2.5 ’C54x的存储空间结构

TMS320C54x共有192千字的可寻址存储空间。这192千字的存储空间分成3个独立的可选择空间，分别为：

● 64千字的程序存储空间；

● 64千字的数据存储空间；

● 64千字的I/O空间。

所有的’C54x芯片都包括内部随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。内部 RAM 又分为单寻址RAM（SARAM）和双寻址RAM（DARAM）两种类型。

① 双寻址RAM（DARAM）由存储器内的一些分块组成。由于每个DARAM块在单周期内能被访问2次，因此在同一个周期内，CPU可以对DARAM进行读和写操作。

② 单寻址 RAM（SARAM）也由存储器分块组成。每个 SARAM 块在单周期内只能被访问1次，即每个周期只能进行1次读或写操作。

通常，DARAM和SARAM被映射到数据存储空间用来存储数据，也可以映射到程序空间用来存储程序代码。

’C54x的并行结构和内部RAM的双寻址能力，可使CPU在任何一个给定的机器周期内同时执行4次存储器操作，包括1次取指、2次读操作数和1次写操作数。与外部存储器相比，内部存储器具有以下几个优点：

● 不需要插入等待状态；

● 与外部存储器相比，成本低；

● 比外部存储器功耗小。

在’C54x 系列芯片中，不同型号的芯片其内部存储器的配置有所不同。表 2.5.1 列出了各种’C54x内部存储器的资源配置。

表2.5.1 ’C54x内部存储器的资源配置

2.5.1 存储空间结构

TMS320C54x的存储空间由可选择的3个相互独立存储空间（程序、数据和I/O空间）组成，共计192千字。在任何一个存储空间内，RAM、ROM、EPROM、E2PROM、Flash或存储器映像外围设备都可以驻留在片内或者片外。因此，’C54x的存储器结构具有很大的灵活性。

’C54x所有内部和外部程序存储器及内部和外部数据存储器分别统一编址。内部RAM总是映射到数据存储空间，但也可映射到程序存储空间。根据用户的设置，ROM可以灵活地映射到程序存储空间，同时也可以部分地映射到数据存储空间。

TMS320VC5402存储器配置结构如图2.5.1所示。

从图2.5.1可以看出，’C54x的存储器结构与处理器工作方式状态寄存器（PMST）的设置有关，用户可以通过PMST中的3个控制位（MP/、OVLY和DROM）来配置存储器空间。

2.5.2 程序存储空间

程序存储空间用来存放要执行的指令和执行中所需的系数表。’C5402 共有 20 条地址线，可寻址1兆字的外部程序存储器。它的内部ROM和DARAM可通过软件映射到程序空间。当存储单元映射到程序空间时，CPU可自动地按程序存储器对它们进行寻址。如果程序地址生成器（PAGEN）产生的地址处于外部存储器，CPU可自动地对外部存储器寻址。

1.程序存储空间的配置

程序存储空间可通过 PMST 寄存器的MP/和 OVLY 控制位来设置内部存储器的映射地址。

（1）MP/控制位用来决定程序存储空间是否使用内部存储器

当MP/= 0时，4000H～EFFFH程序存储空间定义为外部存储器，而F000H～FEFFH程序存储空间定义内部ROM。FF00H～FFFFH程序存储空间定义为内部存储器。其工作方式为微型计算机模式。

当MP/= 1时，4000H～FFFFH程序存储空间全部定义为外部存储器。其工作方式为微处理器模式。

（2）OVLY控制位用来决定程序存储空间片内和片外的分配以及是否使用内部DARAM

当OVLY= 0时，0000H～3FFFH全部定义为外部程序存储空间，程序存储空间不使用内部DARAM，此时内部DARAM只作为数据存储器使用；

当OVLY= 1时，0000H～007FH保留，程序无法占用。0080H～3FFFH定义为内部DARAM。即内部DARAM同时被映射到程序存储空间和数据存储空间。

2.程序存储空间的分页扩展

在TMS320C54x系列芯片中，有些芯片采用分页扩展的方法，使程序存储空间可扩展到1兆字～8兆字，如TMS320VC5409和TMS320VC5416可扩展到8兆字，而TMS320VC5402只有 20 条外部程序地址总线，其程序空间只能扩展到 1 兆字。为了实现分页扩展，这些DSP芯片增加了一个额外的存储器映像寄存器——程序计数器扩展寄存器XPC，以及6条寻址扩展程序空间的指令（FB[D]、FBACC[D]、FCALA[D]、FCALL[D]、FRET[D]和FRETE[D]）。

TMS320VC5402 的整个程序存储空间（1 兆字）分成 16 页，每页共计 64 千字。图 2.5.2为TMS320VC5402扩展程序存储空间结构图。

从图 2.5.2 可以看出，在第 1～15 页中，每页分为两部分，低 32 千字和高 32 千字。如果MP/= 0，内部ROM只能在第0页被寻址，不能映射到程序空间的其他页。

