1
信息工程学通信工程系
DSP技术 及应用
Digital Signal Processor
数字信号处理器
陈金鹰 副教授
2
第五章 汇编语言编程举例
第一节 汇编语言编程的基本方法
第二节 DSP的浮点运算方法
第三节 DSP在信号发生器上的应用
第四节 用 DSP实现 FIR滤波器
3
第一节 汇编语言编程的基本方法
1,堆栈的使用
1.压入数据时，堆栈从高地址向低地
址增长。
2.压栈时指针先减,SP-1，再压入数
据；
3.出栈时，先弹出数据后，再 SP+1。
4.如要用堆栈，必须先设置，后使用。
要
点
4
例 5-1 设计一存储空间为 100个单元的堆栈 。
size,set 100 ；设置堆栈空间的；大小为 100
stack,usect,STK”,size ；设置堆栈段的首地址；和堆栈空间
STM #stack+size,SP ；将栈底地址指针送； SP,对其初始化
5
例 5-2 编写求解加, 减法的程序, 计算 z=x+y-w。
SUM1,LD @x,A ；将 x地址的内容送 A
ADD @y,A ；将 y地址的内容与 A中 x值相加
SUB @w,A ；将 A中的内容与 w 相减, 得 z
STL A,@z ；将 A的的计算值存入 z 地址中
例 5-3 写求解直线方程的程序, 计算 y=mx+b。
SUM2,LD @m,T ；将 m 地址的内容送 T
MPY @x,A ；将 x 地址的内容与 T中的 m相乘,；结果送 A
ADD @b,A ；将 A中的 mx与 b 地址的内容相加,；结果送 A
STL A,@y ；将 A的的计算结果存入 y 地址中
2,加, 减法和乘法运算
6
传送速度比加载和存储指令要快；
传送数据不需要通过累加器；
可以寻址程序存储器；
与 RPT指令相结合 （ 重复时, 这些指
令都变成单周期指令 ）, 可以实现
数据块传送 。
3,数据块传送
特
点
7
（ 1） 数据存储器 ←→ 数据存储器 这类指令有：
MVDK Smem,dmad 指令的字数 /执行周期 2/2
MVKD dmad,Smem ； Smem=dmad
2/2
MVDD Xmem,Ymem ； Ymem=Xmem
1/1
（ 2） 程序存储器 ←→ 数据存储器 这类指令有：
MVPD pmad,Smem ； Smem=pmad
2/3
MVDP Smem,pmad ； pmad=Smem
2/4
pmad为 16位立即数程序存储器地址；
dmad为 16位立即数数据存储器地址；
8
（ 3）数据存储器 ←→ MMR 这类指令有：
MVDM dmad,MMR ；指令的字数 /执行周期 2/2
MVMD MMR,dmad ； dmad=MMR 2/2
MVMM mmrx,mmry ； mmry=mmrx 1/1
（ 4）程序存储器（ Acc） ←→ 数据存储器 包括：
READA Smem ； Smem=prog(A) 1/5
WRITA Smem ； prog(A)= Smem 1/5
mmrx,mmry为 AR0～ AR7或 SP；
MMR为任何一个存储器映象寄存器；
9
例 5-6 将数组 x[5] 初始化为 {1,2,3,4,5}。
.data ；定义初始化数据段起始地址
TBL,.word 1,2,3,4,5 ；为标号地址 TBL；开始的 5个单元赋初值
.sect,.vectors” ；定义自定义段, 并获；得该段起始地址
B START；无条件转移到标号为 START的地址
.bss x,5 ；为数组 x分配 5个存储单元
.text ；定义代码段起始地址
START:STM #x,AR5 ；将 x的首地址存入 AR5
RPT #4 ；设置重复执行 5次下条指令
MVPD TBL,*AR5+ ；将 TBL开始的 5个值传给 x
（ 1）程序存储器 → 数据存储器
10
例 5-7 将数据存储器中的数组 x[10]复制到数组 y[10]。
.title,cjy1.asm” ；为汇编源程序取名
.mmregs ；定义存储器映象寄存器
STACK,usect,STACK”,30H；设置堆栈
.bss x,10 ；为数组 x分配 10个存储单元
.bss y,10 ；为数组 y分配 10个存储单元
.data
table:.word 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10
.def start ；定义标号 start
.text
（ 2）数据存储器 → 数据存储器
11
start:STM #0,SWWSR ；复位 SWWSR
STM #STACK+30H,SP；初始化堆指针
STM #x,AR1 ；将目的地首地址赋给 AR1
RPT #19 ；设定重复传送的次数为 20次
MVPD table,*AR1+ ；程序存储器传送到数；据存储器
STM #x,AR2 ；将 x的首地址存入 AR2
STM #y,AR3 ；将 y的首地址存入 AR3
RPT #19 ；设置重复执行 20次下条指令
MVDD *AR2+,*AR3+；将地址 x开始的 20个值；复制到地址 y开始的 20个单元
end,B end
.end
12
用间接寻址方式获得操作数, 且
辅助寄存器只用 AR2～ AR5；
占用程序空间小；
运行速度快 。
4,双操作数乘法
特
点
例 5-8 编制求解 的程序 。
利用双操作数指令可以节省机器周期 。 迭代次数
越多, 节省的机器周期数也越多 。 本例中, 在每次
循环中, 双操作数指令都比单操作数指令少用一个
周期, 节省的总机器周期数 =1T*N（ 迭代次数 ） =NT。
?
?
?
20
1i
ii xay
13
单操作数指令方案 双操作数指令方案
LD #0,B LD #0,B
STM #a,AR2 STM #a,AR2
STM #x,AR3 STM #x,AR3
STM #19,BRC STM #19,BRC
RPTB done-1 RPTB done-1
LD *AR2+,T； 1T MPY *AR2+,*AR3+,A； 1T
MPY *AR3+,A； 1T ADD A,B ； 1T
ADD A,B ； 1T
done:STH B,@y done:STH B,@y
STL B,@y+1 STL B,@y+1
14
在单个周期内同时利用 C总线和 D
总线, 得到 32位操作数 。
5,长字运算
特
点
使用长操作数指令时, 按指令中给出的地址存取的总
是高 16位操作数 。 这样, 有两种数据排列方法：
（ 1） 偶地址排列法 指令中给出的地址为偶地址, 存
储器中低地址存放高 16位操作数 。
如,DLD *AR3+,A
执行前,A=00 0000 0000 执行后,A=00 6CAC BD90
AR3=0100 AR3=0102
（ 0100h） =6CAC（ 高字 ） （ 0100h） =6CAC
（ 0101h） =BD90（ 低字 ） （ 0101h） =BD90
15
（ 2） 奇地址排列法 指令中给出的地址为奇地址, 存储器中
低地址存放低 16位操作数 。
如,DLD *AR3+,A
执行前,A=00 0000 0000 执行后,A=00 BD90 6CAC
AR3=0101 AR3=0103
（ 0100h） =6CAC（ 低字 ） （ 0100h） =6CAC
（ 0101h） =BD90（ 高字 ） （ 0101h） =BD90
推荐采用偶地址排列法, 将高 16位操作数放在偶地址存储单元
中 。 如,程序存储器
.long 12345678 h ；偶地址,1234；奇地址,5678
数据存储器
.bss xhi,2,1,1 ；偶地址,xhi
↓ ↓ ↓ ↓ ；奇地址,xlo
变量名称 字长 页邻接 偶地址排列法
16
例 5-9 计算 Z32=X32+Y32。
标准运算 长字运算
LD @xhi,16,A DLD @xhi,A
ADDS @xlo,A DADD @yhi,A
ADD @yhi,16,A DST A,@zhi
ADDS @ylo,A （ 3个字, 3个 T）
STH A,@Zhi
STL A,@Zlo
（ 6个字, 6个 T）
17
(1)并行运算指同时利用 D总线和 E总线 。
其中, D总线用来执行加载或算术运算, E总
线用来存放先前的结果 。
(2)并行指令都是单字单周期指令 。
(3)并行运算时所存储的是前面的运算结
果, 存储之后再进行加载或算术运算 。
(4)并行指令都工作在累加器的高位 。
(5)大多数并行运算指令都受累加器移位
方式 ASM位影响 。
6,并行运算
特
点
18
表 5-1 并行指令举例
指 令 指 令 举 例 操作说明
并行加载和乘法指令 LD‖MAC[R]LD‖MAS[R] LD Xmem,dst‖MAC[R] Ymem[,dst] dst=Xmem<<16dst2=dst2+T*Ymem
并行加载和存储指令 ST‖LD ST src,Yme‖LD Xmem,dst Ymem=src>>（ 16-ASM）dst=Xmem<<16
并行存储和乘法指令
ST‖MAY
ST‖MAC[R]
ST‖MAS[R]
ST src,Ymem
‖MAC[R] Xmem,dst
Ymem=src>>（ 16-ASM）
dst=dst+T*Xmem
并行存储和加 /减法
指令
ST‖ADD
ST‖SUB
ST src,Ymem
‖ADD Xmem,dst
Ymem=src>>（ 16-ASM）
dst=dst+Xmem
19
例 5-10 编写计算 z=x+y和 f=d+e的程序段 。
在此程序段中用到了并行存储 /加载指令, 即在同一机器周期
内利用 E 总 线 存 储 和 D 总 线 加 载 。
数据存储器分配如图 5-4所示 。
.title,cjy3.asm”
.mmregs
STACK,usect,STACK”,10H
.bss x,3 ；为第一组变量；分配 3个存储单元
.bss d,3 ；为第二组变量；分配 3个存储单元
.def start
.data
table,.word 0123H,1027H,0,1020H,0345H,0
20
.text
start:STM #0,SWWSR
STM #STACK+10H,SP
STM #x,AR1
RPT #5
MVPD table,*AR1+
STM #x,AR5 ；将第一组变量的首地址传给 AR5
STM #d,AR2 ；将第二组变量的首地址传给 AR2
LD #0,ASM ；设置 ASM=0
LD *AR5+,16,A ；将 x的值左移 16位放入 A的高端字
ADD *AR5+,16,A ；将 y值左移 16位与 A的高端字 x相加
ST A,*AR5 ；将 A中的和值右移 16位存入 z中
‖LD *AR2+,B ；将 d的值左移 16位放入 B的高端字
ADD *AR2+,16,B ；将 e值左移 16位与 B的高端字 d相加
STH B,*AR2 ；将 B的高端字中的和值存入 f中
end,B end
.end
21
7,64位加法和减法运算
例 5-11 编写计算 Z64=W64+X64-Y64的程序段 。
这里的 W,X,Y和结果 Z都是 64位数, 它们都由两个 32位的
长字组成 。 利用长字指令可以完成 64位数的加 /减法 。
w3 w2 w1 w0 （ W64）
+ x3 x2 C x1 x0 （ X64） 低 32位相加产生进位 C
- y3 y2 C’ y1 y0 （ Y64） 低 32位相减产生借位 C’
__________________________________
z3 z2 z1 z0 （ Z64）
22
DLD @w1,A ； A=w1w0
DADD @x1,A ； A=w1w0+x1x0,产生进位 C
DLD @w3,B ； B=w3w2
ADDC @x2,B ； B=w3w2+x2+C
ADD @x3,16,B ； B=w3w2+x3x2+C
DSUB @y1,A ； A=w1w0+x1x0-y1y0,产生借位 C’
DST A,@z1 ； z1z0=w1w0+x1x0-y1y0
SUBB @y2,B ； B=w3w2+x3x2+C-y2-C’
SUB @y3,16,B ； B=w3w2+x3x2+C-y3y2-C’
DST B,@z3 ； z3z2=w3w2+x3x2+C-y3y2-C’
由于没有长字带进（借）位加 /减法指令，所以上述程序
中只能用 16位带进（借）位指令 ADDC和 SUBB。
23
8,32位乘法运算
x1 x0 S U
× y1 y0 S U
__________________ _____________
x0 * y0 U * U
y1 * x0 S * U
x1 * y0 S * U
y1 * x1 S * S
________________ _______________
w3 w2 w1 w0 S U U U
例 5-12 编写计算 W64=X32*Y32的程序段。
32位乘法算式如下：
图 5-5
24
其中, S为带符号数, U为无符号数 。 数据存储器分配如
图 5-5所示 。 在 32位乘法运算中, 实际上包括了三种乘法运算：
U*U,S*U和 S*S。 一般的乘法运算指令都是两个带符号数相乘,
即 S*S。
所以, 在编程时, 要用到以下三条乘法指令：
MACSU Xmem,Ymem,src ；无符号数与带符号数相乘并累
加； src=U（ Xmem） * S（ Ymem）
+src
MPYU Smem,dst ；无符号数相乘； dst=U（ Ｔ ） * U（ Smem）
MAC Xmem,Ymem,src ；两个符号数数相乘并累加； src=S（ Xmem） * S（ Ymem） +src
32位乘法的程序段如下：
25
STM #x0,AR2 ；将 x的首地址放入 AR2
STM #y0,AR3 ；将 y的首地址存入 AR3
LD *AR2,T ； T=x0
MPYU *AR3+,A ； A=ux0*uy0
STL A,@w0 ； w0=ux0*uy0
LD A,-16,A ； A=A>>16
MACSU *AR2+,*AR3-,A ； A+=y1*ux0
MACSU *AR3+,*AR2,A ； A+=x1*uy0
STL A,@w1 ； w1=A
LD A,-16,A ； A=A>>16
MAC *AR2,*AR3,A ； A+=x1*y1
STL A,@w2 ； w2=A的低 16位
STH A,@W3 ； w3=A的高 16位
26
9,小数运算
整数运算的问题
（ 1） 两个 16位整数相乘, 乘积总是, 向左增
长, 。 这意味着多次相乘后, 乘积将会很快超出
定点器件的数据范围 。
（ 2） 保存 32位乘积到存储器, 要开销 2个机
器周期以及 2个字的存储器单元 。
（ 3） 由于乘法器都是 16位相乘, 因此很难在
后续的递推运算中, 将 32位乘积作为乘法器的输
入 。
小数运算的优点
（ 1） 乘积总是, 向右增长, 。 这就味着超出
定点器件数据范围的将是不太感兴趣的部分 。
（ 2） 既可以存储 32位乘积, 也可以存储高 16
位乘积, 这就允许用较少的资源保存结果 。
（ 3） 可以用于递推运算 。
小数
运算
与整
数运
算的
比较
27
C54x采用 2的补码表示小数, 其最高位为符号位, 数值范围
从 -1～ 1。 一个 16位 2的补码小数 （ Q15格式 ） 的每一位的权值
为：
MSB（ 最高位 ） … LSB（ 最低位 ）
-1,1/2 1/4 1/8 … 2-15
一个十进制小数乘以 32768之后再将其十进制整数部分转换
成十六进制数, 就能得到这个十进制小数的 2的补码表示了 。
≈ 1 → 7FFFh
0.5 正数：乘以 32768 4000h
0 → 0000h
-0.5 负数：其绝对值部分乘以 32768,再取反加 1 C000h
-1 8000h
（ 1）小数的表示方法
28
在汇编语言中，是不能直接写入十进制
小数的，可写为整数运算式。
如果要定义一个系数 0.707，可以写成：
.word 32768*707/1000
不能写成 32768*0.707。
注意
Q格式表示法
在 Q格式中,Q之后的数字（如 Q15格式中的 15）决
定小数点右边有多少位二进制位，故 Q15表示在小数
点后有 15位小数。当用一个 16位的字来表示 Q15格式
时，在 MSB（最高位）的右边有一个小数点，而 MSB表
示符号位。所以 Q15的表示数字可表示范围从 +1（以
+0.999997表示）到 -1的值。
29
通过合适的 Q格式, 可以把数值根据所需的精确度做
适当地转换, 以便定点数的 DSP也可以处理高精度的
浮点数 。 下面以 Q15为例, 说明转换的过程 。
1） 先确定准备转换的十进制数值 N,是在 Q15格式
的数值范围之间, 即 -1.000000≤N≤+ 0.999997。
2） 数值 N乘以 215,即 N'=N× 215=N× 32768
3） 把步骤 2） 的结果加 216,即 N''=N'+216=N'+65536
。
4） 步骤 3） 的结果转换成十六进制, 并把第 17位舍
弃掉, 得到的结果就是 N的 Q15转换值 。
30
下面通过把 -0.2345及 +0.2345转换成 Q15格式来说
明转换方法 。
-0.2345的转换为：
-0.2345× 32768=-7684.1≈ -7684
-7684+65536=57852
57852转换成十六进制数值为 0E1FCh,所以结果为
E1FCh。
+0.2345的转换为：
0.2345× 32768=7684.1≈ 7684
7684+65536=73320
73320转换成十六进制数值为 11E04h，并把第 17位
舍弃掉，结果为 1E04h。
31
以字长为 4位和 8位累加器为例, 先看一个小数乘法的例子 。
0 1 0 0（ 0.5→ 23× 0.5=（ 4） 10=（ 0100） 2）
× 1 1 0 1（ -0.375→ 23× （ -0.375） =（ -3） 10
0 1 0 0 =（ 1101） 补 ）
0 0 0 0
0 1 0 0
1 1 0 0 （ -0100）
1 1 1 0 1 0 0 （ -0.1875=-12/26← -12=（ 1110100） 补 ）
（ 2）小数乘法与冗余符号位
32
上述乘积是 7位, 当将其送到 8位累加器时, 为保
持乘积的符号, 必须进行符号位扩展, 这样, 累加
器中的值为 11110100（ -0.09375=-12/27）, 出现了
冗余符号位 。 原因是：
S x x x （ Q3）
× S y y y （ Q3）
S S z z z z z z （ Q6格式 ）
即两个带符号数相乘, 得到的乘积带有 2个符号位
,造成错误的结果 。
同样, 对于两个十六位数相乘, 乘积只有 30位,
在最高的两位也是符号位, 同样会造成错误的结果
。
33
解决冗余符号的办法是：在程序中设定状态寄存器
ST1中的 FRCT（ 小数方式 ） 位 1,在乘法器将结果传送
至累加器时就能自动地左移 1位, 累加器中的结果为：
Ｓ zzzzzz0 （ Q7 格式 ）, 即 11101000 （ -0.1875=-
24/27← -24=（ 11101000） 补 ）, 自动地消去了两个带
符号数相乘时产生的冗余符号位 。 所以在小数乘法编
程时, 应当事先设置 FRCT位：
SSBX FRCT
…
MPY *AR2,*AR3,A
STH A,@Z
这样, C54x就完成了 Q15*Q15=Q15的小数乘法 。
34
例 5-13 编制计算 的程序段, 其中数据均为
小数,a1=0.1,a2=0.2,a3=-0.3,a4=0.4,x1=0.8,
x2=0.6,x3=-0.4,x4=-0.2。
.title,cjy4.asm”
.mmregs
STACK,usect,STACK”,10H
.bss a,4 ；为 a分配 4个存储单元
.bss x,4 ；为 x分配 4个存储单元
.bss y,1 ；为结果 y分配 1个存储单元
.def start
.data ；定义数据代码段
?
