【研发日记】嵌入式处理器技能解锁(三)——TI C2000 DSP的C28x内核
文章目录
前言
背景介绍
C28x内核
浮点单元(FPU)
快速整数除法单元(FINTDIV)
三角数学单元(TMU)
VCRC单元
CPU总线
指令流水线
总结
参考资料
前言
见《【研发日记】嵌入式处理器技能解锁(一)——多任务异步执行调度的三种方法》
见《【研发日记】嵌入式处理器技能解锁(二)——TI C2000 DSP的SCI(串口)通信》
背景介绍
C28x CPU是一个32位的定点处理器,该器件借鉴了DSP的最佳特性、精简指令集计算(RISC)、MCU架构、固件和工具集。其在TI C2000 DSP芯片的整体架构中,所处的位置如下:
C28x内核
C28x CPU使用改进后Harvard架构和循环寻址。改进后的Harvard架构使指令和数据获取能够并行执行。CPU可以在读取指令和数据时,同时写入数据,以在整个流水线中保持单周期指令操作。CPU通过六条独立的地址/数据总线完成此操作。RISC特性包括:指令单周期执行、寄存器到寄存器操作和改进后的Harvard架构。MCU特性包括:通过直观的指令集、字节打包和解包以及位操作来实现易用性。C28x CPU的的组成结构如下:
CPU Block用于程序存储器寻址、提取数据;解码和执行指令(8级流水线);执行算术、逻辑和移位运算;以及控制CPU寄存器、数据存储器和程序存储器之间的数据传输。
Emulation logic Block用于监测和控制DSP的各种部件和功能,用于芯片Debug和Test。
Signals Block用于与提供一个CPU对外的接口,连接到memory、外围设备,对CPU和Emulation logic进行计时和控制,显示CPU和仿真逻辑状态,以及interrupts的应用。
浮点单元(FPU)
C28x通过增加浮点处理器(FPU)——支持IEEE单精度浮点运算的寄存器和指令,来扩展C28x原本定点CPU的功能。C28x+FPU,包含标准C28x寄存器集以及一组额外的浮点单元寄存器。额外的浮点单元寄存器如下:
• 八个浮点Result寄存器,RnH(其中n=0~7)
• 浮点Status寄存器(STF)
• 重复Block寄存器(RB)
Tips:除RB寄存器外,所有浮点寄存器都采用shadowed技术。这种影子化技术可用于更高优先级任务的中断,以实现浮点寄存器的快速上下文保存和恢复。
快速整数除法单元(FINTDIV)
C28x CPU的快速整数除法单元(Fast Integer Division, FINTDIV)独特地支持三种类型的整数除法(Truncated, Modulo, and Euclidean),这些整数除法具有不同的数据类型大小(16/16、32/16、32/32、64/32、64/64),采用无符号或有符号格式。
• C语言天然支持Truncated整数除法(/、% 算符)。
• Modulo除法和Euclidean除法是更高效的控制算法,并受C内在函数支持。
所有三种类型的整数除法都会产生商和余数分量,具有可截断特性,并在最少的系统周期内执行(32/32除法为10个周期)。此外,C28x CPU的快速除法功能,独特地支持浮点32位(5个周期内)和64位(20个周期内)除法的快速执行,。
三角数学单元(TMU)
三角函数加速器(trigonometric math unit, TMU),利用现有的C28x+FPU增加指令,加速执行常见三角函数和下表中所列的算术运算,以此来扩展C28x+FPU的功能。
TMU已添加指数指令IEXP2F32和对数指令LOG2F32,可支持计算浮点幂函数,用于C2000 Digital Control Library中的非线性比例积分微分控制(NLPID)组件。添加的这两条指令,可以将幂函数计算周期,从使用library emulation时的典型300个周期减少到不到10个周期。
Tips:TMU对现有指令、流水线和内存总线架构均未做任何更改。所有TMU指令都使用现有的FPU寄存器集(R0H至R7H)来执行运算。
VCRC单元
循环冗余校验(CRC)算法提供了一种简单的方法来验证大型数据块、通信数据包或代码段的数据完整性。C28x+VCRC可执行8 位、16位、24位和32位的CRC。例如,VCRC可以在10个系统周期内计算出10字节数据块的CRC。CRC Result寄存器包含当前CRC,每次执行CRC指令时,该CRC都会更新。
以下是VCRC的CRC计算逻辑使用的CRC多项式:
• CRC8 多项式 = 0x07
• CRC16 多项式1 = 0x8005
• CRC16 多项式2 = 0x1021
• CRC24 多项式 = 0x5d6dcb
• CRC32 多项式1 = 0x04c11db7
• CRC32 多项式2 = 0x1edc6f41
该模块可以在单个周期内为一个字节的数据计算CRC。CRC8、CRC16、CRC24和CRC32的CRC计算,是按字节完成的(而不是C28x内核计算CRC时读取完整的16位或32位数据),以便与各种标准规定的按字节计算要求保持一致。
VCRC单元还允许用户提供自己多项式(1b-32b)来满足自定义CRC要求。使用自定义多项式时,CRC执行时间会增加到三个系统周期。
CPU总线
CPU最大的作用就是寻址和读写数据。寻址就是ARAU(Address register arithmetic unit)要干的事情,即在Memory(包括RAM、ROM和寄存器)中找到当前想用的Address,比如program space(program counter PC指针)、data space和register space中的某个地址。读写数据就是在这个Address上提取Bytes或者放入Bytes。这些操作都需要通过CPU总线来完成,如下图所示:
Address总线是传输Address的,比如program space的22bit address,data space的32bit address,register space的映射地址。
Data总线是传输Bytes的,比如program space的程序指令,data space的变量值,register space的寄存器值。
C28x的6条独立CPU总线,互相之间的工作关系,如下表所示:
Tips:上述6条总线是独立的,所以可以同时运行,互不影响。但是PAB和DWDB这两个总线是复用的,比如Read program和Write program这两件事都需要用PAB总线,那么这两件事就不能同时执行,需要先执行一个然后再执行另一个。DWDB也同理。
指令流水线
C28x每条指令的执行都要经过8个独立的阶段,形成一个指令流水线(pipeline)。在任何时刻,最多可以有8条指令处于运行状态,这8条指令都处于不同的运行阶段。如下图所示:
Fetch 1 (F1):从Memory抓取指令的第一步,CPU在program address bus上发出指令所在的地址(22-bit);
Fetch 2 (F2):从Memory抓取指令的第二步,CPU在program read data bus上获取指令内容(32-bit);
Decode 1 (D1):指令解码第一步,识别和判定指令是否合法;
Decode 2 (D2):指令解码第二步,加载到指令寄存器中,完成解码;
Read 1 (R1):从Memory抓取Bytes的第一步,CPU在data read address bus上发出Bytes所在的地址(32-bit);
Read 2 (R2):从Memory抓取Bytes的第二步,CPU在data read data bus上获取Bytes内容(32-bit);
Execute (E):运行指令,CPU运行各种原始的multiplier、shifter、logic和ALU操作,把运算结果写入CPU的result寄存区;
Write (W):向Memory中写入Bytes,CPU在data write address bus上发出Bytes所在的地址(32-bit),在data write data bus上发出Bytes内容(32-bit)。
Tip1:指令不同阶段的读写可能会对同一位置进行操作,但流水线的保护机制会根据需要暂停某些指令,以确保对同一位置的读写按照编程顺序正确进行。
Tip2:一旦指令到达Decode 2阶段,即使有中断发生,也会先把这条指令运行到最后阶段完成。
Tip3:不同的指令会有不一样的执行过程,上述8个运行阶段不是一定都要运行,有的指令只需要运行其中的几个。
总结
以上就是本人在研发中使用嵌入式处理器的C28x内核时,一些个人理解和分析的总结,主要介绍了C28x内核的工作原理,展示了具体的使用方法,并对比分析了它的特点和适用场景。
后续还会分享另外几个最近解锁的嵌入式处理器新技能,欢迎评论区留言、点赞、收藏和关注,这些鼓励和支持都将成文本人持续分享的动力。
另外,上述例程使用的Demo工程,可以到笔者的主页查找和下载。
参考资料
TMS320F28003x Real-Time Microcontrollers datasheet.pdf
版权声明,原创文章,转载和引用请注明出处和链接,侵权必究!
相关文章:

