一种高性能浮点DSP芯片TMS320C6713及其最小系统的设计

作者：时间：2010-07-05来源：网络收藏

TMS320C6713是美国德州仪器公司(TI)继TMS320C62X系列定点DSP芯片后开发的一种32 bit新型浮点 DSP芯片,该芯片的内部结构在TMS320C62X基础上改进，具有如下革命性的特点：
(1)处理速度快，工作主频最高可达到300 MHz，峰值运算能力为2 400 MIPS/1 800 MFLOPS；
(2)硬件支持IEEE格式的32 bit单精度与64 bit双精度浮点操作；
(3)集成了32×32 bit的乘法器，其结果可为32 bit或64 bit；
(4)TMS320C62X指令无需任何改变即可在TMS320C6713上运行。
1结构特点
TMS320C6713是TI新推出的高速浮点 DSP，工作主频200 MHz，其单指令执行周期仅5 ns；具有强大的定点浮点运算能力，运算速度可达1 600 MIPS/1 200 MFLOPS。与TMS320其他系列DSPs相比，C6000系列DSPs最主要的特点是在体系结构上采用了VelociTI超长指令字VLIW(Very long Instruction Word)结构，VLIW体系结构中，是由一个超长的机器指令字来驱动内部的多个功能单元的（这也是VLIW名字的由来）。每个指令字包含多个字段（指令），字段之间相互独立，各自控制一个功能单元，因此可以单周期发射多条指令，实现很高的指令级并行效率。C6000的VLIW采用了类RISC指令集，使用大统一的寄存器堆，结构规整，具有潜在的易编程性和良好的编译性能，在科学应用领域可以发挥良好的性能。
TMS320C6713是一种支持浮点运算的DSP芯片，是德州仪器公司设计的用于高端处理的长指令、多功能的DSP芯片。其内部结构功能模块如图1所示，它主要包括中央处理器CPU、片内存储器和片内集成外设3部分。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/151755.htm

1.1 CPU内核的功能单元
TMS320C6713的CPU是最新采用VelociTI体系结构的DSP芯片。VelociTI是高性能、先进的VLIW结构，多个功能单元并行工作，共享公用的大型寄存器组，同时执行的各种操作是由VLIW的长指令分配模块进行同步协调的，这种结构使其成为多通道、多功能以及高性能应用的首选器件。CPU内核作为DSP芯片的运算和控制中心，包括以下几部分：(1)程序取指令单元、指令分配单元、指令译码单元;(2)2个数据通道A、B,每个通道中包括一个由16个32 bit寄存器组成的寄存器组和4个功能单元：①算术和逻辑运算单元(.L)②分支、位操作和算术运算单元(.S)③乘法操作单元（.M）④装载/存储和算术单元（.D）;(3)控制寄存器;(4)控制逻辑;⑸测试、在线仿真接口和中断控制。
1.2 片内存储器
TMS320C6713的芯片内部存储器采用两级高速缓存结构，如图1所示，包括：4 KB的第一级高速程序缓存（L1P）、4 KB第一级高速数据缓存(L1D)、和第二级总共256 KB片内存储容量(64 KB的L2统一缓存/映射RAM和192 KB的附加L2 RAM)。
无论是TMS320C6713还是TMS320C6713B都应用了双层的Cache结构，对外具有强有力的驱动能力。第一层为4 KB的程序缓冲区和可双向寻址的数据缓冲区，第二层有256 KB的程序和数据缓冲区，其中64 KB为存储区，剩下为SRAM区，这种独特的二级缓存结构大大提高了CPU的工作效率。
1.3 片内集成外设
TMS320C6713的芯片内部集成了许多外围设备接口，可以方便地连接片外存储器、主机、串行设备等外设。所有外部接口都是由一些信号线和控制寄存器组成，开发人员对接口设计的主要工作就是完成接口连线和写控制寄存器两项工作,使得扩展外设变得更加容易。
　C6713片内集成的一个32 bit的外部存储器接口EMIF(External Memory Interface)，可以外扩8 bit、16 bit、32 bit并行存储器。内部的16个独立的扩展直接存储器访问通道EDMA(Enhanced Direct-Memory-Access)大大提高了存储器访问的效率,EDMA面向实时信号处理,可以在CPU后台高效完成存储空间中数据的转移,具有高效的传输速率,C621x和671x的数据传输率可高达1 200 MB/s。2个McASP(multichannel audio serial port)；2个McBSP(multichannel buffered serial port)，可以模拟几乎所有形式的串行接口；2个I2C总线接口；2个32 bit的通用定时器；16通道通用I/O口GPIO(general-purpose input/output)；一个16 bit的主机接口HPI(Host-Port Interface)；还包括程序和数据存储器控制器、中断控制器、定时器、时钟发生器、PLL(锁相环控制发生器)及掉电逻辑等功能单元。
2 TMS320C6713 DSP硬件最小系统设计
　TMS320C6713(主频225 MHz)是C67X系列中一款典型且应用广泛的DSP芯片，其硬件最小系统所要完成的主要功能包括：进行基本信号采集、数据运算及数据、程序存储；音频信号的采集、处理及输入、输出；与主机间的通信及数据、程序传输，同时配备了外部扩展接口，方便对系统的功能扩展以实现更广泛的嵌入式应用。将以上主要功能分成如图2所示的功能模块：音频处理模块、数据处理模块、电源转换供电模块。