?
? 4
1i
ii xay
35
table,.word 1*32768/10 ；在 table开始的 8个
.word 2*32768/10 ；地址放数据
.word -3*32768/10
.word 4*32768/10
.word 8*32768/10
.word 6*32768/10
.word -4*32768/10
.word -2*32768/10
36
.text ；定义可执行程序代码段
start:SSBX FRCT ；设置 FRCT位, 表示进行小数乘
STM #x,AR1 ；将 x的首地址传给 AR1
RPT #7 ；重复 8次下条指令
MVPD table,*AR1+ ；将程序空间 8个数传给数据存储器
STM #x,AR2 ；将数据存储器第一个数 x1的地址传给 AR2
STM #a,AR3 ；将数据存储器第五个数 a1的地址传给 AR3
RPTZ A,#3 ；将 A清零, 重复 4次下条指令
MAC *AR2+,*AR3+,A ；执行乘法累加和, 结果放在 A中
STH A,@y ；将 A的高端字存入结果 y,低端字省去
end,B end ；原处循环等待
.end
结果 y=0x1EB7 。 转 换 为 十 进 制 数, y= （
1× 163+14× 162+11× 161+7× 160） /32768=0.24
37
10,除法运算
条件减法指令的功能如下：
SUBC Smem,src ； （ src） - （ Smem） <<15
→ALU；输出端, 如果 ALU输出端 ≥ 0,；则 （ ALU输出端 ） <<1+1→src,；否则 （ src） <<1→src 。
方法：减法指令加重复指令实现无符号运算
（ 1） 当｜被除数｜＜｜除数｜ 此时商为小数 。
38
例 5-14 编写 0.4÷ （ -0.8） 的程序段 。
.title,cjy5.asm”
.mmregs
STACK,usect,STACK”,10H
.bss num,1 ；为分子分配单元
.bss den,1 ；为分母分配单元
.bss quot,1 ；为商分配单元
.data ；定义数据段起始地址
table:.word 4*32768/10 ；在以 table为地址的；单元放入 0.4
.word -8*32768/10 ；在以 table为地址的；下一单元放入 -0.8
.def start
39
.text ；定义数据段起始地址
start,STM #num,AR1 ；将分子所在单元的地址传给 AR1
RPT #1 ；重复执行下一指令 2次
MVPD table,*AR1+；传送程序空间的 2个数据 （ 分子,；分母 ） 至地址为 num开始的数据存储器单元
LD @den,16,A ；将分母移到累加器 A（ 31～ 16）
MPYA @num ； （ num） *（ A（ 31～ 16）） → B，；获取商的符号 （ 在累加器 B中 ）
ABS A ；分母取绝对值
STH A,@den ；分母绝对值存回原处
LD @num,16,A ；分子加载到 A（ 31～ 16）
ABS A ；分子取绝对值
RPT #14 ； 15次减法循环, 完成除法
SUBC @den,A ；
XC 1,BLT ；如果 B<0（ 商是负数 ）, 则需要变号NEG A ；如果 B<0执行求反, 否则跳过此指令
STL A,@quot ；保存商
end,B end
.end
40
a） ｜被除数｜＜｜除数｜商为小数 b＝｜被除数｜ ≥ ｜除数｜商为整数
41
10,除法运算
（ 2） 当｜被除数｜ ≥ ｜除数｜时 商为整数 。
例 5-15 编写 16384÷ 512的程序段 。
将上例程序段仅作两处修改, 其它不变, 就得本
例的程序段：
LD @num,16,A 改成 LD @num,A
RPT #14 改成 RPT #15
本例的程序段为：
.title,cjy6.asm”
.mmregs
STACK,usect,STACK”,10H
42
.bss num,1 ；为分子分配单元
.bss den,1 ；为分母分配单元
.bss quot,1 ；为商分配单元
.data ；定义数据段起始地址
table,.word 66*32768/100 ；在以 table为地址；的单元放入 16384
.word -33*32768/100 ；在以 table为地址；的下一单元放入 512
.def start
.text ；定义数据段起始地址
start,STM #num,AR1；将分子所在单元地址传给 AR1
RPT #1 ；重复执行下一指令 2次
MVPD table,*AR1+；传送程序空间的 2； 数据 （ 分子, 分母 ） 至 地址为； num开始的数据存储器单元
43
LD @den,16,A ；将分母移到累加器 A（ 31～ 16）
MPYA @num ； （ num） *（ A（ 31～ 16）） → B，；获取商的符号 （ 在累加器 B中 ）
ABS A ；分母取绝对值
STH A,@den ；分母绝对值存回原处
LD @num,A ；分子加载到 A（ 15～ 0）
ABS A ；分子取绝对值
RPT #15 ； 16次减法循环, 完成除法
SUBC @den,A ；
XC 1,BLT ；如果 B<0（ 商是负数 ）, 则需要变号
NEG A ；如果 B<0执行求反, 否则跳过此指令
STL A,@quot ；保存商
end:B end
.end ； 结果为 quot=0x0020=32。
44
第二节 DSP的浮点运算方法
1,浮点数的表示方法
(1) C54x本身是定点 DSP芯片；
(2)用定点 DSP芯片进行浮点数运算，
必须先将定点数转换为浮点数。
要
点
浮点数表示定点数,采用
尾数和指数两部分来表示
定点数 =尾数 × 2-（指数） 或 x=m× 2e
45
2,定点数转换成浮点数
这是一条提取指数的指令, 所提取的指数保存
在 T寄存器中 。 如果累加器 A=0,则 0→T ；否则,
累加器 A的冗余符号位数减 8→T 。 累加器 A中的
内容不变 。
转
换
要
点
（ 1）先将定点数放在累加器 A或 B中
，然后用指令,EXP A 或 EXP B。
注意 由于 C54x DSP用 16位表示数字, 其对浮点数的表
示与 IEEE 754-1985标准的 32位表示法略有不同 。
采用一个单元保存指数和一个单元保存尾数的两
个 16位表示法 。
46
例 5-16 提取 A=FF FFFF FFCB中的指数值 。
执行指令,EXP A
执行前 执行后
A=FF FFFF FFCB A=FF FFFF FFCB
T= 0000 T= 0019 （ 25）
本例中, 由于 A≠ 0,需要先求出 A的冗余符号位并
减去 8。
A=F F F F F F F F C B
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100 1011
33位冗余符号位 1,33-8=25=0x0019
47
例 5-17 提取 B=07 8543 2105中的指数值 。
执行指令,EXP B
执行前 执行后
B=07 8543 2105 B=07 8543 2105
T= 0007 T= FFFC （ -4）
本例中, 由于 B≠ 0,需要先求出 B的冗余符号位并
减去 8。
A= 0 7 8 5 4 3 2 1 0 5
0000 0111 1000 0101 0100 0011 0010 0001 0000 0101
4位冗余符号位 0,4-8=-4=0xFFFC
-4=-（ 0x0004） =（ 1111 1111 1111 1011+1） 补 =（
0xFFFC） 补
48
（ 2） 使用指令 ST T,EXPONENT
将保存在 T寄存器中的指数存放到数据存储
器的指定单元 EXPONENT中。
如 EXP A
ST T,@e1 ；将指数存入数据存储器； e1所指定的单元中 。
转
换
要
点
（ 3）使用指令 NORM A 。
按Ｔ寄存器中的内容对累加器 A进行归一化处理。这里
的将定点数转换成浮点数所进行的归一化处理，指通
过左移或右移，使一个二进制数变为一个小数，且小
数点后的第一个数不为零，移动的位数用指数表示。
49
例如,
0.3=(0.010011)2× 2-0=(0.10011)2× 2-1，
-0.8=-0.8× 2-0=-(0.110011) 2× 2-0，
-0.24=-(0.001111)× 2-0=-(0.1111)2× 2-2。
3=(11)2× 2-0=(0.11)2× 22
-8=-(1000)2× 2-0=-(0.1)2× 24
-24=-(11000)2× 2-0=-(0.11)2× 25
上例中，对于小数，当转换成小数点后第一位为 1的归
一化数时，通过将小数点右移实现，指数为负数。对于
整数，则将小数点左移实现，指数搂正数。
50
例 5-18 对累加器 A进行归一化处理 。
执行指令,NORM A
执行前 执行后
A=FF FFFF F001 A=FF 8008 0000
T= 0013 T= 0013（ 19）
执行时, 按 T中的十进制数值, 这里为正 19,对累加
器 A中的值左移 19位, 即将在 A=FF FFFF F001中的值左
移 19位, 低位添零, 高位溢出丢弃 。
A=(1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000 0001 )2
← 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000 0001 0000 0000 0000 0000 000
左移出去掉的 19位 左移进 19位添 0
← (1111 1111 1000 0000 0000 1000 0000 0000 0000 0000)2=（ FF 8008 0000） 16
51
例 5-19 对累加器 B中的值进行归一化处理后存入 A。
执行指令,NORM B,A
执行前 执行后
A=FF FFFF F001 A=00 4214 1414
B=21 0A0A 0A0A B=21 0A0A 0A0A
T= FFF9 T= FFF9（ -7）
将 B移 -7位, 即右移 7位：
B=（ 0010 0001 0000 1010 0000 1010 0000 1010 0000 1010） 2
→ 0000 000 0010 0001 0000 1010 0000 1010 0000 1010 0000 1010
右移进 7位添 0 去掉移出的 7位
→ （ 0000 0000 0100 0010 0001 0100 0001 0100 0001 0100）
2=（ 00 4214 1414）
16
52
3,浮点数转换成定点数
转
换
要
点
在将浮点数转换成定点数时，按指数
值将尾数右移（指数为负时左移）即
可。其操作与定点数转换为浮点数相
反。这种相反方向的移位是通过对指
数取反实现的。
使 用指令 NEG A
NORM A
53
如指数在 A中, 尾数在 x中, 则将浮点数转换成定点
数的指令为：
NEG A ；指数反号
STL A,@temp ；将指数暂存在数据存储单元中
LD @temp,T ；将指数装入 T寄存器
LD @x,16,A ；将尾数装入 A的高 16位
NORM A ；将尾数按 T移位,由于 T中的指数；是已经取反了的, 所进行的移；位为反向移位 。 转换后的定点；数在 A中 。
54
例 5-20 编写浮点乘法程序, 完成 x1× x2=0.3× （ -
0.8） 运算 。 程序清单为：
.title,float.asm” ；程序名
.def start ；定义标号
STACK,.usect,STACK”,100 ；设置堆栈
.bss x1,1 ；为被乘数 x1预留 1个单元的空间
.bss x2,1 ；为乘数 x2预留 1个单元的空间
.bss e1,1 ；为被乘数的指数 e1预留 1个单元空间
.bss m1,1 ；为被乘数的尾数 m1预留 1个单元空间
.bss e2,1 ；为乘数的指数 e2预留 1个单元的空间
.bss m2,1 ；为乘数的尾数 m2预留 1个单元的空间
.bss ep,1 ；为乘积的指数 ep预留 1个单元的空间
.bss mp,1 ；为乘积的尾数 mp预留 1个单元的空间
.bss product,1 ；为乘积留空间
.bss temp,1 ；为暂存留空间
55
.data ；定义数据段
table,.word 3*32768/10 ；设初值 0.3
.word -8*32768/10 ；设初值 -0.8
.text ；定义代码段
start,STM #STACK+100,SP ；设置堆栈指针初值
MVPD table,@x1 ；送 0.3,-0.8
MVPD table+1,@x2 ；至数据存储器
LD @x1,16,A ；将 x1送到 A
EXP A ；取 A中指数
ST T,@e1 ；存指数到 e1
NORM A ；对 A归一化
STH A,@m1 ；存尾数到 m1
LD @x2,16,A ；将 x2送到 A
EXP A ；提取 A中指数, 放入 T
ST T,@e2 ；保存 x2的指数到 e2
NORM A ；对累加器 A归一化
STH A,@m2 ；保存 x2的尾数到 m2
CALL MULT ；调用浮点乘法子程序
end,B end ；循环等待
得
0.3
的浮
点数
-0.8
的浮
点数
56
MULT,SSBX FRCT ；设置小数乘法运算
SSBX SXM ；数据进入 ALU之前进行符号位扩
展
LD @e1,A ； x1指数送 A
ADD @e2,A ； x2与 x1指数相加
STL A,@ep ；乘积指数存入 ep
LD @m1,T ； x1尾数送 T
MPY @m2,A ； x1与 x1尾数相乘, 结果在 A中
EXP A ；提取 A中指数, 放入 T
ST T,@temp ；尾数乘积中提取的指数存入 temp
NORM A ；对累加器 A进行归一化处理
STH A,@mp ；保存提取指数后的尾数在 mp中
LD @temp,A ；修正乘积指数, 尾数乘积指数送 A
ADD @ep,A ； （ ep） +（ temp）
STL A,@ep ；保存乘积指数在 ep中
NEG A ；将浮点数乘积转换成定点数
STL A,@temp ；乘积指数反号后存入 temp
LD @temp,T ；并加载到 T寄存器
对积
求指
数并
归一
化
57
LD @mp,16,A ；将乘积的尾数装入 A的高 16位
NORM A ；将尾数按 T中的指数移位
STH A,@product ；保存定点乘积到 product中
RET ；返回
.end
程序执行结果为：
0.3× （ -0.8） 乘积的浮
点数尾数 0x8520,指数为
0x0002。 乘积的定点数为
0xE148,对应的十进制数
为 -0.23999。 程序执行后
数据存储器中的数据值如
图 5-8所示 。
58
第三节 DSP在信号发生器上的应用
1,一个角度正弦值的计算
要
点 ) ) ) )98 x1(76 x1(54 x1(32 x1(x!9x!7x!5x!3xxs i n 22229753 ???????????????