如果OVLY=1，程序存储空间使用内部DARAM。此时，不论XPC为何值，扩展程序存储空间的所有低32千字（x 0000H～x 7FFFH）都被映射到内部RAM（0000H～7FFFH）中。

扩展程序存储器的页号由XPC寄存器设定，XPC映射到数据存储器的001EH单元。硬件复位时，XPC被置0。

3.内部ROM

从表2.5.1可以看出，不同型号的芯片其内部ROM的配置有所不同，其容量在2～48千字之间。’C5402有4千字的内部ROM。当MP/= 0，这4千字的ROM被映射到程序空间的地址范围为F000H～FFFFH，其中高2千字ROM中的内容是由TI公司定义，如图2.5.3所示。这2千字程序空间（F800H～FFFFH）中包含如下内容：

● 引导程序。从串行口、外部存储器、I/O口、主机接口进行自动加载引导程序。

● 256字μ律扩展表。

● 256字A律扩展表。

● 256字正弦函数值查找表。

● 中断向量表。

当处理器复位时，复位、中断及陷阱向量将被映射到程序空间的FF80H。复位后，这些向量可以被重新映射到程序存储空间的任何一页的开头。利用这种特性，可以很方便地将中断向量表从引导ROM中转移到其他存储区域，然后再从存储器映射中移走ROM。

2.5.3 数据存储空间

数据存储空间用来存放执行指令所使用的数据，包括需要处理的数据或数据处理的中间结果。

1.数据存储空间的配置

’C54x的数据存储空间共有64千字，采用片内和片外存储器统一编址。除了含有SARAM和DARAM外，还可通过软件将内部ROM映射到数据存储空间。用户可以通过设置PMST中的DROM位，将部分内部ROM映射到数据存储空间。若DROM=0，内部ROM不映射到数据存储空间；若DROM=1，部分内部ROM映射到数据存储空间，并且当MP/MC= 0时，内部ROM同时映射到数据存储空间和程序存储空间。每次复位时，处理器将对DROM位清零。

图2.5.1给出了TMS320VC5402数据存储空间的结构，0000H～005FH为存储器映像寄存器（MMR）空间，0060H～007FH为暂存寄存器空间，0080H～3FFFH为片内DARAM数据存储空间，4000H～EFFFH为外部数据存储空间，F000H～FFFFH由DROM设定的数据存储空间。DROM控制位用来决定数据存储空间是否使用内部ROM：

当DROM=0时，F000H～FEFFH定义为外部ROM，FF00～FFFFH为外部数据存储空间，此时数据存储空间不使用内部ROM；

当 DROM=1 时，F000～FEFFH 定义内部 ROM，FF00～FFFFH保留。

在’C54x的数据存储空间中，前1千字的数据存储空间包括存储器映像CPU寄存器（0000H～001FH）和片内外设寄存器（0020H～005FH）、32字暂存寄存器（0060H～007FH）以及896字DARAM（0080H～03FFH），这部分的配置如图2.5.4所示。

从0080H开始，按每80H（128）个存储单元为一个数据块，将DARAM分成若干个数据块，其目的是便于CPU的并行操作，提高芯片的高速处理能力。分块以后，用户可以在同一个周期内从同一块DARAM中取出两个操作数，并将数据写入到另一块DARAM中。

数据存储器可以驻留在片内或映射到片外RAM中。当处理器发出的数据地址处于片内数据存储空间范围内时，可直接对片内数据存储器寻址。当数据存储器地址产生器（DAGEN）发出的地址不在片内数据存储空间范围内，处理器就会自动地对外部数据存储器寻址。

2.存储器映像寄存器

在’C54x的数据存储空间中，前80H个单元（数据页0）包含有的CPU寄存器和片内外设寄存器。这些寄存器全部映射到数据存储空间，所以也称作存储器映像寄存器 MMR。采用寄存器映射的方法，可以简化CPU和片内外设的访问方式，使程序对寄存器的存取、累加器与其他寄存器之间的数据交换变得十分方便。

’C5402的CPU寄存器共有27个，映射到数据存储空间的地址为0x0000H～0x001FH，主要用于程序的运算处理和寻访方式的选择及设定。CPU访问这些寄存器时，不需要插入等待时间。表2.5.2列出了27个CPU寄存器的名称和地址。

’C5402的片内外设寄存器主要用来控制片内外设电路，映射在数据存储空间的20H～5FH，可作为外设电路的数据存储器。包括串行口通信控制寄存器组、定时器定时控制寄存器组、时钟周期设定寄存器组等。对它们寻址时，需要2个机器周期。

表2.5.3列出了TMS320C5402的片内外设寄存器。

2.5.4 I/O空间

’C54x除了程序和数据存储空间外，还提供了一个具有64千字的I/O空间，主要用于对片外设备的访问。可以使用输入指令PORTR和输出指令PORTW对I/O空间寻址。在对I/O空间访问时，除了使用数据总线和地址总线外，还要用到、和R/控制线。其中，和用于选通I/O空间，R/用于控制访问方向。