Ćwiczenie D3:
KOMUNIKACJA RDZENIA PROCESORA SYGNAA
OWEGO
TMS320 SERII 2400 Z PAMI
CI

I URZ
DZENIAMI PERYFERYJNYMI
opracował:
mgr inż. Tadeusz Białoń
[e-mail]
Cele ćwiczenia:
 poznanie trybów adresowania procesorów serii C24xx
 poznanie mechanizmów wielokrotnego dostępu do pamięci
 doskonalenie umiejętności programowania w asemblerze
Część I:
Komunikacja z pamięcią danych
Obliczenia iteracyjne na przykładzie generacji ciągu Fibonacciego
Ciąg Fibonacciego jest to ciąg liczbowy którego pierwsze dwa wyrazy są równe jeden a każdy
następny wyraz jest sumą dwóch poprzednich. Ciąg ten ma postać:
a = 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55 ...
Ciąg ten jest używany do matematycznego opisu niektórych zjawisk przyrodniczych i wykorzystywany
między innymi przez fraktalne metody przetwarzania obrazów. Metoda jego generowania stanowi
dobry i prosty przykład algorytmu iteracyjnego.
Podczas przeprowadzania obliczeń iteracyjnych zawsze pojawia się operacja zastępowania starych,
nie potrzebnych już danych nowymi, otrzymanymi w ostatnim kroku obliczeń. W rozpatrywanym
przypadku ciągu Fibonacciego musimy przechowywać dwie poprzednio obliczone wartości
(oznaczmy je jako a(n-2) i a(n-1)) aby obliczyć trzecią, najnowszą (oznaczoną jako a(n)). Na
przykład, gdy a(n-2) = 5 oraz a(n-1) = 8 otrzymamy wynik a(n) = 13. Przechodząc do
następnego kroku obliczeń, wyrazy starsze musimy zastąpić wyrazami nowszymi czyli a(n-2) = 8
i a(n-1) = 13. Teraz możemy obliczyć wartość kolejnego wyrazu ciągu. Procesory sygnałowe
dzięki rozbudowanej strukturze magistral służących do komunikacji z pamięcią mogą jednocześnie
zapisywać i odczytywać dane z pamięci. Dzięki temu możliwe jest wykonanie powyższej operacji
przeniesienia danych za pomocą jednej instrukcji asemblera, bez wykorzystania akumulatora, co
znacznie skraca czas wykonywania algorytmów iteracyjnych.
Przedstawiony poniżej algorytm generacji ciągu Fibonacciego wykorzystuje akumulator do
obliczania i przechowywania ostatniego wyrazu ciągu (a(n)). Dwie komórki pamięci danych są
wykorzystywane do przechowywania dwóch starszych wyrazów ciągu, odpowiednio: komórka o
adresie 200h wyrazu a(n-1) i komórka o adresie 201h wyrazu a(n-2). Algorytm w
nieskończonej pętli wykonuje operację dodawania i dwie operacje kopiowania.
Zadanie 1:
Algorytm programu generującego kolejne wyrazy ciągu Fibonacciego
1. Przygotowanie danych
Przygotowujemy dane dla pętli głównej algorytmu.
1.1. Załaduj stronę pamięci danych DP_B1
1.2. Załaduj do akumulatora wartość 01h
1.3. Załaduj wartość 01h do komórek pamięci o adresach 200h i 201h
2. Pętla główna
Zaczynamy obliczać kolejne wyrazy ciągu Fibonacciego.
2.1. Dodaj do akumulatora zawartość komórki pamięci o adresie 201h
2.2. Przesuń zawartość komórki pamięci o adresie 200h do komórki o adresie 201h
2.3. Zapisz zawartość akumulatora do komórki pamięci o adresie 200h
2.4. Wróć do punktu 2.1
Instrukcje asemblera potrzebne do napisania programu:
add, b, dmov, lacc, ldp, sacl, splk
Zadanie 2:
Generacja ciągu Fibonacciego z zapisem kolejnych wyrazów w buforze pamięci
Podczas wykonywania obliczeń iteracyjnych bardzo często zachodzi konieczność zapisywania
wyników tych obliczeń w pamięci. Zwykle w tym celu definiuje się jeden duży sektor pamięci, w
którego kolejnych komórkach zapisuje się dane w takiej kolejności w jakiej są one wyliczane. Do
adresowania kolejnych komórek pamięci tego sektora najłatwiej jest wykorzystać pomocniczą
jednostkę arytmetyczno logiczną i adresowanie pośrednie. Rozwiązanie to ma dodatkową zaletę taką,
że nie wymaga użycia akumulatora, przez co operacja zapisu danych nie ingeruje w aktualnie
wykonywany algorytm.