按 C54x系列采用的 Q15格式，将 θ 转换为
十进制小数的 2的补码形式为：
θ =0.7854× 32768=6487h弧度。
再将要计算的值 θ 放在 d_x单元中，计算
结果放在 d_sinx单元中。
59
60
.title,sinx.asm” ；为程序取名
.mmregs ；定义存储器映象寄存器
.def start ；定义标号 start
.ref sin_start,d_x,d_sinx ；引用别处定义的； sin_start,d_x,d_sinx
STACK:.usect,STACK”,10 ；设置堆栈空间的大小和起始位置
start,STM #STACK+10,SP； 设置堆栈指针初始指向的栈底位置
LD #d_x,DP ； 设置数据存储器页指针的起始位置
ST #6487h,d_x ；将 θ值送入地址为 d_x的单元中
CALL sin_start ；调用计算正弦值的子程序
end,B end ；循环等待
sin_start:
.def sin_start ；定义标号 sin_start的起始位置
d_coeff,usect,coeff”,4 ；定义 4个单元的未初始化段 coeff
61
.data
table,.word 01c7h ； 在程序空间定义 4个系数,c1=1/（ 8*9）
.word 030bh ； c2=1/（ 6*7）
.word 0666h ； c3=1/（ 4*5）
.word 1556h ； c4=1/（ 2*3）
d_x,usect,sin_vars”,1 ； 在自定义的未初始化段 sin_vars中
d_squr_x,usect,sin_vars”,1 ； 保留 5个单元的的空间，它们通常
d_temp,usect,sin_vars”,1 ； 被安排在 RAM中，用于暂存变量
d_sinx,usect,sin_vars”,1
c_1,usect,sin_vars”,1
.text ；完成正弦计算的可执行代码段
SSBX FRCT ； 设置进行小数乘法，以便自动左移一位
STM #d_coeff,AR5；将 4个系数的首地址 d_coeff送 AR5
62
RPT #3 ； 重复执行下一指令 4次，以便将程序空
MVPD #table,*AR5+ ；间的 4个系数传送到数据空间 d_coeff
STM #d_coeff,AR3 ；将系数所在空间 d_coeff首地址送 AR3
STM #d_x,AR2 ；将 θ所在地址送 AR2
STM #c_1,AR4 ；将小数的最大值 7fff地址 c_1送 AR4
ST #7FFFh,c_1 ；将 #7FFFh（即整数 1）送 c_1
SQUR *AR2+,A ； A=x2, AR2指向 d_squr_x
ST A,*AR2 ； d_squr_x=x2（ A右移 16位，即存高字节）
‖ LD *AR4,B ； B=1（ 7FFFh左移 16位放在 B的高字节）
MASR *AR2+,*AR3+,B,A ； A=1-x2/72,T=x2,AR2指向 d_temp，； AR3指向 c2 （凑整运算为结果加 215再对 15-0位清 0 ）
MPYA A ； A=T*A=x2（ 1-x2/72）
STH A,*AR2 ；（ d_temp） =x2（ 1-x2/72）
MASR *AR2-,*AR3+,B,A ； A=1-x2/42（ 1-x2/72）； T=x2（ 1-x2/72）
63
MPYA *AR2+ ； B=x2（ 1-x2/42（ 1-x2/72））
ST B,*AR2 ；（ d_temp） =x2（ 1-x2/42（ 1-x2/72））
‖ LD *AR4,B ； B=1
MASR *AR2-,*AR3+,B,A ； A=1-x2/20（ 1-x2/42（ 1-x2/72））
MPYA *AR2+ ； B=x2（ 1-x2/20（ 1-x2/42（ 1-x2/72）））
ST B,*AR2 ； （ d_temp） =B=x2（ 1-x2/20（ 1-x2/42（ 1-x2/72）））
‖ LD *AR4,B ； B=1
MASR *AR2-,*AR3+,B,A； A=1-x2/6（ 1-x2/20（ 1-x2/42（ 1-x2/72）））
MPYA d_x ； B=x（ 1-x2/6（ 1-x2/20（ 1-x2/42（ 1-x2/72））））
STH B,d_sinx ； sin（ theta）
RET
.end
64
2,用 z变换计算余弦值
下面采用 z变换和反 z变换来求 cos（ x ）,
其的方法为：
根据 z变换定义, 序列 x(n) 的变换公式为：
反 z变换为 x(n)=￡-1[X(z)]可用留数法, 部分分式
展开法和长除法求得 。
则 cos(ω0n)u(n)的 z变换为：
H（ z） =￡[cos(n)u(n)]= ￡[ejω0n+e-jω0nu(n)]21
65
其中 C＝ -cosω0,A=2cosω0T,B=-1。 ω0为余
弦输出信号的频率, T为离散余弦序列的采样频
率 。
如果以该函数设计一离散时间系统, 为则其单
位冲击响应就是余弦输出信号 。 此时的输出序列
Y（ k） 为 H（ z） 的反 z变换 。
66
Y（ k） =￡-1[H（ z） ]=AY[k-1]+BY[k-2]+X[k]+CX[k-1]
当 k=-1时 Y（ k） =Y（ -1） =AY[-2]+BY[-3]+X[-1]+CX[-2]=0
当 k=0时 Y（ k） =Y（ 0） =AY[-1]+BY[-2]+X[0]+CX[-1]=0+0+1+0=1
当 k=1时 Y（ k） =Y（ 1） =AY[0]+BY[-1]+X[1]+CX[0]=1+0+0+C=A+C
当 k=2时 Y（ k） =Y（ 2） =AY[1]+BY[0]+X[2]+CX[1]=AY[1]+BY[0]
当 k=3时 Y（ k） =Y（ 3） =AY[2]+BY[1]+X[3]+CX[2]=AY[2]+BY[1]
当 k=n时 Y（ k） =Y（ n） =AY[n-1]+BY[n-2]
在 k＞ 2以后, Y（ k） 能用 Y[k-1]和 Y[k-2]算出, 这是一个
递归的差分方程 。 如果按第七章实验二的方式产生余弦信号,
对应的初始化程序为：
初始化 y[1]和 y[2]：
SSBX FRCT ；置 FRCT=1,准备进行小数乘法运算
ST #INIT_A,AA ；将常数 A装入变量 AA
ST #INIT_B,BB ；将常数 B装入变量 BB
ST #INIT_C,CC ；将常数 C装入变量 CC
67
PSHD CC ；将变量 CC压入堆栈
POPD Y2 ；初始化 Y2=CC
LD AA,A ；装 AA到 A累加器
ADD CC,A ； A累加器 =AA+CC
STH A,Y2 ； Y2=Y[1]=AA+CC
LD AA,T ；装 AA到 T寄存器
MPY Y2,A ； Y2乘系数 A,结果 Y[1]*AA放入 A累加器
ADD BB,A ； A累加器 =Y[2]=Y[1]*AA+BB*Y[0]
STH A,Y1 ；将 A累加器中 Y[2]的高 16位存入变量 Y1=Y[2]
68
以后的递推过程由中断服务程序完成 Y[3]到 Y[n]运算, 相应
的程序片段为：
LD BB,T ；将系数 B装入 T寄存器
MPY Y2,A ； Y2乘系数 B,结果 BB*Y[1]放入 A累加器
LTD Y1 ； 将 Y1=Y[2]装入 T,同时复制到 Y2,Y[2]退化为 Y[1]
MAC AA,A ；完成新余弦数据的计算, A累加器中为； Y1*AA+Y2*BB或 Y[3]＝ AA*Y[2]+BB*Y[1]
STH A,1,Y1 ；将新数据存入 Y1,因所有系数都除过 2，；所以在保存结果时左移一位, 恢复数据正常大小 。
STH A,1,Y0 ；将新正弦数据存入 Y0
69
第四节 用 DSP实现 FIR滤波器
1,FIR滤波器基本概念
1,FIR滤波器没有
反馈回路，因此它
是无条件稳定系统，
其单位冲激响应 h
（ n）是一个有限
长序列。
2,FIR滤波算法实
际上是一种乘法累
加运算。
要
点
70
2,FIR滤波器中 z-1的实现
对于 N级的 FIR滤波器, 在数据存储器中
开辟一个称之为滑窗的 N个单元的缓冲
区, 存放最新的 N个输入样本；从最老
的样本开始, 每读一个样本后, 将此样
本向下移位, 读完最后一个样本后, 输
入最新样本至缓冲区的顶部 。
用线性缓冲区实现 z-1的优点是, 新老数
据在存储器中存放的位置直接明了 。
特
点
(1)用线性缓冲区法实现 z-1
71
C54x片内没有 I/O资源, CPU通过外部译码可以
寻址 64K的 I/O单元 。
有两条实现输入和输出的指令：
PORTR PA,Smem ；将为 PA的端口内容送；数据存储器 Smem
PORTW Smem,PA ；将地址为 Smem的数据；存储器内容送端口 PA
数据的输入 /输出
72N=6的线性缓冲区存储器图
?
?
??
5
0i
i )in(xa)n(y
73
使用存储器延时指令 DELAY,可以将数据存储单元
中的内容向较高地址的下一单元传送 。
实现 z-1的运算指令为：
DELAY Smem ； （ Smem） → Seme+1,即数据存储；器单元的内容送下一高地址单元
DELAY *AR2 ； AR2指向源地址, 即将 AR2所指单；元内容复制到下一高地址单元中
存储器的延时操作
延时指令与其它指令 的 结合
LT+DELAY→LTD 指令 ；单数据存储器的值装入； T寄存器并送下一单元延时
MAC+DELAY→MACD 指令 ；操作数与程序存储器值相乘；后累加并送下一单元延时
74
在数据存储器中开辟一个称之为滑窗的 N个单元
的缓冲区, 滑窗中存放最新的 N个输入样本；每
次输入新样本时, 以新样本改写滑窗中的最老的
数据, 而滑窗中的其它数据不作移动；利用片内
BK（ 循环缓冲区长度 ） 寄存器对滑窗进行间接寻
址, 循环缓冲区地址首尾相邻 。
利用循环缓冲区实现 Z-1的优点是不需要移动数据,
不存在一个机器周期中要求能一次读和一次写的
数据存储器, 因而可以将循环缓冲区定位在数据
存储器的任何位置 （ 线性缓冲区要求定位在
DARAM） 。
特
点
（ 2）用循环缓冲区法实现 z-1
75N=6的循环缓冲区存储器图
?
?
??
5
0i
i )in(xa)n(y
76
3,FIR滤波器的实现方法
例 5-25 编写 N=5,y（ n）
=a0*x（ n） +a1*x（ n-1）
+a2*x（ n-2） +a3*x（ n-3）
+a4*x（ n-4） 的计算程序 。
先将系数 a0～ a4存放在数
据存储器中, 然后设置线
性缓冲区, 用以存放输入
和输出数据 。
(1)用线性缓冲区和直接寻址方法实现 FIR
线性缓冲区安排
77
.title,FIR1.ASM” ；定义源程序名
.mmregs ；定义存储器映象寄存器
.def start ；定义语句标号 start
.bss y,1 ；为结果 y预留 1个单元的空间
XN,usect,XN”,1 ；在自定义的未初始化段, XN”
XNM1,usect,XN”,1 ；中保留 5个单元的空间
XNM2,usect,XN”,1
XNM3,usect,XN”,1
XNM4,usect,XN”,1
A0,usect,A0”,1 ；在自定义的未初始化段, A0”
A1,usect,A0”,1 ；中保留 5个单元的空间
A2,usect,A0”,1
A3,usect,A0”,1
A4,usect,A0”,1
PA0,set 0 ；定义 PA0为输出端口
PA1,set 1 ；定义 PA1为输入端口
78
.data
table,.word 1*32768/10 ；假定程序空间有五个参数
.word -3*32768/10
.word 5*32768/10
.word -3*32768/10
.word 1*32768/10
.text
start,.SSBX FRCT ；设置进行小数相乘
STM #A0,AR1 ； 将数据空间用于放参数的首地址送 AR1
RPT #4 ；重复下条指令 5次传送
MVPD table,*AR1+ ；传送程序空间的参数到数据空间
LD #XN,DP ；设置数据存储器页指针的起始位置
PORTR PA1,@XN ； 从数据输入端口 I/O输入最新数据 x（ n）
FIR1,LD @XNM4,T ； x（ n-4） → T
79
MPY @A4,A ； a4*x（ n-4） → A
LTD @XNM3 ； x（ n-3） → T,x（ n-3） → x（ n-4）
MAC @A3,A ； A+a3*x（ n-3） → A
LTD @XNM2 ； x（ n-2） → T,x（ n-2） → x（ n-3）
MAC @A2,A ； A+a2*x（ n-2） → A
LTD @XNM1 ； x（ n-1） → T,x（ n-1） → x（ n-2）
MAC @A1,A ； A+a1*x（ n-1） → A
LTD @XN ； x（ n） → T,x（ n） → x（ n-1）
MAC @A0,A ； A+a0*x（ n） → A
STH A,@y ；保存 y（ n） 的高字节
PORTW @y,PA0 ；输出 y（ n）
BD FIR1 ；执行完下条指令后循环
PORTR PA1,@XN ；输入 x（ n）
.end
80
vectors.obj
fir1.obj
-o fir1.out
-m fir1.map
-e start
MEMORY {
PAGE 0, EPROM,org=01OOOH len=01000H
VECS,org=03F80H len=00080H
PAGE 1, SPRAM,org=00060H len=00020H
DARAM,org=00080H len=01380H }
SECTIONS {
.vectors:> VECS PAGE 0
.text:> EPROM PAGE 0
.data:> EPROM PAGE 0
.bss:> SPRAM PAGE 1
.XN:> DARAM align(8){ } PAGE 1
.A0:> DARAM align(8){ } PAGE
1 }
81
(2)用线性缓冲区和间接寻址方法实现 FIR
例 5-26 编写 y（ n） =a0*x（ n） + a1*x（ n-1） + a2*x
（ n-2） + a3*x（ n-3） + a4*x（ n-4）的计算程序，其中
N=5。
将系数 a0～ a4存放在数据存储器中，并设置线性缓
冲区存放输入数据。利用 AR1和 AR2分别作为间接寻址
线性缓冲区和系数区的辅助寄存器。
82
.title,FIR2.ASM” ；定义源程序名
.mmregs ；定义存储器映象寄存器
.def start ；定义语句标号 start
.bss y,1 ；为结果 y预留 1个单元的空间
x,usect,x”,5 ； 在自定义的未初始化段, x”中保留 5个单元的空
间
a,usect,a”,5 ； 在自定义的未初始化段, a”中保留 5个单元的空
间
PA0,set 0 ；定义 PA0为输出端口
PA1,set 1 ；定义 PA1为输入端口
.data
table,.word 2*32768/10 ；假定程序空间有五个参数
.word -3*32768/10
.word 4*32768/10
.word -3*32768/10
.word 2*32768/10
83
.text
start,STM #a,AR2 ；将数据空间用于放参数；的首地址送 AR2
RPT #4 ；重复下条指令 5次传送
MVPD table,*AR2+ ； 传送程序空间的参数到数据空间
STM #x+4,AR1 ； AR1指向 x（ n-4）
STM #a+4,AR2 ； AR2指向 a4
STM #4,AR0 ；指针复位值 4→AR 0
SSBX FRCT ；小数相乘
LD #x,DP ；设置数据存储器页指针；的起始位置
PORTR PA1,@x ； 从端口 PA1输入最新值 x（ n）
84
FIR2,LD *AR1-,T ； x（ n-4） → T
MPY *AR2-,A ； a4*x（ n-4） → A
LTD *AR1- ； x（ n-3） → T,x（ n-3） → x（ n-4）
MAC *AR2-,A ； A+a3*x（ n-3） → A
LTD *AR1- ； x（ n-2） → T,x（ n-2） → x（ n-3）
MAC *AR2-,A ； A+a2*x（ n-2） → A
LTD *AR1- ； x（ n-1） → T,x（ n-1） → x（ n-2）
MAC *AR2-,A ； A+a1*x（ n-1） → A
LTD *AR1 ； x（ n） → T,x（ n） → x（ n-1）
MAC *AR2+0,A ； A+a0*x（ n） → A,AR2复原, 指向 a4
STH A,@y ；保存运算结果的高位字到 y（ n）
PORTW @y（ n）,PA0 ；将结果 y（ n） 输出到端口 PA0
BD FIR2 ；执行完下条指令后, 从 FIR2开始循环
PORTR PA1,*AR1+0；输入新值 x（ n）,AR1复原指向 x+4
.end
85
(3) 用线性缓冲区和带移位双
操作数寻址方法实现 FIR
例 5-27 编写 y（ n） =a0*x（ n） + a1*x（ n-1） + a2*x（ n-2） +
a3*x（ n-3） + a4*x（ n-4）的计算程序，其中 N=5。
与前面的编程不同，本例中，系数 a0～ a4存放在程
序存储器中，输入数据存放在数据存储器的线性缓冲
区中。乘法累加利用 MACD指令，该指令完成数据存储
器单元与程序存储器单元相乘，并累加、移位的功能。
86
.title,FIR3.ASM” ；定义源程序名
.mmregs ；定义存储器映象寄存器
.def start ；定义语句标号 start
.bss y,1 ；为结果 y预留 1个单元的空间
x,usect,x”,6 ；在自定义的未初始化；段, x”中保留 6个单元 PA0
.set 0 ；定义 PA0为输出端口
PA1,set 1 ；定义 PA1为输入端口
.data
COEF,.word 1*32768/10 ；假定程序空间有五个参数,a4
.word -4*32768/10 ； a3
.word 3*32768/10 ； a2
.word -4*32768/10 ； a1
.word 1*32768/10 ； a0
87
.text
start,SSBX FRCT ；小数乘法
STM #x+5,AR1 ； AR1指向 x（ n-4）
STM #4,AR0 ；设置 AR1复位值
LD #x+1,DP ； 设置数据存储器页指针的起始位置
PORTR PA1,@x+1 ；输入最新值 x（ n）
FIR3,RPTZ A,#4 ； 累加器 A清 0,设置重复下条指令 5次
MACD *AR1-,COEF,A ； x（ n-4） → T,A= x（ n-4） *a4 +A； （ PAR） +1→PAR,x （ n-4） → x（ n-5）
STH A,*AR1 ；暂存结果到 y（ n）
PORTW *AR1+,PA0； 输出 y（ n） 到 PA0,AR1指向 x（ n）
BD FIR3 ；执行下条指令后循环
PORTR PA1,*AR1+0； 输入新数据到 x（ n）,AR1指向 x（ n-4）
88
(4) 用循环缓冲区和双操
作数寻址方法实现 FIR
例 5-28 编写 y（ n） =a0*x（ n） + a1*x（ n-1） + a2*x（ n-2） +
a3*x（ n-3） + a4*x（ n-4）的计算程序，其中 N=5。
本例中，存放 a0～ a4的系数表以及存
放数据的循环缓冲区均设在 DARAM中。
89
.title,FIR4.ASM” ；给汇编程序取名
.mmregs ；定义存储器映象寄存器
.def start ；定义标号 start的起始位置
.bss y,1 ；为未初始化变量 y保留空间
xn,usect,xn”,5 ；自定义 5个单元空间的数据段 xn
a0,usect,a0”,5 ；自定义 5个单元空间的数据段 a0
PA0,set 0 ；设置数据输出端口 I/O,PA0=0
PA1,set 1 ；设置数据输入端口 I/O,PA1=1
.data
table,.word 1*32768/10 ； a0=0.1=0x0CCC
.word 2*32768/10 ； a1=0.2=0x1999
.word 3*32768/10 ； a2=0.3=0x2666
.word 4*32768/10 ； a3=0.4=0x3333
.word 5*32768/10 ； a4=0.5=0x4000
.text
90
start,SSBX FRCT ；小数乘法
STM #a0,AR1 ； AR1指向 a0
RPT #4 ；从程序存储器 table开始的地址传送
MVPD table,*AR1+ ； 5个系数至数据空间 a0开始的数据段
STM #xn+4,AR3 ； AR3指向 x（ n-4）
STM #a0+4,AR4 ； AR4指向 a4
STM #5,BK ；设循环缓冲区长度 BK=5
STM #-1,AR0 ； AR0=-1,双操作数减量
LD #xn,DP ； 设置数据存储器页指针的起始位置
PORTR PA1,@xn ；输入新数据到 x（ n）
FIR4,RPTZ A,#4 ； A清 0,重复执行下条指令 5次
MAC *AR3+0%,*AR4+0%,A ；系数与输入数据双；操作数相乘并累加
STH A,@y ；保存结果的高字节到 y（ n）
PORTW @y,PA0 ；输出 y（ n） 到端口 PA0
BD FIR4 ；执行完下条指令后循环
PORTR PA1,*AR3+0% ； 从端口 PA1输入新数据到 x（ n）
.end
91
4.系数对称 FIR滤波器设计
系数对称的 FIR滤波器具有线性相位特性, 这种滤
波器是用得最多的 FIR滤波器, 特别是对相位失真要
求很高的场合 。
如果 FIR滤波器的 h（ n） 是实数, 且满足偶对称 h
（ n） =h（ N-1-n） 或奇对称 h（ n） =-h（ N-1-n） 的条
件, 则滤波器具有线性相位特性 。
?
??
?
??????