【研发日记】嵌入式处理器技能解锁(三)——TI C2000 DSP的C28x内核
文章目录 前言 背景介绍 C28x内核 浮点单元(FPU) 快速整数除法单元(FINTDIV) 三角数学单元(TMU) VCRC单元 CPU总线 指令流水线 总结 参考资料 前言 见《【研发日记】嵌入式处理器技能解锁(一)——多任务异步执行调度的三种方法》 见《【研发日记】嵌入式处理器技能解…...

LeetCode.27.移除元素
题目描述: 给你一个数组 nums 和一个值 val,你需要 原地 移除所有数值等于 val 的元素。元素的顺序可能发生改变。然后返回 nums 中与 val 不同的元素的数量。 假设 nums 中不等于 val 的元素数量为 k,要通过此题,您需要执行以…...
redis面试(十二)可重入锁总结
可重入锁总结 从实现原理以及源码的层面,真正剖析和了解到了redis分布式锁的企业级的实现,这个分布式锁实现的还是非常漂亮的,麻雀虽小,五脏俱全,分布式的可重入锁,总结一下流程 (1࿰…...
软件测试知识点3
063、一份测试计划应该包括哪些内容? 背景、项目简介、目的、测试范围、测试策略、人员分工、资源要求、进度计划、参考文档、常用术语、提交文档、风险分析。 065、如何定位测试用例的作用? 组织性:编写、组织性、功能覆盖、重复性、跟踪、测试确认 066、什么…...
WPF Treeview开启虚拟化后如何找到TreeViewItem
用VirtualizingStackPanel的BringIndexIntoViewPublic方法就好,没必要像微软给的例子那样还要继承一个VirtualizingStackPanel /// <summary> /// Recursively search for an item in this subtree. /// </summary> /// <param name"container…...