Program napisany w zadaniu 1 należy rozbudować wykorzystując następujące zasoby pomocniczej
jednostki arytmetyczno logicznej: Rejestr AR1 będzie przechowywał aktualny adres komórki pamięci
bufora danych w której należy zapisać kolejny wynik obliczeń. Po każdym zapisie zawartość tego
rejestru należy zwiększyć o jeden. Rejestr AR0 będzie przechowywał adres końca bufora danych.
Zawartość tego rejestru po każdym zapisie należy porównać z zawartością rejestru AR1. Jeżeli
zawartość rejestrów AR1 i AR0 będzie taka sama należy zakończyć działanie algorytmu, gdyż
oznacza to całkowite zapełnienie bufora pamięci.
Algorytm z zadania 1 należy rozbudować o następujące punkty:
1. Przygotowanie danych
1.4. Ustaw jako aktualny rejestr pomocniczy AR1
1.5. Załaduj do rejestru AR1 adres początku bufora danych
1.6. Załaduj do rejestru AR0 adres końca bufora danych
2. Pętla główna
2.3.A. Zapisz zawartość akumulatora w komórce pamięci o adresie przechowywanym w
rejestrze AR1 i zwiększ zawartość tego rejestru o 1
2.3.B. Porównaj zawartość rejestrów AR1 i AR0 sprawdzając czy zawartość aktualnego rejestru
pomocniczego (AR1) ma mniejszą wartość od zawartości rejestru AR0
W tym celu należy zastosować instrukcję cmpr z odpowiednim warunkiem. Instrukcja ta wynik
porównania zapisuje w bicie testowymTC (1 gdy warunek jest spełniony, 0 gdy warunek nie jest
spełniony).
2.3.C. Jeżeli warunek testowany w punkcie 2.3.B. nie jest spełniony należy wykonać skok do
punktu 3
3. Kończenie algorytmu
Opuszczamy algorytm i przechodzimy do nieskończonej pętli.
3.1. Wykonaj instrukcję nop
3.2. Wróć do punktu 3.1.
Dodatkowe instrukcje asemblera potrzebne do napisania programu:
bcnd, cmpr, lar, mar, nop
Część II:
Komunikacja z urządzeniami peryferyjnymi
Algorytm programu mierzącego napięcie na potencjometrze i wyświetlającego wynik pomiaru na
linijce diodowej (procesor docelowy TMS320F240).
Procesor sygnałowy TMS320F240 jest wyposażony w dwa niezależne przetworniki analogowo
cyfrowe. Każdy z nich obsługuje zestaw ośmiu wejść analogowych. Każdy przetwornik za jednym
wyzwoleniem może wykonać dwa pomiary napięcia na dowolnie wybranych wejściach (można
również dwukrotnie zmierzyć napięcie na tym samym wejściu). Wyniki pomiaru są zapisywane w
dwustopniowym rejestrze kolejkowym typu FIFO (ang. first in, first out), który jest rejestrem
mapowanym w pamięci danych. Aby odczytać obydwa wyniki pomiaru, należy po prostu dwukrotnie
odczytać zawartość komórki pamięci danych sprzężonej z tym rejestrem. Pierwsza odczytana wartość
będzie wynikiem pierwszego pomiaru, a po pierwszym odczycie zawartość tej komórki pamięci
zostanie automatycznie zastąpiona drugim wynikiem pomiaru (jest to rejestr kolejkowy więc wyniki
pomiarów są odczytywane  po kolei , w kolejności w jakiej wykonywane były pomiary).
Przetworniki analogowo cyfrowe procesora TMS320F240 mogą współpracować (tzn. być wyzwalane
lub powodować zadziałania) z innymi urządzeniami peryferyjnymi procesora, mogą również
generować przerwania. Za konfigurację przetworników analogowo cyfrowych odpowiadają rejestry
kontrolne ADCTRL1 i ADCTRL2.
1. Konfiguracja przetwornika AC.
Konfiguracja przetworników analogowo cyfrowych polega na odpowiednim ustawieniu zawartości
rejestrów ADCTRL1 i ADCTRL2. Rejestry zawierają informację o liczbie i warunkach rozpoczęcia
pomiarów, interakcjach z innymi urządzeniami peryferyjnymi oraz numery wejść analogowych dla
których zostaną wykonane pomiary. Poniżej podano sposób konfiguracji odpowiedni dla tego
zadania.