12/
0i
i )]i1Nn(x)in(x[h)n(y
一个对称 FIR滤波器满足 h（ n） =h（ N-1-n）。
92
例如, N=8的 FIR滤波器, 其输出方程为：
y（ n） =h0x（ n） +h1x（ n-1） +h2x（ n-2） +h3x（ n-3
） +h3x（ n-4） +h2x（ n-5） +h1x（ n-6） +h0x（ n-7）
总共有 8次乘法和 7次加法 。 如果利用对称性, 可将
其改写成：
y（ n） =h0[x（ n） +x（ n-7） ]+h1[x（ n-1） +x（ n-6
） ]+h2[x（ n-2） +x（ n-5） ]+h3[x（ n-3） +x（ n-4） ]
变成 4次乘法和 7次加法。可见乘法运算的次数少了
一半。这是对称 FIR的以一个优点。
93
对称 FIR滤波器的实现可按如下步骤进行：
(1) 将数据存储器分为新旧两个循环缓冲区,
New循环缓冲区中存放 N/2=4个新数据； Old循环缓
冲区中存放 N/2=4个老数据 。 每个循环缓冲区的长
度为 N/2。
94
(2) 设置循环缓冲区指针, 以 AR2指向 New循环缓冲
区中最新的数据；以 AR3指向 Old循环缓冲区中最老的
数据 。
(3) 在程序存储器中设置系数表 。
(4)（ AR2） +（ AR3） → AH（ 累加器 A的高位 ）, AR2-
1→AR 2,AR3-1→AR 3。
(5) 将累加器 B清 0,重复执行 4次 （ i=0,1,2,3）
下面的运算：
（ AH） *系数 hi+（ B） → B,系数指针 （ PAR） 加 1，
（ AR2） +（ AR3） → AH,AR2和 AR3减１ 。
95
(6) 保存和输出结果 （ 结果在 BH中 ） 。
(7) 修正数据指针, 让 AR2和 AR3分别指向 New循环缓
冲区最新的数据和 Old循环缓冲区中最老的数据 。
(8) 用 New循环缓冲区中最老的数据替代 Old循环缓
冲区中最老的数据 。 Old循环缓冲区指针减 1。
(9) 输入一个新数据替代 New循环缓冲区中最老的数
据 。
重复执行 (4)～ (9)步 。
96
在编程中要用到系数对称有限冲激响应滤波器指令
FIRS,其操作为：
FIRS Xmem,Ymem,Pmad
该指令执行 Pmad→PAR （ 程序存储器地址寄存器 ）
当 （ RC） ≠ 0
（ B） +（ A（ 32～ 16）） × （ 由 PAR寻址 Pmem） → B
（（ Xmem） +（ Ymem）） <<16→A
（ PAR） +1→PAR
（ RC） -1→RC
FIRS指令在同一个机器周期内, 通过 C和 D总线读 2次
数据存储器, 同时通过 P总线读一个系数 。
97
例 5-29 设计对称 FIR滤波器 （ N=8） 。
.title,FIR5.ASM” ；给汇编程序取名
.mmregs ；定义存储器映象寄存器
.def start ；定义标号 start的起始位置
.bss y,1 ；为未初始化变量 y保留空间
x_new,usect,DATA1”,4 ；自定义 4个单元的未初始化段 DTAT1
x_old,usect,DATA2”,4 ； 自定义 4个单元的未初始化段
DATA2
Size,set 4 ；定义符号 size=4
PA0,set 0 ；设置数据输出端口 I/O,PA0=0
PA1,set 1 ；设置数据输入端口 I/O,PA1=1
.data
COEF,word 1*32768/10,2*32768/10； 系数对称,只需
.word 3*32768/10,4*32768/10 ； 给出 N/2=4个系数
98
.text
start,LD #y,DP ； 设置数据存储器页指针的起始位置
SSBX FRCT ；小数乘法
STM #x_new,AR2 ； AR2指向新缓冲区第 1个单元
STM #x_old+（ size-1）,AR3 ； AR3指向老缓；冲区最后 1个单元
STM #size,BK ； 设置循环缓冲区长度 BK =size
STM #-1,AR0 ；循环控制增量 AR0=-1
PORTR PA1,#x_new ；从 I/O输入端口 PA1；输入数据到 x（ n）
99
FIR5,ADD *AR2+0%,*AR3+0%,A ； AH=x（ n） +； x（ n-7） （ 第一次 ）
RPTZ B,#（ size-1） ； B=0,下条指令执行 size次
FIRS *AR2+0%,*AR3+0%,COEF ； B+=AH*h0,； AH=x（ n-1） +x（ n-6） …
STH B,@y ；保存结果到 y
PORTW @y,PA0 ；输出结果到 PA0
MAR *+AR2（ 2） % ；修正 AR2,指向新缓； 冲区最老的数据
MAR *AR3+% ；修正 AR3,指向老缓；冲区最老的数据
MVDD *AR2,*AR3+0% 新缓冲区向老缓；冲区传送一个数
BD FIR5 ；执行完下条指令后转移 FIR5并循环
PORTR PA1,*AR2 ；输入新数据至新缓冲区
.end
100
第五节 用 DSP实现 IIR滤波器
1,IIR滤波器的基本概念
101
特 点
y（ n） 由两部分构成：第一部分 是
一个对 x（ n） 的 M节延时链结构, 每节延时抽
头后加权相加, 是一个横向结构网络；第二部
分 也是一个 N
节延时链的横向结构网络, 不过它是对 y（ n）
的延时, 因此是个反馈网络 。
若 ai=0,IIR滤波器就变为 FIR滤波器, 其脉
冲传输函数只有零点, 系统总是稳定的, 其单
位冲激响应是有限长序列 。 而 IIR滤波器的脉
冲传递在 Z平面上有极点存在, 其单位冲激响
应是无限长序列 。
?
?
?M
0i
i )in(xb
?
?
?
N
1i
i )in(ya
102
特 点
IIR滤波器与 FIR滤波器的一个重要区别是, IIR滤波
器可以用较少的阶数获得很高的选择特性, 所用的存
储单元少, 运算次数少, 具有经济, 高效的特点 。 但
是, 在有限精度的运算中, 可能出现不稳定现象 。 而
且, 选择性越好, 相位的非线性越严重, 不像 FIR滤
波器可以得到严格的线性相位 。 因此, 在相位要求不
敏感的场合, 如语言通信等, 选用 IIR滤波器较为合
适；而对于图像信号处理, 数据传输等以波形携带信
息的系统, 对线性相位要求较高, 在条件许可的情况
下, 采用系数对称 FIR滤波器较好 。
103
2,二阶 IIR滤波器的实现方法
3个二阶节级联的六阶 IIR滤波器
对于一个高阶的 IIR滤波器，由于总可化成多个二
阶基本节（或称二阶节）相级联或并联的形式
104
二阶节的标准形式由反馈通道和前向通道的差分
方程构成：
反馈通道,x0=w（ n） =x（ n） +A1*x1+A2*x2
前向通道,y（ n） =B0*x0+B1*x1+B2*x2
二阶节 IIR滤波器
105
（ 1）二阶 IIR滤波器的单操作数指令实现法
如存储器分配图 所
示。 x0单元有三个用
处：存放输入数据 x
（ n）、暂时存放相
加器的输出 x0和输出
数据 y（ n）。
例 5-30 编写二阶
IIR滤波器的程序。
存储器分配图
106
.title,IIR1.ASM” ；给汇编程序取名
.mmregs ；定义存储器映象寄存器
.def start ；定义标号 start的起始位置
X0,usect,x”,1 ；自定义 3个单元的未初始化段 x
X1,usect,x”,1 ；
X2,usect,x”,1 ；
B2,usect,COEF”,1 ；自定义 5个单元的未初始化段
COEF
B1,usect,COEF”,1 ；
B0,usect,COEF”,1 ；
A2,usect,COEF”,1 ；
A1,usect,COEF”,1 ；
PA0,set 0 ；设置数据输出端口 I/O,PA0=0
PA1,set 1 ；设置数据输入端口 I/O,PA1=1
.data
table,.word 0,0 ； x(n-1),x(n-2)
.word 1*32768/10,2*32768/10,3*32768/10 ； B2,B1,B0
.word 5*32768/10,-4*32768/10 ； A2,A1
107
.text
start,LD #x0,DP ；以 x0的地址为数据存储器；页指针起始位置
SSBX FRCT ；小数乘法
STM #x1,AR1 ； x1首地址传给 AR1
RPT #1 ；重复 2次下条指令
MVPD #table,*AR1+ ；用程序空间的 2个；系数 0对 x1,x2单元清零
STM #B2,AR1 ； B2首地址传给 AR1
RPT #4 ；重复 5次下条指令
MVPD #table+2,*AR1+ ；用 5个系数对； B2,B1,B0,A2,A1单元赋值
108
IIR1,PORTR PA1,@x0 ；从 PA1输入数据到 x（ n）
LD @x0,16,A ；计算反馈通道,x0送 A的 16位高端字
LD @x1,T ； x1送 T寄存器
MAC @A1,A ； x0+x1*A1→A
LD @x2,T ； x2送 T寄存器
MAC @A2,A ； x0+x1*A1+x2*A2→A
STH A,@x0 ；暂存 x0+x1*A1+x2*A2→x0 单元
MPY @B2,A ；计算前向通道,x2*B2→A
LTD @x1 ； x1送 T寄存器,x1移至 x2单元
MAC @B1,A ； x2*B2+x1*B1→A
LTD @x0 ； x0送 T寄存器,x0移至 x1单元
MAC @B0,A ； x2*B2+x1*B1+x0*B0→A
STH A,@x0 ； 暂存 y（ n） =x2*B2+x1*B1+x0*B0→x0 单元
BD IIR1 ；执行完下条指令后循环
PORTW @x0,PA0 ；给出结果 y（ n）到 PA0端口
.end
109
（ 2）二阶 IIR滤波器的双操作数指令实现
特点是，乘法累加运算利用双操作数指令，数
据和系数表在数据存储器（ DARAM），其存储器分
配图如图
110
例 5-31 用双操作数指令实现二阶 IIR滤波器 。
H(z)=
.title,IIR2.ASM” ；给汇编程序取名
.mmregs ；定义存储器映象寄存器
.def start ；定义标号 start的起始位置
x2,usect,x”,1 ；自定义 3个单元的未初始化段 x
X1,usect,x”,1 ；
X0,usect,x”,1 ；
COEF,usect,COEF”,5 ； 自定义 5个单元的未初始化段 COEF
PA0,set 0 ；设置数据输出端口 I/O,PA0=0
PA1,set 1 ；设置数据输入端口 I/O,PA1=1
21
21
z4 1 4 2.0z4 1 4 2.11
)zz21(0 6 7 6.0
??
??
??
??
111
.data
table,.word 0,0 ； x(n-2),x(n-1)
.word 676*32768/10000,1352*32768/10000； B2,B1
.word 676*32768/10000 ； B0
.word -4174*32768/10000,707*32768/10000 ； A2,A1/2
.text
start,SSBX FRCT ；小数乘法
STM #x2,AR1 ； x2首地址传给 AR1
RPT #1 ；重复 2次下条指令
MVPD #table,*AR1+ ； 用程序空间的 2个系数 0对 x2,x1单元清零
STM #COEF,AR1 ； COEF 首地址传给 AR1
RPT #4 ；重复 5次下条指令
MVPD #table+2,*AR1+ ；将 5个系数传到 COEF单元
STM #x2,AR3 ； x2首地址传给 AR3
STM #COEF+4,AR4 ； COEF中的 A1地址传给 AR4
MVMM AR4,AR1 ；保存 AR4地址值在 AR1中
STM #3,BK ；设置循环缓冲区长度
STM #-1,AR0 ；设置间接寻址步长
112
IIR2,PORTR PA1,*AR3 ；从 PA1口输入数据到 x（ n）
LD *AR3+0%,16,A ；计算反馈通道, A=x（ n）
MAC *AR3,*AR4,A ； A=x（ n） +A1*x1
MAC *AR3+0%,*AR4-,A ； A=x（ n） +A1*x1+A1*x1
MAC *AR3+0%,*AR4-,A ； A=x（ n） +； 2*A1*x1+A2*x2=x0
STH A,*AR3 ；保存 x0
MPY *AR3+0%,*AR4-,A ；计算前向通道 。 A=B0*x0
MAC *AR3+0%,*AR4-,A ； A=B0*x0+B1*x1
MAC *AR3,*AR4-,A ； A=B0*x0+B1*x1+B2*x2=y（ n）
STH A,*AR3 ；保存 y（ n）
MVMM AR1,AR4 ； AR4重新指向 A1
BD IIR2 ；执行完下条指令后循环
PORTW *AR3,PA0 ；向 PA0口输出数据
.end
113
（ 3）直接形式二阶 IIR滤波器的实现法
直接形式二阶 IIR滤波器，在迭代运算中对信号
先衰减后增益，系统的动态范围和鲁棒性较好。
IIR差分方程为：
y（ n） =B0*x（ n） +B1*x（ n-1） +B2*x（ n-2）
+A1*y（ n-1） +A2*y（ n-2）
2
2
1
1
2
2
1
10
zA+zA1
zB+zB+BH(z)=
IIR的脉冲传递函数为：
114
编程时, 将变量和系数都存放在 DARAM中, 并采用循
环缓冲区方式寻址, 共需开辟 4个循环缓冲区, 用来
存放变量和系数 。 这 4个循环缓冲区的结构如图所示：
115
例 5-32 编写直接形式二阶 IIR滤波器的源程序 。
.title,IIR3.asm” ；给汇编程序取名
.mmregs ；说明存储器映象寄存器
def start ；定义标号 start的起始位置
X,usect,X”,3 ；自定义 3个单元的未初始化段 X
Y,usect,Y”,3 ；自定义 3个单元的未初始化段 Y
B,usect,B”,3 ；自定义 3个单元的未初始化段 B
A,usect,A”,3 ；自定义 3个单元的未初始化段 A
PA0,set 0 ；设置数据输出端口 I/O,PA0=0
PA1,set 1 ；设置数据输入端口 I/O,PA1=1
.data
table,.word 0,0 ；为 x（ n-2）, x（ n-1） 预留一单元空间
.word 0,0 ；为 y（ n-2）, y（ n-1） 预留一单元空间
.word 1*32768/10,2*32768/10,3*32768/10；放置系数 B2,B1,B0
.word 5*32768/10,-4*32768/10 ；放置系数 A2,A1
116
.text
start,SSBX FRCT ；指明进行小数乘法
STM #x,AR1 ；传送初始数据 x（ n-2）, x（ n-1）
RPT #1 ；重复二次下条指令
MVPD #table,*AR1+ ； x（ n-2） =0,x（ n-1） =0
STM #Y,AR1 ；传送初始数据 y（ n-2）, y（ n-1）
RPT #1 ；重复二次下条指令
MVPD #table+2,*AR1+ ； y（ n-2） =0,y（ n-1） =0
STM #B,AR1 ；传送系数 B2,B1,B0
RPT #2 ；重复三次下条指令
MVPD #table+4,*AR1+； 系数 B从程序存储器传到数据存储器
STM #A,AR1 ；传送系数 A2,A1
RPT #1 ；重复二次下条指令
MVPD #table+7,*AR1+；将系数 A从程序存储器传到数据存储器
117
STM #X+2,AR2 ；辅助寄存器指针初始化,AR2指向 x（ n）
STM #A+1,AR3 ；辅助寄存器指针初始化,AR3指向 A1
STM #Y+1,AR4 ；辅助寄存器指针初始化,AR4指向 y（ n-1）
STM #B+2,AR5 ；辅助寄存器指针初始化,AR5指向 B0
STM #3,BK ；设置循环缓冲区长度，（ BK） =3
STM #-1,AR0 ；设置间接寻址步长，（ AR0） =-1
118
IIR3,PORTR PA1,*AR2 ；从 PA1口输入数据到 x（ n）
MPY *AR2+0%,*AR5+0%,A ； 计算前向通道,A=x（ n） *B0
MAC *AR2+0%,*AR5+0%,A ； A=x（ n） *B0+x（ n-1） *B1
MAC *AR2,*AR5+0%,A； A=x（ n） *B0+x（ n-1） *B1+x（ n-2） *B2
MAC *AR4+0%,*AR3+0%,A ； 计算反馈通道,A=A+y（ n-1） *A1
MAC *AR4+0%,*AR3+0%,A ； A=A+y（ n-2） *A2
MAR *AR3+0% ； AR3指向 A1
STH A,*AR4 ；保存 y（ n）
BD IIR3 ；执行完下条指令后循环
PORTW *AR4,PA0 ；输出 y（ n）到 I/O端口 PA0
.end
119
3,高阶 IIR滤波器的实现
一个高阶 IIR滤波器可以分解成若干个二阶基本节
相级联 。
由于调整每个二阶基本节的系数, 只涉及到这个二
阶节的一对极点和零点, 不影响其他零, 极点, 因
此便于调整系统的性能 。
此外, 由于字长有限, 每个二阶基本节运算后都会
带来一定的误差, 合理安排各二阶基本节的前后次
序, 将使系统的精度得到优化 。
120
对高 阶 IIR滤波器的 几点特殊处理
当出现一个或一个以上系数 ≥ １ 。 此时, 既可
以用最大的系数来定标, 即用最大的系数去除所
有的系数, 也可以将此 ≥ １的系数分解成两个＜
１的系数进行运算和相加, 例如 B0=1.2,则：
x（ n） *B0=x（ n） *（ B0/2） +x（ n） *（ B0/2）
=0.6*x（ n） +0.6*x（ n）
这样, 将使所有的系数保持精度, 而仅仅多开
销一个机器周期 。 前面的例 5-31中的系数 A1为是
这样处理的 。
（ 1）系数 ≥ １时的定标方法
121
（ 2）对输入数据定标
一般地, 从外设口输入一个数据加载到累加器 A，
可用以下指令：
PORTR 0001h,@Xin
LD @Xin,16,A
如果运算过程中可能出现 ≥ １的输出值, 可在输入
数据时将其缩小若干倍, 如：
PORTR 0001h,@Xin
LD @Xin,16-3,A
将输入数据除以 8,将使输出值小于１ 。 上面用多
种不同的方法进行了滤波器的设计, 在实现滤波器
功能的前提下, 程序的繁简和对存储器的使用情况
是不同的, 应用中应根据具体情况进行选择 。
122
信息工程学通信工程系
DSP技术 及应用
Digital Signal Processor
数字信号处理器
陈金鹰 副教授
2
第五章 汇编语言编程举例
第一节 汇编语言编程的基本方法
第二节 DSP的浮点运算方法
第三节 DSP在信号发生器上的应用
第四节 用 DSP实现 FIR滤波器
3
第一节 汇编语言编程的基本方法
1,堆栈的使用
1.压入数据时，堆栈从高地址向低地
址增长。
2.压栈时指针先减,SP-1，再压入数
据；
3.出栈时，先弹出数据后，再 SP+1。
4.如要用堆栈，必须先设置，后使用。
要
点
4
例 5-1 设计一存储空间为 100个单元的堆栈 。
size,set 100 ；设置堆栈空间的；大小为 100
stack,usect,STK”,size ；设置堆栈段的首地址；和堆栈空间
STM #stack+size,SP ；将栈底地址指针送； SP,对其初始化
5
例 5-2 编写求解加, 减法的程序, 计算 z=x+y-w。
SUM1,LD @x,A ；将 x地址的内容送 A
ADD @y,A ；将 y地址的内容与 A中 x值相加
SUB @w,A ；将 A中的内容与 w 相减, 得 z
STL A,@z ；将 A的的计算值存入 z 地址中
例 5-3 写求解直线方程的程序, 计算 y=mx+b。
SUM2,LD @m,T ；将 m 地址的内容送 T
MPY @x,A ；将 x 地址的内容与 T中的 m相乘,；结果送 A
ADD @b,A ；将 A中的 mx与 b 地址的内容相加,；结果送 A
STL A,@y ；将 A的的计算结果存入 y 地址中
2,加, 减法和乘法运算
6
传送速度比加载和存储指令要快；
传送数据不需要通过累加器；
可以寻址程序存储器；
与 RPT指令相结合 （ 重复时, 这些指
令都变成单周期指令 ）, 可以实现
数据块传送 。
3,数据块传送
特
点
7
（ 1） 数据存储器 ←→ 数据存储器 这类指令有：
MVDK Smem,dmad 指令的字数 /执行周期 2/2
MVKD dmad,Smem ； Smem=dmad
2/2
MVDD Xmem,Ymem ； Ymem=Xmem
1/1
（ 2） 程序存储器 ←→ 数据存储器 这类指令有：
MVPD pmad,Smem ； Smem=pmad
2/3
MVDP Smem,pmad ； pmad=Smem
2/4
pmad为 16位立即数程序存储器地址；
dmad为 16位立即数数据存储器地址；
8
（ 3）数据存储器 ←→ MMR 这类指令有：
MVDM dmad,MMR ；指令的字数 /执行周期 2/2
MVMD MMR,dmad ； dmad=MMR 2/2
MVMM mmrx,mmry ； mmry=mmrx 1/1
（ 4）程序存储器（ Acc） ←→ 数据存储器 包括：
READA Smem ； Smem=prog(A) 1/5
WRITA Smem ； prog(A)= Smem 1/5
mmrx,mmry为 AR0～ AR7或 SP；
MMR为任何一个存储器映象寄存器；
9
例 5-6 将数组 x[5] 初始化为 {1,2,3,4,5}。
.data ；定义初始化数据段起始地址
TBL,.word 1,2,3,4,5 ；为标号地址 TBL；开始的 5个单元赋初值
.sect,.vectors” ；定义自定义段, 并获；得该段起始地址
B START；无条件转移到标号为 START的地址
.bss x,5 ；为数组 x分配 5个存储单元
.text ；定义代码段起始地址
START:STM #x,AR5 ；将 x的首地址存入 AR5
RPT #4 ；设置重复执行 5次下条指令
MVPD TBL,*AR5+ ；将 TBL开始的 5个值传给 x
（ 1）程序存储器 → 数据存储器
10
例 5-7 将数据存储器中的数组 x[10]复制到数组 y[10]。
.title,cjy1.asm” ；为汇编源程序取名
.mmregs ；定义存储器映象寄存器
STACK,usect,STACK”,30H；设置堆栈
.bss x,10 ；为数组 x分配 10个存储单元
.bss y,10 ；为数组 y分配 10个存储单元
.data
table:.word 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10
.def start ；定义标号 start
.text
（ 2）数据存储器 → 数据存储器
11
start:STM #0,SWWSR ；复位 SWWSR
STM #STACK+30H,SP；初始化堆指针
STM #x,AR1 ；将目的地首地址赋给 AR1
RPT #19 ；设定重复传送的次数为 20次
MVPD table,*AR1+ ；程序存储器传送到数；据存储器
STM #x,AR2 ；将 x的首地址存入 AR2
STM #y,AR3 ；将 y的首地址存入 AR3
RPT #19 ；设置重复执行 20次下条指令
MVDD *AR2+,*AR3+；将地址 x开始的 20个值；复制到地址 y开始的 20个单元
end,B end
.end
12
用间接寻址方式获得操作数, 且
辅助寄存器只用 AR2～ AR5；
占用程序空间小；
运行速度快 。
4,双操作数乘法
特
点
例 5-8 编制求解 的程序 。
利用双操作数指令可以节省机器周期 。 迭代次数
越多, 节省的机器周期数也越多 。 本例中, 在每次
循环中, 双操作数指令都比单操作数指令少用一个
周期, 节省的总机器周期数 =1T*N（ 迭代次数 ） =NT。
?