给python初学者的一些建议
写在开篇 关于Python,可以这么说,这几年借着数据科学、机器学习与人工智能的东风,Python 老树开新花,在风口浪尖上居高不下。 Python 之所以这么受大家的青睐,是因为它语言简洁,上手容易,让非…...

【Python学习手册(第四版)】学习笔记17-作用域
个人总结难免疏漏,请多包涵。更多内容请查看原文。本文以及学习笔记系列仅用于个人学习、研究交流。 本文介绍Python作用域,介绍了变量名解析的LEGB原则,以及内置作用域,全局作用域global语句,嵌套作用域及nonlocal语…...

大语言模型(LLM)文本预处理实战
大语言模型(LLM)文本预处理实战 文章目录 大语言模型(LLM)文本预处理实战2.1 理解词嵌入2.2 文本分词2.3 将 token 转换为 token ID2.4 添加特殊上下文 token2.5 字节对编码 (BytePair Encoding, BPE)2.6 使用滑动窗口进行数据采样…...
宠物健康新守护:智能听诊器的家庭应用
宠物已成为我们情感的寄托和生活的一部分,为宠物的健康守护带来了科技的温度。 科技与关怀结合 这款智能听诊器,以其科技感和关怀精神,为宠物的健康监测提供了全新的视角。 家庭友好设计:考虑到家庭使用环境,智能听…...
六、go函数
函数在任何语言中并不难理解,但是不论是有几年开发经验的人,真正想要写好一个函数并不是那么容易的 1、go语言中函数结构 func main() {fmt.Println(isEven(2)) } func isEven(x int) bool {return x%2 0 }(这里我写了一个简单的判断是否是…...

高原型垂直起降高速无人机技术详解
1. 技术概述 高原型垂直起降高速无人机(High-Altitude Vertical Take-off and Landing High-Speed Unmanned Aerial Vehicle, HAVTHS UAV)是针对高原复杂环境设计的一种先进无人机系统。它结合了垂直起降的灵活性与高速飞行的能力,能够克服高…...

Selenium + Python 自动化测试10(unittest概念)
我们的目标是:按照这一套资料学习下来,大家可以独立完成自动化测试的任务。 上几篇我们讨论了元素的定位方法、操作方法以及一些特殊元素的操作。 在实际的测试项目组中每个模块会写多条案例,如第一条用例那里我们的登录。登录的话就可以有多…...

大数据-67 Kafka 高级特性 分区 分配策略 Ranger、RoundRobin、Sticky、自定义分区器
点一下关注吧!!!非常感谢!!持续更新!!! 目前已经更新到了: Hadoop(已更完)HDFS(已更完)MapReduce(已更完&am…...

深度学习与图像修复:ADetailer插件在Stable Diffusion中的应用
文章目录 引言ADetailer插件介绍插件安装常用模型控制提示词参数配置参数详解 实践建议 示例插件的对比:1. ADetailer插件2. Photoshop插件(如Nik Collection)3. GIMP插件(如GMIC)4. Affinity Photo插件 结语 引言 无…...
【Pytorch】topk函数
topk 是 PyTorch 中的一个函数,用于从张量中选取最大(或最小)的 k 个元素及其对应的索引。其定义如下: values, indices torch.topk(input, k, dimNone, largestTrue, sortedTrue, *, outNone)参数说明 input (Tensor): 输入张…...

使用mybatis注解和xml映射执行javaWeb中增删改查等操作
Mapper接口 使用注解执行SQL语句操作和相应的Java抽象类(对于简单的增删改查使用注解) Mapper public interface EmpMapper {// 根据id删除员工信息Delete("delete from mybatis.emp where id#{id}")public int EmpDelete(Integer id);// 查…...
SpringBoot3 响应式编程
Spring Boot 3 中的响应式编程是一个重要的特性,它允许开发者构建非阻塞、异步和基于事件的应用程序,这对于处理高并发和实时数据流的应用场景尤为重要。以下是对Spring Boot 3响应式编程的详细解析: 一、响应式编程概述 响应式编程是一种编…...
【C++ 面试 - 基础题】每日 3 题(二)
✍个人博客:Pandaconda-CSDN博客 📣专栏地址:http://t.csdnimg.cn/fYaBd 📚专栏简介:在这个专栏中,我将会分享 C 面试中常见的面试题给大家~ ❤️如果有收获的话,欢迎点赞👍收藏&…...