1.1. Załadować stronę pamięci danych DP_ADC.
1.2. Zapisać do rejestru ADCTRL1 wartość 1001100001101110b.
1.3. Zapisać do rejestru ADCTRL2 wartość 0000000000000011b.
2. Rozpoczęcie pomiaru.
Aby rozpocząć pomiar należy ustawić na 1 pierwszy bit rejestru ADCTRL1. Pozostałe bity tego
rejestru zostały ustawione w punkcie poprzednim i muszą pozostać bez zmian.
2.1. Załadować stronę pamięci danych DP_ADC.
2.2. Aby rozpocząć pomiar, należy bit 0 (pierwszy od prawej) rejestru ADCTRL1 ustawić na 1.
3. Oczekiwanie na koniec pomiaru.
Czas trwania pomiaru jest trudny do określenia, gdyż jest w skomplikowany sposób zależy od
konfiguracji przetworników. Przetworniki jednak sygnalizują zakończenie pomiarów stanem
siódmego bitu rejestru ADCTRL1. Bit ten jest automatycznie ustawiany na 1 zaraz po rozpoczęciu
pomiaru i pozostaje w tym stanie aż do jego zakończenia. Z wykonaniem dalszej części programu
trzeba więc zaczekać aż bit ten zmieni swoją wartość ponownie na 0.
Najłatwiej jest wykorzystać w tym celu najpierw instrukcję bit, która ładuje wartość wybranego bitu
komórki pamięci danych do bitu testowego TC (jest to jeden z bitów rejestrów statutowych rdzenia
procesora). Następnie należy wykorzystać instrukcję skoku warunkowego bcnd, wybierając
odpowiedni warunek skoku zależny od stanu bitu TC.
3.1. Załadować zawartość bitu 7 rejestru ADCTRL1 (ósmy od lewej) do bitu testowego TC
3.2. Jeżeli bit testowy TC jest równy 1, skocz do punktu 3.1.
4. Odczyt i przetworzenie wyniku pomiaru
Dziesięciobitowy wynik pomiaru odczytany z rejestru wynikowego ADCFIFO2 ma postać:
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
w9 w8 w7 w6 w5 w4 w3 w2 w1 w0 0 0 0 0 0 0
jak widać brakujących sześć bitów zostało uzupełnionych zerami. W celu wyświetlenia na linijce
diodowej wynik ten musi być przetworzony do postaci gotowej do zapisania w rejestrze sterującym
uniwersalnymi wejściami  wyjściami cyfrowymi. Po przetworzeniu, gotowa kombinacja bitów
powinna mieć postać:
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
__________ __________ __________ __________ __________ __________ __________ __________
1 1 1 1 1 1 1 1
w9 w8 w7 w6 w5 w4 w3 w2
Starsze 8 bitów określa kierunek przesyłu danych (1 = wyjście, 0 = wejście) pozostałe bity to 8
starszych bitów wyniku pomiaru. Bity te są zanegowane ze względu na ujemną logikę linijki diodowej
(0 zapala diodę, a 1 gasi).
4.1. Załaduj do akumulatora zawartość rejestru wynikowego ADCFIFO2, z przesunięciem o 8
bitów w lewo.
W ten sposób 8 starszych bitów wyniku pomiaru znalazło się w starszym słowie akumulatora.
Operując dalej na starszym słowie akumulatora pomijamy 2 najmniej znaczące bity wyniku pomiaru,
które i tak nie zmieszczą się na linijce diodowej.
4.2. Wykonaj logiczną operację NOT na zawartości akumulatora.
4.3. Wykonaj logiczną operację OR na starszym słowie akumulatora i liczbie 0ff00h.
5. Wyświetlenie wyników pomiaru.
5.1. Załaduj stronę pamięci danych DP_IO.
5.2. Zapisz zawartość starszego słowa akumulatora do rejestru PBDATDIR.
6. Wróć do punktu 2.
Instrukcje asemblera potrzebne do napisania programu:
and, b, bcnd, bit, cmpl, lacc, ldp, or, sach, sacl, splk
Sprawozdanie z ćwiczenia
Sprawozdanie z ćwiczenia powinno zawierać kody napisanych w trakcie ćwiczenia programów
wraz z komentarzami opisującymi ich działanie.