?
?
20
1i
ii xay
13
单操作数指令方案 双操作数指令方案
LD #0,B LD #0,B
STM #a,AR2 STM #a,AR2
STM #x,AR3 STM #x,AR3
STM #19,BRC STM #19,BRC
RPTB done-1 RPTB done-1
LD *AR2+,T； 1T MPY *AR2+,*AR3+,A； 1T
MPY *AR3+,A； 1T ADD A,B ； 1T
ADD A,B ； 1T
done:STH B,@y done:STH B,@y
STL B,@y+1 STL B,@y+1
14
在单个周期内同时利用 C总线和 D
总线, 得到 32位操作数 。
5,长字运算
特
点
使用长操作数指令时, 按指令中给出的地址存取的总
是高 16位操作数 。 这样, 有两种数据排列方法：
（ 1） 偶地址排列法 指令中给出的地址为偶地址, 存
储器中低地址存放高 16位操作数 。
如,DLD *AR3+,A
执行前,A=00 0000 0000 执行后,A=00 6CAC BD90
AR3=0100 AR3=0102
（ 0100h） =6CAC（ 高字 ） （ 0100h） =6CAC
（ 0101h） =BD90（ 低字 ） （ 0101h） =BD90
15
（ 2） 奇地址排列法 指令中给出的地址为奇地址, 存储器中
低地址存放低 16位操作数 。
如,DLD *AR3+,A
执行前,A=00 0000 0000 执行后,A=00 BD90 6CAC
AR3=0101 AR3=0103
（ 0100h） =6CAC（ 低字 ） （ 0100h） =6CAC
（ 0101h） =BD90（ 高字 ） （ 0101h） =BD90
推荐采用偶地址排列法, 将高 16位操作数放在偶地址存储单元
中 。 如,程序存储器
.long 12345678 h ；偶地址,1234；奇地址,5678
数据存储器
.bss xhi,2,1,1 ；偶地址,xhi
↓ ↓ ↓ ↓ ；奇地址,xlo
变量名称 字长 页邻接 偶地址排列法
16
例 5-9 计算 Z32=X32+Y32。
标准运算 长字运算
LD @xhi,16,A DLD @xhi,A
ADDS @xlo,A DADD @yhi,A
ADD @yhi,16,A DST A,@zhi
ADDS @ylo,A （ 3个字, 3个 T）
STH A,@Zhi
STL A,@Zlo
（ 6个字, 6个 T）
17
(1)并行运算指同时利用 D总线和 E总线 。
其中, D总线用来执行加载或算术运算, E总
线用来存放先前的结果 。
(2)并行指令都是单字单周期指令 。
(3)并行运算时所存储的是前面的运算结
果, 存储之后再进行加载或算术运算 。
(4)并行指令都工作在累加器的高位 。
(5)大多数并行运算指令都受累加器移位
方式 ASM位影响 。
6,并行运算
特
点
18
表 5-1 并行指令举例
指 令 指 令 举 例 操作说明
并行加载和乘法指令 LD‖MAC[R]LD‖MAS[R] LD Xmem,dst‖MAC[R] Ymem[,dst] dst=Xmem<<16dst2=dst2+T*Ymem
并行加载和存储指令 ST‖LD ST src,Yme‖LD Xmem,dst Ymem=src>>（ 16-ASM）dst=Xmem<<16
并行存储和乘法指令
ST‖MAY
ST‖MAC[R]
ST‖MAS[R]
ST src,Ymem
‖MAC[R] Xmem,dst
Ymem=src>>（ 16-ASM）
dst=dst+T*Xmem
并行存储和加 /减法
指令
ST‖ADD
ST‖SUB
ST src,Ymem
‖ADD Xmem,dst
Ymem=src>>（ 16-ASM）
dst=dst+Xmem
19
例 5-10 编写计算 z=x+y和 f=d+e的程序段 。
在此程序段中用到了并行存储 /加载指令, 即在同一机器周期
内利用 E 总 线 存 储 和 D 总 线 加 载 。
数据存储器分配如图 5-4所示 。
.title,cjy3.asm”
.mmregs
STACK,usect,STACK”,10H
.bss x,3 ；为第一组变量；分配 3个存储单元
.bss d,3 ；为第二组变量；分配 3个存储单元
.def start
.data
table,.word 0123H,1027H,0,1020H,0345H,0
20
.text
start:STM #0,SWWSR
STM #STACK+10H,SP
STM #x,AR1
RPT #5
MVPD table,*AR1+
STM #x,AR5 ；将第一组变量的首地址传给 AR5
STM #d,AR2 ；将第二组变量的首地址传给 AR2
LD #0,ASM ；设置 ASM=0
LD *AR5+,16,A ；将 x的值左移 16位放入 A的高端字
ADD *AR5+,16,A ；将 y值左移 16位与 A的高端字 x相加
ST A,*AR5 ；将 A中的和值右移 16位存入 z中
‖LD *AR2+,B ；将 d的值左移 16位放入 B的高端字
ADD *AR2+,16,B ；将 e值左移 16位与 B的高端字 d相加
STH B,*AR2 ；将 B的高端字中的和值存入 f中
end,B end
.end
21
7,64位加法和减法运算
例 5-11 编写计算 Z64=W64+X64-Y64的程序段 。
这里的 W,X,Y和结果 Z都是 64位数, 它们都由两个 32位的
长字组成 。 利用长字指令可以完成 64位数的加 /减法 。
w3 w2 w1 w0 （ W64）
+ x3 x2 C x1 x0 （ X64） 低 32位相加产生进位 C
- y3 y2 C’ y1 y0 （ Y64） 低 32位相减产生借位 C’
__________________________________
z3 z2 z1 z0 （ Z64）
22
DLD @w1,A ； A=w1w0
DADD @x1,A ； A=w1w0+x1x0,产生进位 C
DLD @w3,B ； B=w3w2
ADDC @x2,B ； B=w3w2+x2+C
ADD @x3,16,B ； B=w3w2+x3x2+C
DSUB @y1,A ； A=w1w0+x1x0-y1y0,产生借位 C’
DST A,@z1 ； z1z0=w1w0+x1x0-y1y0
SUBB @y2,B ； B=w3w2+x3x2+C-y2-C’
SUB @y3,16,B ； B=w3w2+x3x2+C-y3y2-C’
DST B,@z3 ； z3z2=w3w2+x3x2+C-y3y2-C’
由于没有长字带进（借）位加 /减法指令，所以上述程序
中只能用 16位带进（借）位指令 ADDC和 SUBB。
23
8,32位乘法运算
x1 x0 S U
× y1 y0 S U
__________________ _____________
x0 * y0 U * U
y1 * x0 S * U
x1 * y0 S * U
y1 * x1 S * S
________________ _______________
w3 w2 w1 w0 S U U U
例 5-12 编写计算 W64=X32*Y32的程序段。
32位乘法算式如下：
图 5-5
24
其中, S为带符号数, U为无符号数 。 数据存储器分配如
图 5-5所示 。 在 32位乘法运算中, 实际上包括了三种乘法运算：
U*U,S*U和 S*S。 一般的乘法运算指令都是两个带符号数相乘,
即 S*S。
所以, 在编程时, 要用到以下三条乘法指令：
MACSU Xmem,Ymem,src ；无符号数与带符号数相乘并累
加； src=U（ Xmem） * S（ Ymem）
+src
MPYU Smem,dst ；无符号数相乘； dst=U（ Ｔ ） * U（ Smem）
MAC Xmem,Ymem,src ；两个符号数数相乘并累加； src=S（ Xmem） * S（ Ymem） +src
32位乘法的程序段如下：
25
STM #x0,AR2 ；将 x的首地址放入 AR2
STM #y0,AR3 ；将 y的首地址存入 AR3
LD *AR2,T ； T=x0
MPYU *AR3+,A ； A=ux0*uy0
STL A,@w0 ； w0=ux0*uy0
LD A,-16,A ； A=A>>16
MACSU *AR2+,*AR3-,A ； A+=y1*ux0
MACSU *AR3+,*AR2,A ； A+=x1*uy0
STL A,@w1 ； w1=A
LD A,-16,A ； A=A>>16
MAC *AR2,*AR3,A ； A+=x1*y1
STL A,@w2 ； w2=A的低 16位
STH A,@W3 ； w3=A的高 16位
26
9,小数运算
整数运算的问题
（ 1） 两个 16位整数相乘, 乘积总是, 向左增
长, 。 这意味着多次相乘后, 乘积将会很快超出
定点器件的数据范围 。
（ 2） 保存 32位乘积到存储器, 要开销 2个机
器周期以及 2个字的存储器单元 。
（ 3） 由于乘法器都是 16位相乘, 因此很难在
后续的递推运算中, 将 32位乘积作为乘法器的输
入 。
小数运算的优点
（ 1） 乘积总是, 向右增长, 。 这就味着超出
定点器件数据范围的将是不太感兴趣的部分 。
（ 2） 既可以存储 32位乘积, 也可以存储高 16
位乘积, 这就允许用较少的资源保存结果 。
（ 3） 可以用于递推运算 。
小数
运算
与整
数运
算的
比较
27
C54x采用 2的补码表示小数, 其最高位为符号位, 数值范围
从 -1～ 1。 一个 16位 2的补码小数 （ Q15格式 ） 的每一位的权值
为：
MSB（ 最高位 ） … LSB（ 最低位 ）
-1,1/2 1/4 1/8 … 2-15
一个十进制小数乘以 32768之后再将其十进制整数部分转换
成十六进制数, 就能得到这个十进制小数的 2的补码表示了 。
≈ 1 → 7FFFh
0.5 正数：乘以 32768 4000h
0 → 0000h
-0.5 负数：其绝对值部分乘以 32768,再取反加 1 C000h
-1 8000h
（ 1）小数的表示方法
28
在汇编语言中，是不能直接写入十进制
小数的，可写为整数运算式。
如果要定义一个系数 0.707，可以写成：
.word 32768*707/1000
不能写成 32768*0.707。
注意
Q格式表示法
在 Q格式中,Q之后的数字（如 Q15格式中的 15）决
定小数点右边有多少位二进制位，故 Q15表示在小数
点后有 15位小数。当用一个 16位的字来表示 Q15格式
时，在 MSB（最高位）的右边有一个小数点，而 MSB表
示符号位。所以 Q15的表示数字可表示范围从 +1（以
+0.999997表示）到 -1的值。
29
通过合适的 Q格式, 可以把数值根据所需的精确度做
适当地转换, 以便定点数的 DSP也可以处理高精度的
浮点数 。 下面以 Q15为例, 说明转换的过程 。
1） 先确定准备转换的十进制数值 N,是在 Q15格式
的数值范围之间, 即 -1.000000≤N≤+ 0.999997。
2） 数值 N乘以 215,即 N'=N× 215=N× 32768
3） 把步骤 2） 的结果加 216,即 N''=N'+216=N'+65536
。
4） 步骤 3） 的结果转换成十六进制, 并把第 17位舍
弃掉, 得到的结果就是 N的 Q15转换值 。
30
下面通过把 -0.2345及 +0.2345转换成 Q15格式来说
明转换方法 。
-0.2345的转换为：
-0.2345× 32768=-7684.1≈ -7684
-7684+65536=57852
57852转换成十六进制数值为 0E1FCh,所以结果为
E1FCh。
+0.2345的转换为：
0.2345× 32768=7684.1≈ 7684
7684+65536=73320
73320转换成十六进制数值为 11E04h，并把第 17位
舍弃掉，结果为 1E04h。
31
以字长为 4位和 8位累加器为例, 先看一个小数乘法的例子 。
0 1 0 0（ 0.5→ 23× 0.5=（ 4） 10=（ 0100） 2）
× 1 1 0 1（ -0.375→ 23× （ -0.375） =（ -3） 10
0 1 0 0 =（ 1101） 补 ）
0 0 0 0
0 1 0 0
1 1 0 0 （ -0100）
1 1 1 0 1 0 0 （ -0.1875=-12/26← -12=（ 1110100） 补 ）
（ 2）小数乘法与冗余符号位
32
上述乘积是 7位, 当将其送到 8位累加器时, 为保
持乘积的符号, 必须进行符号位扩展, 这样, 累加
器中的值为 11110100（ -0.09375=-12/27）, 出现了
冗余符号位 。 原因是：
S x x x （ Q3）
× S y y y （ Q3）
S S z z z z z z （ Q6格式 ）
即两个带符号数相乘, 得到的乘积带有 2个符号位
,造成错误的结果 。
同样, 对于两个十六位数相乘, 乘积只有 30位,
在最高的两位也是符号位, 同样会造成错误的结果
。
33
解决冗余符号的办法是：在程序中设定状态寄存器
ST1中的 FRCT（ 小数方式 ） 位 1,在乘法器将结果传送
至累加器时就能自动地左移 1位, 累加器中的结果为：
Ｓ zzzzzz0 （ Q7 格式 ）, 即 11101000 （ -0.1875=-
24/27← -24=（ 11101000） 补 ）, 自动地消去了两个带
符号数相乘时产生的冗余符号位 。 所以在小数乘法编
程时, 应当事先设置 FRCT位：
SSBX FRCT
…
MPY *AR2,*AR3,A
STH A,@Z
这样, C54x就完成了 Q15*Q15=Q15的小数乘法 。
34
例 5-13 编制计算 的程序段, 其中数据均为
小数,a1=0.1,a2=0.2,a3=-0.3,a4=0.4,x1=0.8,
x2=0.6,x3=-0.4,x4=-0.2。
.title,cjy4.asm”
.mmregs
STACK,usect,STACK”,10H
.bss a,4 ；为 a分配 4个存储单元
.bss x,4 ；为 x分配 4个存储单元
.bss y,1 ；为结果 y分配 1个存储单元
.def start
.data ；定义数据代码段
?