Modelica建模,Modelica语言的学习,技术调研工作
Modelica建模,Modelica语言的学习,技术调研工作 参考资料: 苏州同元软控信息技术有限公司 - 同元 Modelica 再探冷却 modelica学习-CSDN博客 1、 Modelica简介 Modelica是由Modelica协会维护、免费开放的物理系统面向对象的统一建模语言规…...
Oracle数据字典之——v$lock 和v$locked_object
v$lock视图 v$lock视图列出当前系统持有的或正在申请的所有锁的情况,其主要字段说明如下: 11g如下: 字段名称类型说明ADDRRAW(8)锁定状态对象的地址KADDRRAW(8)锁的地址SIDNUMBER会话(SESSION)标识;TYPE…...

eNSP-Cloud(实现本地电脑与eNSP内设备之间通信)
说明: 想象一下,你正在用eNSP搭建一个虚拟的网络世界,里面有虚拟的路由器、交换机、电脑(PC)等等。这些设备都在你的电脑里面“运行”,它们之间可以互相通信,就像一个封闭的小王国。 但是&#…...

【Python】 -- 趣味代码 - 小恐龙游戏
文章目录 文章目录 00 小恐龙游戏程序设计框架代码结构和功能游戏流程总结01 小恐龙游戏程序设计02 百度网盘地址00 小恐龙游戏程序设计框架 这段代码是一个基于 Pygame 的简易跑酷游戏的完整实现,玩家控制一个角色(龙)躲避障碍物(仙人掌和乌鸦)。以下是代码的详细介绍:…...

盘古信息PCB行业解决方案:以全域场景重构,激活智造新未来
一、破局:PCB行业的时代之问 在数字经济蓬勃发展的浪潮中,PCB(印制电路板)作为 “电子产品之母”,其重要性愈发凸显。随着 5G、人工智能等新兴技术的加速渗透,PCB行业面临着前所未有的挑战与机遇。产品迭代…...

什么是库存周转?如何用进销存系统提高库存周转率?
你可能听说过这样一句话: “利润不是赚出来的,是管出来的。” 尤其是在制造业、批发零售、电商这类“货堆成山”的行业,很多企业看着销售不错,账上却没钱、利润也不见了,一翻库存才发现: 一堆卖不动的旧货…...

跨链模式:多链互操作架构与性能扩展方案
跨链模式:多链互操作架构与性能扩展方案 ——构建下一代区块链互联网的技术基石 一、跨链架构的核心范式演进 1. 分层协议栈:模块化解耦设计 现代跨链系统采用分层协议栈实现灵活扩展(H2Cross架构): 适配层…...

NLP学习路线图(二十三):长短期记忆网络(LSTM)
在自然语言处理(NLP)领域,我们时刻面临着处理序列数据的核心挑战。无论是理解句子的结构、分析文本的情感,还是实现语言的翻译,都需要模型能够捕捉词语之间依时序产生的复杂依赖关系。传统的神经网络结构在处理这种序列依赖时显得力不从心,而循环神经网络(RNN) 曾被视为…...

【数据分析】R版IntelliGenes用于生物标志物发现的可解释机器学习
禁止商业或二改转载,仅供自学使用,侵权必究,如需截取部分内容请后台联系作者! 文章目录 介绍流程步骤1. 输入数据2. 特征选择3. 模型训练4. I-Genes 评分计算5. 输出结果 IntelliGenesR 安装包1. 特征选择2. 模型训练和评估3. I-Genes 评分计…...

C++:多态机制详解
目录 一. 多态的概念 1.静态多态(编译时多态) 二.动态多态的定义及实现 1.多态的构成条件 2.虚函数 3.虚函数的重写/覆盖 4.虚函数重写的一些其他问题 1).协变 2).析构函数的重写 5.override 和 final关键字 1&#…...

[ACTF2020 新生赛]Include 1(php://filter伪协议)
题目 做法 启动靶机,点进去 点进去 查看URL,有 ?fileflag.php说明存在文件包含,原理是php://filter 协议 当它与包含函数结合时,php://filter流会被当作php文件执行。 用php://filter加编码,能让PHP把文件内容…...

Golang——7、包与接口详解
包与接口详解 1、Golang包详解1.1、Golang中包的定义和介绍1.2、Golang包管理工具go mod1.3、Golang中自定义包1.4、Golang中使用第三包1.5、init函数 2、接口详解2.1、接口的定义2.2、空接口2.3、类型断言2.4、结构体值接收者和指针接收者实现接口的区别2.5、一个结构体实现多…...