?
? 4
1i
ii xay
35
table,.word 1*32768/10 ；在 table开始的 8个
.word 2*32768/10 ；地址放数据
.word -3*32768/10
.word 4*32768/10
.word 8*32768/10
.word 6*32768/10
.word -4*32768/10
.word -2*32768/10
36
.text ；定义可执行程序代码段
start:SSBX FRCT ；设置 FRCT位, 表示进行小数乘
STM #x,AR1 ；将 x的首地址传给 AR1
RPT #7 ；重复 8次下条指令
MVPD table,*AR1+ ；将程序空间 8个数传给数据存储器
STM #x,AR2 ；将数据存储器第一个数 x1的地址传给 AR2
STM #a,AR3 ；将数据存储器第五个数 a1的地址传给 AR3
RPTZ A,#3 ；将 A清零, 重复 4次下条指令
MAC *AR2+,*AR3+,A ；执行乘法累加和, 结果放在 A中
STH A,@y ；将 A的高端字存入结果 y,低端字省去
end,B end ；原处循环等待
.end
结果 y=0x1EB7 。 转 换 为 十 进 制 数, y= （
1× 163+14× 162+11× 161+7× 160） /32768=0.24
37
10,除法运算
条件减法指令的功能如下：
SUBC Smem,src ； （ src） - （ Smem） <<15
→ALU；输出端, 如果 ALU输出端 ≥ 0,；则 （ ALU输出端 ） <<1+1→src,；否则 （ src） <<1→src 。
方法：减法指令加重复指令实现无符号运算
（ 1） 当｜被除数｜＜｜除数｜ 此时商为小数 。
38
例 5-14 编写 0.4÷ （ -0.8） 的程序段 。
.title,cjy5.asm”
.mmregs
STACK,usect,STACK”,10H
.bss num,1 ；为分子分配单元
.bss den,1 ；为分母分配单元
.bss quot,1 ；为商分配单元
.data ；定义数据段起始地址
table:.word 4*32768/10 ；在以 table为地址的；单元放入 0.4
.word -8*32768/10 ；在以 table为地址的；下一单元放入 -0.8
.def start
39
.text ；定义数据段起始地址
start,STM #num,AR1 ；将分子所在单元的地址传给 AR1
RPT #1 ；重复执行下一指令 2次
MVPD table,*AR1+；传送程序空间的 2个数据 （ 分子,；分母 ） 至地址为 num开始的数据存储器单元
LD @den,16,A ；将分母移到累加器 A（ 31～ 16）
MPYA @num ； （ num） *（ A（ 31～ 16）） → B，；获取商的符号 （ 在累加器 B中 ）
ABS A ；分母取绝对值
STH A,@den ；分母绝对值存回原处
LD @num,16,A ；分子加载到 A（ 31～ 16）
ABS A ；分子取绝对值
RPT #14 ； 15次减法循环, 完成除法
SUBC @den,A ；
XC 1,BLT ；如果 B<0（ 商是负数 ）, 则需要变号NEG A ；如果 B<0执行求反, 否则跳过此指令
STL A,@quot ；保存商
end,B end
.end
40
a） ｜被除数｜＜｜除数｜商为小数 b＝｜被除数｜ ≥ ｜除数｜商为整数
41
10,除法运算
（ 2） 当｜被除数｜ ≥ ｜除数｜时 商为整数 。
例 5-15 编写 16384÷ 512的程序段 。
将上例程序段仅作两处修改, 其它不变, 就得本
例的程序段：
LD @num,16,A 改成 LD @num,A
RPT #14 改成 RPT #15
本例的程序段为：
.title,cjy6.asm”
.mmregs
STACK,usect,STACK”,10H
42
.bss num,1 ；为分子分配单元
.bss den,1 ；为分母分配单元
.bss quot,1 ；为商分配单元
.data ；定义数据段起始地址
table,.word 66*32768/100 ；在以 table为地址；的单元放入 16384
.word -33*32768/100 ；在以 table为地址；的下一单元放入 512
.def start
.text ；定义数据段起始地址
start,STM #num,AR1；将分子所在单元地址传给 AR1
RPT #1 ；重复执行下一指令 2次
MVPD table,*AR1+；传送程序空间的 2； 数据 （ 分子, 分母 ） 至 地址为； num开始的数据存储器单元
43
LD @den,16,A ；将分母移到累加器 A（ 31～ 16）
MPYA @num ； （ num） *（ A（ 31～ 16）） → B，；获取商的符号 （ 在累加器 B中 ）
ABS A ；分母取绝对值
STH A,@den ；分母绝对值存回原处
LD @num,A ；分子加载到 A（ 15～ 0）
ABS A ；分子取绝对值
RPT #15 ； 16次减法循环, 完成除法
SUBC @den,A ；
XC 1,BLT ；如果 B<0（ 商是负数 ）, 则需要变号
NEG A ；如果 B<0执行求反, 否则跳过此指令
STL A,@quot ；保存商
end:B end
.end ； 结果为 quot=0x0020=32。
44
第二节 DSP的浮点运算方法
1,浮点数的表示方法
(1) C54x本身是定点 DSP芯片；
(2)用定点 DSP芯片进行浮点数运算，
必须先将定点数转换为浮点数。
要
点
浮点数表示定点数,采用
尾数和指数两部分来表示
定点数 =尾数 × 2-（指数） 或 x=m× 2e
45
2,定点数转换成浮点数
这是一条提取指数的指令, 所提取的指数保存
在 T寄存器中 。 如果累加器 A=0,则 0→T ；否则,
累加器 A的冗余符号位数减 8→T 。 累加器 A中的
内容不变 。
转
换
要
点
（ 1）先将定点数放在累加器 A或 B中
，然后用指令,EXP A 或 EXP B。
注意 由于 C54x DSP用 16位表示数字, 其对浮点数的表
示与 IEEE 754-1985标准的 32位表示法略有不同 。
采用一个单元保存指数和一个单元保存尾数的两
个 16位表示法 。
46
例 5-16 提取 A=FF FFFF FFCB中的指数值 。
执行指令,EXP A
执行前 执行后
A=FF FFFF FFCB A=FF FFFF FFCB
T= 0000 T= 0019 （ 25）
本例中, 由于 A≠ 0,需要先求出 A的冗余符号位并
减去 8。
A=F F F F F F F F C B
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100 1011
33位冗余符号位 1,33-8=25=0x0019
47
例 5-17 提取 B=07 8543 2105中的指数值 。
执行指令,EXP B
执行前 执行后
B=07 8543 2105 B=07 8543 2105
T= 0007 T= FFFC （ -4）
本例中, 由于 B≠ 0,需要先求出 B的冗余符号位并
减去 8。
A= 0 7 8 5 4 3 2 1 0 5
0000 0111 1000 0101 0100 0011 0010 0001 0000 0101
4位冗余符号位 0,4-8=-4=0xFFFC
-4=-（ 0x0004） =（ 1111 1111 1111 1011+1） 补 =（
0xFFFC） 补
48
（ 2） 使用指令 ST T,EXPONENT
将保存在 T寄存器中的指数存放到数据存储
器的指定单元 EXPONENT中。
如 EXP A
ST T,@e1 ；将指数存入数据存储器； e1所指定的单元中 。
转
换
要
点
（ 3）使用指令 NORM A 。
按Ｔ寄存器中的内容对累加器 A进行归一化处理。这里
的将定点数转换成浮点数所进行的归一化处理，指通
过左移或右移，使一个二进制数变为一个小数，且小
数点后的第一个数不为零，移动的位数用指数表示。
49
例如,
0.3=(0.010011)2× 2-0=(0.10011)2× 2-1，
-0.8=-0.8× 2-0=-(0.110011) 2× 2-0，
-0.24=-(0.001111)× 2-0=-(0.1111)2× 2-2。
3=(11)2× 2-0=(0.11)2× 22
-8=-(1000)2× 2-0=-(0.1)2× 24
-24=-(11000)2× 2-0=-(0.11)2× 25
上例中，对于小数，当转换成小数点后第一位为 1的归
一化数时，通过将小数点右移实现，指数为负数。对于
整数，则将小数点左移实现，指数搂正数。
50
例 5-18 对累加器 A进行归一化处理 。
执行指令,NORM A
执行前 执行后
A=FF FFFF F001 A=FF 8008 0000
T= 0013 T= 0013（ 19）
执行时, 按 T中的十进制数值, 这里为正 19,对累加
器 A中的值左移 19位, 即将在 A=FF FFFF F001中的值左
移 19位, 低位添零, 高位溢出丢弃 。
A=(1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000 0001 )2
← 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000 0001 0000 0000 0000 0000 000
左移出去掉的 19位 左移进 19位添 0
← (1111 1111 1000 0000 0000 1000 0000 0000 0000 0000)2=（ FF 8008 0000） 16
51
例 5-19 对累加器 B中的值进行归一化处理后存入 A。
执行指令,NORM B,A
执行前 执行后
A=FF FFFF F001 A=00 4214 1414
B=21 0A0A 0A0A B=21 0A0A 0A0A
T= FFF9 T= FFF9（ -7）
将 B移 -7位, 即右移 7位：
B=（ 0010 0001 0000 1010 0000 1010 0000 1010 0000 1010） 2
→ 0000 000 0010 0001 0000 1010 0000 1010 0000 1010 0000 1010
右移进 7位添 0 去掉移出的 7位
→ （ 0000 0000 0100 0010 0001 0100 0001 0100 0001 0100）
2=（ 00 4214 1414）
16
52
3,浮点数转换成定点数
转
换
要
点
在将浮点数转换成定点数时，按指数
值将尾数右移（指数为负时左移）即
可。其操作与定点数转换为浮点数相
反。这种相反方向的移位是通过对指
数取反实现的。
使 用指令 NEG A
NORM A
53
如指数在 A中, 尾数在 x中, 则将浮点数转换成定点
数的指令为：
NEG A ；指数反号
STL A,@temp ；将指数暂存在数据存储单元中
LD @temp,T ；将指数装入 T寄存器
LD @x,16,A ；将尾数装入 A的高 16位
NORM A ；将尾数按 T移位,由于 T中的指数；是已经取反了的, 所进行的移；位为反向移位 。 转换后的定点；数在 A中 。
54
例 5-20 编写浮点乘法程序, 完成 x1× x2=0.3× （ -
0.8） 运算 。 程序清单为：
.title,float.asm” ；程序名
.def start ；定义标号
STACK,.usect,STACK”,100 ；设置堆栈
.bss x1,1 ；为被乘数 x1预留 1个单元的空间
.bss x2,1 ；为乘数 x2预留 1个单元的空间
.bss e1,1 ；为被乘数的指数 e1预留 1个单元空间
.bss m1,1 ；为被乘数的尾数 m1预留 1个单元空间
.bss e2,1 ；为乘数的指数 e2预留 1个单元的空间
.bss m2,1 ；为乘数的尾数 m2预留 1个单元的空间
.bss ep,1 ；为乘积的指数 ep预留 1个单元的空间
.bss mp,1 ；为乘积的尾数 mp预留 1个单元的空间
.bss product,1 ；为乘积留空间
.bss temp,1 ；为暂存留空间
55
.data ；定义数据段
table,.word 3*32768/10 ；设初值 0.3
.word -8*32768/10 ；设初值 -0.8
.text ；定义代码段
start,STM #STACK+100,SP ；设置堆栈指针初值
MVPD table,@x1 ；送 0.3,-0.8
MVPD table+1,@x2 ；至数据存储器
LD @x1,16,A ；将 x1送到 A
EXP A ；取 A中指数
ST T,@e1 ；存指数到 e1
NORM A ；对 A归一化
STH A,@m1 ；存尾数到 m1
LD @x2,16,A ；将 x2送到 A
EXP A ；提取 A中指数, 放入 T
ST T,@e2 ；保存 x2的指数到 e2
NORM A ；对累加器 A归一化
STH A,@m2 ；保存 x2的尾数到 m2
CALL MULT ；调用浮点乘法子程序
end,B end ；循环等待
得
0.3
的浮
点数
-0.8
的浮
点数
56
MULT,SSBX FRCT ；设置小数乘法运算
SSBX SXM ；数据进入 ALU之前进行符号位扩
展
LD @e1,A ； x1指数送 A
ADD @e2,A ； x2与 x1指数相加
STL A,@ep ；乘积指数存入 ep
LD @m1,T ； x1尾数送 T
MPY @m2,A ； x1与 x1尾数相乘, 结果在 A中
EXP A ；提取 A中指数, 放入 T
ST T,@temp ；尾数乘积中提取的指数存入 temp
NORM A ；对累加器 A进行归一化处理
STH A,@mp ；保存提取指数后的尾数在 mp中
LD @temp,A ；修正乘积指数, 尾数乘积指数送 A
ADD @ep,A ； （ ep） +（ temp）
STL A,@ep ；保存乘积指数在 ep中
NEG A ；将浮点数乘积转换成定点数
STL A,@temp ；乘积指数反号后存入 temp
LD @temp,T ；并加载到 T寄存器
对积
求指
数并
归一
化
57
LD @mp,16,A ；将乘积的尾数装入 A的高 16位
NORM A ；将尾数按 T中的指数移位
STH A,@product ；保存定点乘积到 product中
RET ；返回
.end
程序执行结果为：
0.3× （ -0.8） 乘积的浮
点数尾数 0x8520,指数为
0x0002。 乘积的定点数为
0xE148,对应的十进制数
为 -0.23999。 程序执行后
数据存储器中的数据值如
图 5-8所示 。
58
第三节 DSP在信号发生器上的应用
1,一个角度正弦值的计算
要
点 ) ) ) )98 x1(76 x1(54 x1(32 x1(x!9x!7x!5x!3xxs i n 22229753 ???????????????
按 C54x系列采用的 Q15格式，将 θ 转换为
十进制小数的 2的补码形式为：
θ =0.7854× 32768=6487h弧度。
再将要计算的值 θ 放在 d_x单元中，计算
结果放在 d_sinx单元中。
59
60
.title,sinx.asm” ；为程序取名
.mmregs ；定义存储器映象寄存器
.def start ；定义标号 start
.ref sin_start,d_x,d_sinx ；引用别处定义的； sin_start,d_x,d_sinx
STACK:.usect,STACK”,10 ；设置堆栈空间的大小和起始位置
start,STM #STACK+10,SP； 设置堆栈指针初始指向的栈底位置
LD #d_x,DP ； 设置数据存储器页指针的起始位置
ST #6487h,d_x ；将 θ值送入地址为 d_x的单元中
CALL sin_start ；调用计算正弦值的子程序
end,B end ；循环等待
sin_start:
.def sin_start ；定义标号 sin_start的起始位置
d_coeff,usect,coeff”,4 ；定义 4个单元的未初始化段 coeff
61
.data
table,.word 01c7h ； 在程序空间定义 4个系数,c1=1/（ 8*9）
.word 030bh ； c2=1/（ 6*7）
.word 0666h ； c3=1/（ 4*5）
.word 1556h ； c4=1/（ 2*3）
d_x,usect,sin_vars”,1 ； 在自定义的未初始化段 sin_vars中
d_squr_x,usect,sin_vars”,1 ； 保留 5个单元的的空间，它们通常
d_temp,usect,sin_vars”,1 ； 被安排在 RAM中，用于暂存变量
d_sinx,usect,sin_vars”,1
c_1,usect,sin_vars”,1
.text ；完成正弦计算的可执行代码段
SSBX FRCT ； 设置进行小数乘法，以便自动左移一位
STM #d_coeff,AR5；将 4个系数的首地址 d_coeff送 AR5
62
RPT #3 ； 重复执行下一指令 4次，以便将程序空
MVPD #table,*AR5+ ；间的 4个系数传送到数据空间 d_coeff
STM #d_coeff,AR3 ；将系数所在空间 d_coeff首地址送 AR3
STM #d_x,AR2 ；将 θ所在地址送 AR2
STM #c_1,AR4 ；将小数的最大值 7fff地址 c_1送 AR4
ST #7FFFh,c_1 ；将 #7FFFh（即整数 1）送 c_1
SQUR *AR2+,A ； A=x2, AR2指向 d_squr_x
ST A,*AR2 ； d_squr_x=x2（ A右移 16位，即存高字节）
‖ LD *AR4,B ； B=1（ 7FFFh左移 16位放在 B的高字节）
MASR *AR2+,*AR3+,B,A ； A=1-x2/72,T=x2,AR2指向 d_temp，； AR3指向 c2 （凑整运算为结果加 215再对 15-0位清 0 ）
MPYA A ； A=T*A=x2（ 1-x2/72）
STH A,*AR2 ；（ d_temp） =x2（ 1-x2/72）
MASR *AR2-,*AR3+,B,A ； A=1-x2/42（ 1-x2/72）； T=x2（ 1-x2/72）
63
MPYA *AR2+ ； B=x2（ 1-x2/42（ 1-x2/72））
ST B,*AR2 ；（ d_temp） =x2（ 1-x2/42（ 1-x2/72））
‖ LD *AR4,B ； B=1
MASR *AR2-,*AR3+,B,A ； A=1-x2/20（ 1-x2/42（ 1-x2/72））
MPYA *AR2+ ； B=x2（ 1-x2/20（ 1-x2/42（ 1-x2/72）））
ST B,*AR2 ； （ d_temp） =B=x2（ 1-x2/20（ 1-x2/42（ 1-x2/72）））
‖ LD *AR4,B ； B=1
MASR *AR2-,*AR3+,B,A； A=1-x2/6（ 1-x2/20（ 1-x2/42（ 1-x2/72）））
MPYA d_x ； B=x（ 1-x2/6（ 1-x2/20（ 1-x2/42（ 1-x2/72））））
STH B,d_sinx ； sin（ theta）
RET
.end
64
2,用 z变换计算余弦值
下面采用 z变换和反 z变换来求 cos（ x ）,
其的方法为：
根据 z变换定义, 序列 x(n) 的变换公式为：
反 z变换为 x(n)=￡-1[X(z)]可用留数法, 部分分式
展开法和长除法求得 。
则 cos(ω0n)u(n)的 z变换为：
H（ z） =￡[cos(n)u(n)]= ￡[ejω0n+e-jω0nu(n)]21
65
其中 C＝ -cosω0,A=2cosω0T,B=-1。 ω0为余
弦输出信号的频率, T为离散余弦序列的采样频
率 。
如果以该函数设计一离散时间系统, 为则其单
位冲击响应就是余弦输出信号 。 此时的输出序列
Y（ k） 为 H（ z） 的反 z变换 。
66
Y（ k） =￡-1[H（ z） ]=AY[k-1]+BY[k-2]+X[k]+CX[k-1]
当 k=-1时 Y（ k） =Y（ -1） =AY[-2]+BY[-3]+X[-1]+CX[-2]=0
当 k=0时 Y（ k） =Y（ 0） =AY[-1]+BY[-2]+X[0]+CX[-1]=0+0+1+0=1
当 k=1时 Y（ k） =Y（ 1） =AY[0]+BY[-1]+X[1]+CX[0]=1+0+0+C=A+C
当 k=2时 Y（ k） =Y（ 2） =AY[1]+BY[0]+X[2]+CX[1]=AY[1]+BY[0]
当 k=3时 Y（ k） =Y（ 3） =AY[2]+BY[1]+X[3]+CX[2]=AY[2]+BY[1]
当 k=n时 Y（ k） =Y（ n） =AY[n-1]+BY[n-2]
在 k＞ 2以后, Y（ k） 能用 Y[k-1]和 Y[k-2]算出, 这是一个
递归的差分方程 。 如果按第七章实验二的方式产生余弦信号,
对应的初始化程序为：
初始化 y[1]和 y[2]：
SSBX FRCT ；置 FRCT=1,准备进行小数乘法运算
ST #INIT_A,AA ；将常数 A装入变量 AA
ST #INIT_B,BB ；将常数 B装入变量 BB
ST #INIT_C,CC ；将常数 C装入变量 CC
67
PSHD CC ；将变量 CC压入堆栈
POPD Y2 ；初始化 Y2=CC
LD AA,A ；装 AA到 A累加器
ADD CC,A ； A累加器 =AA+CC
STH A,Y2 ； Y2=Y[1]=AA+CC
LD AA,T ；装 AA到 T寄存器
MPY Y2,A ； Y2乘系数 A,结果 Y[1]*AA放入 A累加器
ADD BB,A ； A累加器 =Y[2]=Y[1]*AA+BB*Y[0]
STH A,Y1 ；将 A累加器中 Y[2]的高 16位存入变量 Y1=Y[2]
68
以后的递推过程由中断服务程序完成 Y[3]到 Y[n]运算, 相应
的程序片段为：
LD BB,T ；将系数 B装入 T寄存器
MPY Y2,A ； Y2乘系数 B,结果 BB*Y[1]放入 A累加器
LTD Y1 ； 将 Y1=Y[2]装入 T,同时复制到 Y2,Y[2]退化为 Y[1]
MAC AA,A ；完成新余弦数据的计算, A累加器中为； Y1*AA+Y2*BB或 Y[3]＝ AA*Y[2]+BB*Y[1]
STH A,1,Y1 ；将新数据存入 Y1,因所有系数都除过 2，；所以在保存结果时左移一位, 恢复数据正常大小 。
STH A,1,Y0 ；将新正弦数据存入 Y0
69
第四节 用 DSP实现 FIR滤波器
1,FIR滤波器基本概念
1,FIR滤波器没有
反馈回路，因此它
是无条件稳定系统，
其单位冲激响应 h
（ n）是一个有限
长序列。
2,FIR滤波算法实
际上是一种乘法累
加运算。
要
点
70
2,FIR滤波器中 z-1的实现
对于 N级的 FIR滤波器, 在数据存储器中
开辟一个称之为滑窗的 N个单元的缓冲
区, 存放最新的 N个输入样本；从最老
的样本开始, 每读一个样本后, 将此样
本向下移位, 读完最后一个样本后, 输
入最新样本至缓冲区的顶部 。
用线性缓冲区实现 z-1的优点是, 新老数
据在存储器中存放的位置直接明了 。
特
点
(1)用线性缓冲区法实现 z-1
71
C54x片内没有 I/O资源, CPU通过外部译码可以
寻址 64K的 I/O单元 。
有两条实现输入和输出的指令：
PORTR PA,Smem ；将为 PA的端口内容送；数据存储器 Smem
PORTW Smem,PA ；将地址为 Smem的数据；存储器内容送端口 PA
数据的输入 /输出
72N=6的线性缓冲区存储器图
?
?
??
5
0i
i )in(xa)n(y
73
使用存储器延时指令 DELAY,可以将数据存储单元
中的内容向较高地址的下一单元传送 。
实现 z-1的运算指令为：
DELAY Smem ； （ Smem） → Seme+1,即数据存储；器单元的内容送下一高地址单元
DELAY *AR2 ； AR2指向源地址, 即将 AR2所指单；元内容复制到下一高地址单元中
存储器的延时操作
延时指令与其它指令 的 结合
LT+DELAY→LTD 指令 ；单数据存储器的值装入； T寄存器并送下一单元延时
MAC+DELAY→MACD 指令 ；操作数与程序存储器值相乘；后累加并送下一单元延时
74
在数据存储器中开辟一个称之为滑窗的 N个单元
的缓冲区, 滑窗中存放最新的 N个输入样本；每
次输入新样本时, 以新样本改写滑窗中的最老的
数据, 而滑窗中的其它数据不作移动；利用片内
BK（ 循环缓冲区长度 ） 寄存器对滑窗进行间接寻
址, 循环缓冲区地址首尾相邻 。
利用循环缓冲区实现 Z-1的优点是不需要移动数据,
不存在一个机器周期中要求能一次读和一次写的
数据存储器, 因而可以将循环缓冲区定位在数据
存储器的任何位置 （ 线性缓冲区要求定位在
DARAM） 。
特
点
（ 2）用循环缓冲区法实现 z-1
75N=6的循环缓冲区存储器图
?
?
??
5
0i
i )in(xa)n(y
76
3,FIR滤波器的实现方法
例 5-25 编写 N=5,y（ n）
=a0*x（ n） +a1*x（ n-1）
+a2*x（ n-2） +a3*x（ n-3）
+a4*x（ n-4） 的计算程序 。
先将系数 a0～ a4存放在数
据存储器中, 然后设置线
性缓冲区, 用以存放输入
和输出数据 。
(1)用线性缓冲区和直接寻址方法实现 FIR
线性缓冲区安排
77
.title,FIR1.ASM” ；定义源程序名
.mmregs ；定义存储器映象寄存器
.def start ；定义语句标号 start
.bss y,1 ；为结果 y预留 1个单元的空间
XN,usect,XN”,1 ；在自定义的未初始化段, XN”
XNM1,usect,XN”,1 ；中保留 5个单元的空间
XNM2,usect,XN”,1
XNM3,usect,XN”,1
XNM4,usect,XN”,1
A0,usect,A0”,1 ；在自定义的未初始化段, A0”
A1,usect,A0”,1 ；中保留 5个单元的空间
A2,usect,A0”,1
A3,usect,A0”,1
A4,usect,A0”,1
PA0,set 0 ；定义 PA0为输出端口
PA1,set 1 ；定义 PA1为输入端口
78
.data
table,.word 1*32768/10 ；假定程序空间有五个参数
.word -3*32768/10
.word 5*32768/10
.word -3*32768/10
.word 1*32768/10
.text
start,.SSBX FRCT ；设置进行小数相乘
STM #A0,AR1 ； 将数据空间用于放参数的首地址送 AR1
RPT #4 ；重复下条指令 5次传送
MVPD table,*AR1+ ；传送程序空间的参数到数据空间
LD #XN,DP ；设置数据存储器页指针的起始位置
PORTR PA1,@XN ； 从数据输入端口 I/O输入最新数据 x（ n）
FIR1,LD @XNM4,T ； x（ n-4） → T
79
MPY @A4,A ； a4*x（ n-4） → A
LTD @XNM3 ； x（ n-3） → T,x（ n-3） → x（ n-4）
MAC @A3,A ； A+a3*x（ n-3） → A
LTD @XNM2 ； x（ n-2） → T,x（ n-2） → x（ n-3）
MAC @A2,A ； A+a2*x（ n-2） → A
LTD @XNM1 ； x（ n-1） → T,x（ n-1） → x（ n-2）
MAC @A1,A ； A+a1*x（ n-1） → A
LTD @XN ； x（ n） → T,x（ n） → x（ n-1）
MAC @A0,A ； A+a0*x（ n） → A
STH A,@y ；保存 y（ n） 的高字节
PORTW @y,PA0 ；输出 y（ n）
BD FIR1 ；执行完下条指令后循环
PORTR PA1,@XN ；输入 x（ n）
.end
80
vectors.obj
fir1.obj
-o fir1.out
-m fir1.map
-e start
MEMORY {
PAGE 0, EPROM,org=01OOOH len=01000H
VECS,org=03F80H len=00080H
PAGE 1, SPRAM,org=00060H len=00020H
DARAM,org=00080H len=01380H }
SECTIONS {
.vectors:> VECS PAGE 0
.text:> EPROM PAGE 0
.data:> EPROM PAGE 0
.bss:> SPRAM PAGE 1
.XN:> DARAM align(8){ } PAGE 1
.A0:> DARAM align(8){ } PAGE
1 }
81
(2)用线性缓冲区和间接寻址方法实现 FIR
例 5-26 编写 y（ n） =a0*x（ n） + a1*x（ n-1） + a2*x
（ n-2） + a3*x（ n-3） + a4*x（ n-4）的计算程序，其中
N=5。
将系数 a0～ a4存放在数据存储器中，并设置线性缓
冲区存放输入数据。利用 AR1和 AR2分别作为间接寻址
线性缓冲区和系数区的辅助寄存器。
82
.title,FIR2.ASM” ；定义源程序名
.mmregs ；定义存储器映象寄存器
.def start ；定义语句标号 start
.bss y,1 ；为结果 y预留 1个单元的空间
x,usect,x”,5 ； 在自定义的未初始化段, x”中保留 5个单元的空
间
a,usect,a”,5 ； 在自定义的未初始化段, a”中保留 5个单元的空
间
PA0,set 0 ；定义 PA0为输出端口
PA1,set 1 ；定义 PA1为输入端口
.data
table,.word 2*32768/10 ；假定程序空间有五个参数
.word -3*32768/10
.word 4*32768/10
.word -3*32768/10
.word 2*32768/10
83
.text
start,STM #a,AR2 ；将数据空间用于放参数；的首地址送 AR2
RPT #4 ；重复下条指令 5次传送
MVPD table,*AR2+ ； 传送程序空间的参数到数据空间
STM #x+4,AR1 ； AR1指向 x（ n-4）
STM #a+4,AR2 ； AR2指向 a4
STM #4,AR0 ；指针复位值 4→AR 0
SSBX FRCT ；小数相乘
LD #x,DP ；设置数据存储器页指针；的起始位置
PORTR PA1,@x ； 从端口 PA1输入最新值 x（ n）
84
FIR2,LD *AR1-,T ； x（ n-4） → T
MPY *AR2-,A ； a4*x（ n-4） → A
LTD *AR1- ； x（ n-3） → T,x（ n-3） → x（ n-4）
MAC *AR2-,A ； A+a3*x（ n-3） → A
LTD *AR1- ； x（ n-2） → T,x（ n-2） → x（ n-3）
MAC *AR2-,A ； A+a2*x（ n-2） → A
LTD *AR1- ； x（ n-1） → T,x（ n-1） → x（ n-2）
MAC *AR2-,A ； A+a1*x（ n-1） → A
LTD *AR1 ； x（ n） → T,x（ n） → x（ n-1）
MAC *AR2+0,A ； A+a0*x（ n） → A,AR2复原, 指向 a4
STH A,@y ；保存运算结果的高位字到 y（ n）
PORTW @y（ n）,PA0 ；将结果 y（ n） 输出到端口 PA0
BD FIR2 ；执行完下条指令后, 从 FIR2开始循环
PORTR PA1,*AR1+0；输入新值 x（ n）,AR1复原指向 x+4
.end
85
(3) 用线性缓冲区和带移位双
操作数寻址方法实现 FIR
例 5-27 编写 y（ n） =a0*x（ n） + a1*x（ n-1） + a2*x（ n-2） +
a3*x（ n-3） + a4*x（ n-4）的计算程序，其中 N=5。
与前面的编程不同，本例中，系数 a0～ a4存放在程
序存储器中，输入数据存放在数据存储器的线性缓冲
区中。乘法累加利用 MACD指令，该指令完成数据存储
器单元与程序存储器单元相乘，并累加、移位的功能。
86
.title,FIR3.ASM” ；定义源程序名
.mmregs ；定义存储器映象寄存器
.def start ；定义语句标号 start
.bss y,1 ；为结果 y预留 1个单元的空间
x,usect,x”,6 ；在自定义的未初始化；段, x”中保留 6个单元 PA0
.set 0 ；定义 PA0为输出端口
PA1,set 1 ；定义 PA1为输入端口
.data
COEF,.word 1*32768/10 ；假定程序空间有五个参数,a4
.word -4*32768/10 ； a3
.word 3*32768/10 ； a2
.word -4*32768/10 ； a1
.word 1*32768/10 ； a0
87
.text
start,SSBX FRCT ；小数乘法
STM #x+5,AR1 ； AR1指向 x（ n-4）
STM #4,AR0 ；设置 AR1复位值
LD #x+1,DP ； 设置数据存储器页指针的起始位置
PORTR PA1,@x+1 ；输入最新值 x（ n）
FIR3,RPTZ A,#4 ； 累加器 A清 0,设置重复下条指令 5次
MACD *AR1-,COEF,A ； x（ n-4） → T,A= x（ n-4） *a4 +A； （ PAR） +1→PAR,x （ n-4） → x（ n-5）
STH A,*AR1 ；暂存结果到 y（ n）
PORTW *AR1+,PA0； 输出 y（ n） 到 PA0,AR1指向 x（ n）
BD FIR3 ；执行下条指令后循环
PORTR PA1,*AR1+0； 输入新数据到 x（ n）,AR1指向 x（ n-4）
88
(4) 用循环缓冲区和双操
作数寻址方法实现 FIR
例 5-28 编写 y（ n） =a0*x（ n） + a1*x（ n-1） + a2*x（ n-2） +
a3*x（ n-3） + a4*x（ n-4）的计算程序，其中 N=5。
本例中，存放 a0～ a4的系数表以及存
放数据的循环缓冲区均设在 DARAM中。
89
.title,FIR4.ASM” ；给汇编程序取名
.mmregs ；定义存储器映象寄存器
.def start ；定义标号 start的起始位置
.bss y,1 ；为未初始化变量 y保留空间
xn,usect,xn”,5 ；自定义 5个单元空间的数据段 xn
a0,usect,a0”,5 ；自定义 5个单元空间的数据段 a0
PA0,set 0 ；设置数据输出端口 I/O,PA0=0
PA1,set 1 ；设置数据输入端口 I/O,PA1=1
.data
table,.word 1*32768/10 ； a0=0.1=0x0CCC
.word 2*32768/10 ； a1=0.2=0x1999
.word 3*32768/10 ； a2=0.3=0x2666
.word 4*32768/10 ； a3=0.4=0x3333
.word 5*32768/10 ； a4=0.5=0x4000
.text
90
start,SSBX FRCT ；小数乘法
STM #a0,AR1 ； AR1指向 a0
RPT #4 ；从程序存储器 table开始的地址传送
MVPD table,*AR1+ ； 5个系数至数据空间 a0开始的数据段
STM #xn+4,AR3 ； AR3指向 x（ n-4）
STM #a0+4,AR4 ； AR4指向 a4
STM #5,BK ；设循环缓冲区长度 BK=5
STM #-1,AR0 ； AR0=-1,双操作数减量
LD #xn,DP ； 设置数据存储器页指针的起始位置
PORTR PA1,@xn ；输入新数据到 x（ n）
FIR4,RPTZ A,#4 ； A清 0,重复执行下条指令 5次
MAC *AR3+0%,*AR4+0%,A ；系数与输入数据双；操作数相乘并累加
STH A,@y ；保存结果的高字节到 y（ n）
PORTW @y,PA0 ；输出 y（ n） 到端口 PA0
BD FIR4 ；执行完下条指令后循环
PORTR PA1,*AR3+0% ； 从端口 PA1输入新数据到 x（ n）
.end
91
4.系数对称 FIR滤波器设计
系数对称的 FIR滤波器具有线性相位特性, 这种滤
波器是用得最多的 FIR滤波器, 特别是对相位失真要
求很高的场合 。
如果 FIR滤波器的 h（ n） 是实数, 且满足偶对称 h
（ n） =h（ N-1-n） 或奇对称 h（ n） =-h（ N-1-n） 的条
件, 则滤波器具有线性相位特性 。
?
??
?
??????
12/
0i
i )]i1Nn(x)in(x[h)n(y
一个对称 FIR滤波器满足 h（ n） =h（ N-1-n）。
92
例如, N=8的 FIR滤波器, 其输出方程为：
y（ n） =h0x（ n） +h1x（ n-1） +h2x（ n-2） +h3x（ n-3
） +h3x（ n-4） +h2x（ n-5） +h1x（ n-6） +h0x（ n-7）
总共有 8次乘法和 7次加法 。 如果利用对称性, 可将
其改写成：
y（ n） =h0[x（ n） +x（ n-7） ]+h1[x（ n-1） +x（ n-6
） ]+h2[x（ n-2） +x（ n-5） ]+h3[x（ n-3） +x（ n-4） ]
变成 4次乘法和 7次加法。可见乘法运算的次数少了
一半。这是对称 FIR的以一个优点。
93
对称 FIR滤波器的实现可按如下步骤进行：
(1) 将数据存储器分为新旧两个循环缓冲区,
New循环缓冲区中存放 N/2=4个新数据； Old循环缓
冲区中存放 N/2=4个老数据 。 每个循环缓冲区的长
度为 N/2。
94
(2) 设置循环缓冲区指针, 以 AR2指向 New循环缓冲
区中最新的数据；以 AR3指向 Old循环缓冲区中最老的
数据 。
(3) 在程序存储器中设置系数表 。
(4)（ AR2） +（ AR3） → AH（ 累加器 A的高位 ）, AR2-
1→AR 2,AR3-1→AR 3。
(5) 将累加器 B清 0,重复执行 4次 （ i=0,1,2,3）
下面的运算：
（ AH） *系数 hi+（ B） → B,系数指针 （ PAR） 加 1，
（ AR2） +（ AR3） → AH,AR2和 AR3减１ 。
95
(6) 保存和输出结果 （ 结果在 BH中 ） 。
(7) 修正数据指针, 让 AR2和 AR3分别指向 New循环缓
冲区最新的数据和 Old循环缓冲区中最老的数据 。
(8) 用 New循环缓冲区中最老的数据替代 Old循环缓
冲区中最老的数据 。 Old循环缓冲区指针减 1。
(9) 输入一个新数据替代 New循环缓冲区中最老的数
据 。
重复执行 (4)～ (9)步 。
96
在编程中要用到系数对称有限冲激响应滤波器指令
FIRS,其操作为：
FIRS Xmem,Ymem,Pmad
该指令执行 Pmad→PAR （ 程序存储器地址寄存器 ）
当 （ RC） ≠ 0
（ B） +（ A（ 32～ 16）） × （ 由 PAR寻址 Pmem） → B
（（ Xmem） +（ Ymem）） <<16→A
（ PAR） +1→PAR
（ RC） -1→RC
FIRS指令在同一个机器周期内, 通过 C和 D总线读 2次
数据存储器, 同时通过 P总线读一个系数 。
97
例 5-29 设计对称 FIR滤波器 （ N=8） 。
.title,FIR5.ASM” ；给汇编程序取名
.mmregs ；定义存储器映象寄存器
.def start ；定义标号 start的起始位置
.bss y,1 ；为未初始化变量 y保留空间
x_new,usect,DATA1”,4 ；自定义 4个单元的未初始化段 DTAT1
x_old,usect,DATA2”,4 ； 自定义 4个单元的未初始化段
DATA2
Size,set 4 ；定义符号 size=4
PA0,set 0 ；设置数据输出端口 I/O,PA0=0
PA1,set 1 ；设置数据输入端口 I/O,PA1=1
.data
COEF,word 1*32768/10,2*32768/10； 系数对称,只需
.word 3*32768/10,4*32768/10 ； 给出 N/2=4个系数
98
.text
start,LD #y,DP ； 设置数据存储器页指针的起始位置
SSBX FRCT ；小数乘法
STM #x_new,AR2 ； AR2指向新缓冲区第 1个单元
STM #x_old+（ size-1）,AR3 ； AR3指向老缓；冲区最后 1个单元
STM #size,BK ； 设置循环缓冲区长度 BK =size
STM #-1,AR0 ；循环控制增量 AR0=-1
PORTR PA1,#x_new ；从 I/O输入端口 PA1；输入数据到 x（ n）
99
FIR5,ADD *AR2+0%,*AR3+0%,A ； AH=x（ n） +； x（ n-7） （ 第一次 ）
RPTZ B,#（ size-1） ； B=0,下条指令执行 size次
FIRS *AR2+0%,*AR3+0%,COEF ； B+=AH*h0,； AH=x（ n-1） +x（ n-6） …
STH B,@y ；保存结果到 y
PORTW @y,PA0 ；输出结果到 PA0
MAR *+AR2（ 2） % ；修正 AR2,指向新缓； 冲区最老的数据
MAR *AR3+% ；修正 AR3,指向老缓；冲区最老的数据
MVDD *AR2,*AR3+0% 新缓冲区向老缓；冲区传送一个数
BD FIR5 ；执行完下条指令后转移 FIR5并循环
PORTR PA1,*AR2 ；输入新数据至新缓冲区
.end
100
第五节 用 DSP实现 IIR滤波器
1,IIR滤波器的基本概念
101
特 点
y（ n） 由两部分构成：第一部分 是
一个对 x（ n） 的 M节延时链结构, 每节延时抽
头后加权相加, 是一个横向结构网络；第二部
分 也是一个 N
节延时链的横向结构网络, 不过它是对 y（ n）
的延时, 因此是个反馈网络 。
若 ai=0,IIR滤波器就变为 FIR滤波器, 其脉
冲传输函数只有零点, 系统总是稳定的, 其单
位冲激响应是有限长序列 。 而 IIR滤波器的脉
冲传递在 Z平面上有极点存在, 其单位冲激响
应是无限长序列 。
?
?
?M
0i
i )in(xb
?
?
?
N
1i
i )in(ya
102
特 点
IIR滤波器与 FIR滤波器的一个重要区别是, IIR滤波
器可以用较少的阶数获得很高的选择特性, 所用的存
储单元少, 运算次数少, 具有经济, 高效的特点 。 但
是, 在有限精度的运算中, 可能出现不稳定现象 。 而
且, 选择性越好, 相位的非线性越严重, 不像 FIR滤
波器可以得到严格的线性相位 。 因此, 在相位要求不
敏感的场合, 如语言通信等, 选用 IIR滤波器较为合
适；而对于图像信号处理, 数据传输等以波形携带信
息的系统, 对线性相位要求较高, 在条件许可的情况
下, 采用系数对称 FIR滤波器较好 。
103
2,二阶 IIR滤波器的实现方法
3个二阶节级联的六阶 IIR滤波器
对于一个高阶的 IIR滤波器，由于总可化成多个二
阶基本节（或称二阶节）相级联或并联的形式
104
二阶节的标准形式由反馈通道和前向通道的差分
方程构成：
反馈通道,x0=w（ n） =x（ n） +A1*x1+A2*x2
前向通道,y（ n） =B0*x0+B1*x1+B2*x2
二阶节 IIR滤波器
105
（ 1）二阶 IIR滤波器的单操作数指令实现法
如存储器分配图 所
示。 x0单元有三个用
处：存放输入数据 x
（ n）、暂时存放相
加器的输出 x0和输出
数据 y（ n）。
例 5-30 编写二阶
IIR滤波器的程序。
存储器分配图
106
.title,IIR1.ASM” ；给汇编程序取名
.mmregs ；定义存储器映象寄存器
.def start ；定义标号 start的起始位置
X0,usect,x”,1 ；自定义 3个单元的未初始化段 x
X1,usect,x”,1 ；
X2,usect,x”,1 ；
B2,usect,COEF”,1 ；自定义 5个单元的未初始化段
COEF
B1,usect,COEF”,1 ；
B0,usect,COEF”,1 ；
A2,usect,COEF”,1 ；
A1,usect,COEF”,1 ；
PA0,set 0 ；设置数据输出端口 I/O,PA0=0
PA1,set 1 ；设置数据输入端口 I/O,PA1=1
.data
table,.word 0,0 ； x(n-1),x(n-2)
.word 1*32768/10,2*32768/10,3*32768/10 ； B2,B1,B0
.word 5*32768/10,-4*32768/10 ； A2,A1
107
.text
start,LD #x0,DP ；以 x0的地址为数据存储器；页指针起始位置
SSBX FRCT ；小数乘法
STM #x1,AR1 ； x1首地址传给 AR1
RPT #1 ；重复 2次下条指令
MVPD #table,*AR1+ ；用程序空间的 2个；系数 0对 x1,x2单元清零
STM #B2,AR1 ； B2首地址传给 AR1
RPT #4 ；重复 5次下条指令
MVPD #table+2,*AR1+ ；用 5个系数对； B2,B1,B0,A2,A1单元赋值
108
IIR1,PORTR PA1,@x0 ；从 PA1输入数据到 x（ n）
LD @x0,16,A ；计算反馈通道,x0送 A的 16位高端字
LD @x1,T ； x1送 T寄存器
MAC @A1,A ； x0+x1*A1→A
LD @x2,T ； x2送 T寄存器
MAC @A2,A ； x0+x1*A1+x2*A2→A
STH A,@x0 ；暂存 x0+x1*A1+x2*A2→x0 单元
MPY @B2,A ；计算前向通道,x2*B2→A
LTD @x1 ； x1送 T寄存器,x1移至 x2单元
MAC @B1,A ； x2*B2+x1*B1→A
LTD @x0 ； x0送 T寄存器,x0移至 x1单元
MAC @B0,A ； x2*B2+x1*B1+x0*B0→A
STH A,@x0 ； 暂存 y（ n） =x2*B2+x1*B1+x0*B0→x0 单元
BD IIR1 ；执行完下条指令后循环
PORTW @x0,PA0 ；给出结果 y（ n）到 PA0端口
.end
109
（ 2）二阶 IIR滤波器的双操作数指令实现
特点是，乘法累加运算利用双操作数指令，数
据和系数表在数据存储器（ DARAM），其存储器分
配图如图
110
例 5-31 用双操作数指令实现二阶 IIR滤波器 。
H(z)=
.title,IIR2.ASM” ；给汇编程序取名
.mmregs ；定义存储器映象寄存器
.def start ；定义标号 start的起始位置
x2,usect,x”,1 ；自定义 3个单元的未初始化段 x
X1,usect,x”,1 ；
X0,usect,x”,1 ；
COEF,usect,COEF”,5 ； 自定义 5个单元的未初始化段 COEF
PA0,set 0 ；设置数据输出端口 I/O,PA0=0
PA1,set 1 ；设置数据输入端口 I/O,PA1=1
21
21
z4 1 4 2.0z4 1 4 2.11
)zz21(0 6 7 6.0
??
??
??
??
111
.data
table,.word 0,0 ； x(n-2),x(n-1)
.word 676*32768/10000,1352*32768/10000； B2,B1
.word 676*32768/10000 ； B0
.word -4174*32768/10000,707*32768/10000 ； A2,A1/2
.text
start,SSBX FRCT ；小数乘法
STM #x2,AR1 ； x2首地址传给 AR1
RPT #1 ；重复 2次下条指令
MVPD #table,*AR1+ ； 用程序空间的 2个系数 0对 x2,x1单元清零
STM #COEF,AR1 ； COEF 首地址传给 AR1
RPT #4 ；重复 5次下条指令
MVPD #table+2,*AR1+ ；将 5个系数传到 COEF单元
STM #x2,AR3 ； x2首地址传给 AR3
STM #COEF+4,AR4 ； COEF中的 A1地址传给 AR4
MVMM AR4,AR1 ；保存 AR4地址值在 AR1中
STM #3,BK ；设置循环缓冲区长度
STM #-1,AR0 ；设置间接寻址步长
112
IIR2,PORTR PA1,*AR3 ；从 PA1口输入数据到 x（ n）
LD *AR3+0%,16,A ；计算反馈通道, A=x（ n）
MAC *AR3,*AR4,A ； A=x（ n） +A1*x1
MAC *AR3+0%,*AR4-,A ； A=x（ n） +A1*x1+A1*x1
MAC *AR3+0%,*AR4-,A ； A=x（ n） +； 2*A1*x1+A2*x2=x0
STH A,*AR3 ；保存 x0
MPY *AR3+0%,*AR4-,A ；计算前向通道 。 A=B0*x0
MAC *AR3+0%,*AR4-,A ； A=B0*x0+B1*x1
MAC *AR3,*AR4-,A ； A=B0*x0+B1*x1+B2*x2=y（ n）
STH A,*AR3 ；保存 y（ n）
MVMM AR1,AR4 ； AR4重新指向 A1
BD IIR2 ；执行完下条指令后循环
PORTW *AR3,PA0 ；向 PA0口输出数据
.end
113
（ 3）直接形式二阶 IIR滤波器的实现法
直接形式二阶 IIR滤波器，在迭代运算中对信号
先衰减后增益，系统的动态范围和鲁棒性较好。
IIR差分方程为：
y（ n） =B0*x（ n） +B1*x（ n-1） +B2*x（ n-2）
+A1*y（ n-1） +A2*y（ n-2）
2
2
1
1
2
2
1
10
zA+zA1
zB+zB+BH(z)=
IIR的脉冲传递函数为：
114
编程时, 将变量和系数都存放在 DARAM中, 并采用循
环缓冲区方式寻址, 共需开辟 4个循环缓冲区, 用来
存放变量和系数 。 这 4个循环缓冲区的结构如图所示：
115
例 5-32 编写直接形式二阶 IIR滤波器的源程序 。
.title,IIR3.asm” ；给汇编程序取名
.mmregs ；说明存储器映象寄存器
def start ；定义标号 start的起始位置
X,usect,X”,3 ；自定义 3个单元的未初始化段 X
Y,usect,Y”,3 ；自定义 3个单元的未初始化段 Y
B,usect,B”,3 ；自定义 3个单元的未初始化段 B
A,usect,A”,3 ；自定义 3个单元的未初始化段 A
PA0,set 0 ；设置数据输出端口 I/O,PA0=0
PA1,set 1 ；设置数据输入端口 I/O,PA1=1
.data
table,.word 0,0 ；为 x（ n-2）, x（ n-1） 预留一单元空间
.word 0,0 ；为 y（ n-2）, y（ n-1） 预留一单元空间
.word 1*32768/10,2*32768/10,3*32768/10；放置系数 B2,B1,B0
.word 5*32768/10,-4*32768/10 ；放置系数 A2,A1
116
.text
start,SSBX FRCT ；指明进行小数乘法
STM #x,AR1 ；传送初始数据 x（ n-2）, x（ n-1）
RPT #1 ；重复二次下条指令
MVPD #table,*AR1+ ； x（ n-2） =0,x（ n-1） =0
STM #Y,AR1 ；传送初始数据 y（ n-2）, y（ n-1）
RPT #1 ；重复二次下条指令
MVPD #table+2,*AR1+ ； y（ n-2） =0,y（ n-1） =0
STM #B,AR1 ；传送系数 B2,B1,B0
RPT #2 ；重复三次下条指令
MVPD #table+4,*AR1+； 系数 B从程序存储器传到数据存储器
STM #A,AR1 ；传送系数 A2,A1
RPT #1 ；重复二次下条指令
MVPD #table+7,*AR1+；将系数 A从程序存储器传到数据存储器
117
STM #X+2,AR2 ；辅助寄存器指针初始化,AR2指向 x（ n）
STM #A+1,AR3 ；辅助寄存器指针初始化,AR3指向 A1
STM #Y+1,AR4 ；辅助寄存器指针初始化,AR4指向 y（ n-1）
STM #B+2,AR5 ；辅助寄存器指针初始化,AR5指向 B0
STM #3,BK ；设置循环缓冲区长度，（ BK） =3
STM #-1,AR0 ；设置间接寻址步长，（ AR0） =-1
118
IIR3,PORTR PA1,*AR2 ；从 PA1口输入数据到 x（ n）
MPY *AR2+0%,*AR5+0%,A ； 计算前向通道,A=x（ n） *B0
MAC *AR2+0%,*AR5+0%,A ； A=x（ n） *B0+x（ n-1） *B1
MAC *AR2,*AR5+0%,A； A=x（ n） *B0+x（ n-1） *B1+x（ n-2） *B2
MAC *AR4+0%,*AR3+0%,A ； 计算反馈通道,A=A+y（ n-1） *A1
MAC *AR4+0%,*AR3+0%,A ； A=A+y（ n-2） *A2
MAR *AR3+0% ； AR3指向 A1
STH A,*AR4 ；保存 y（ n）
BD IIR3 ；执行完下条指令后循环
PORTW *AR4,PA0 ；输出 y（ n）到 I/O端口 PA0
.end
119
3,高阶 IIR滤波器的实现
一个高阶 IIR滤波器可以分解成若干个二阶基本节
相级联 。
由于调整每个二阶基本节的系数, 只涉及到这个二
阶节的一对极点和零点, 不影响其他零, 极点, 因
此便于调整系统的性能 。
此外, 由于字长有限, 每个二阶基本节运算后都会
带来一定的误差, 合理安排各二阶基本节的前后次
序, 将使系统的精度得到优化 。
120
对高 阶 IIR滤波器的 几点特殊处理
当出现一个或一个以上系数 ≥ １ 。 此时, 既可
以用最大的系数来定标, 即用最大的系数去除所
有的系数, 也可以将此 ≥ １的系数分解成两个＜
１的系数进行运算和相加, 例如 B0=1.2,则：
x（ n） *B0=x（ n） *（ B0/2） +x（ n） *（ B0/2）
=0.6*x（ n） +0.6*x（ n）
这样, 将使所有的系数保持精度, 而仅仅多开
销一个机器周期 。 前面的例 5-31中的系数 A1为是
这样处理的 。
（ 1）系数 ≥ １时的定标方法
121
（ 2）对输入数据定标
一般地, 从外设口输入一个数据加载到累加器 A，
可用以下指令：
PORTR 0001h,@Xin
LD @Xin,16,A
如果运算过程中可能出现 ≥ １的输出值, 可在输入
数据时将其缩小若干倍, 如：
PORTR 0001h,@Xin
LD @Xin,16-3,A
将输入数据除以 8,将使输出值小于１ 。 上面用多
种不同的方法进行了滤波器的设计, 在实现滤波器
功能的前提下, 程序的繁简和对存储器的使用情况
是不同的, 应用中应根据具体情况进行选择 。
122
