3.2 指令系统
TMS320C54x可以使用助记符方式和表达式方式两套指令系统。TMS320C54x指令系统可以分成算术指令、逻辑指令、程序控制指令、装入和存储指令4种基本类型。
3.2.1 符号与意义
表3-9中列出TMS320C54x指令系统的符号和意义。
表3-9 TMS320C54x指令系统的符号与意义
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3.2.2 TMS320C54x的指令系统
TMS320C54x指令一共有129条，按功能分为算术运算指令、逻辑指令、程序控制指令、存储和装入指令、单个循环指令5类。
1.算术运算指令
算术运算指令包括加法指令（ADD）、减法指令（SUB）、乘法指令（MPY）、乘加指令（MAC）、乘减指令（MAS）、双数/双精度指令（DADD，DSUB）和特殊操作指令（ABDST，SQDST）。其中大部分指令都只需一个指令周期，只有个别指令需要2～3个指令周期。
（1）加法指令
加法指令共有13条，如表3-10所示。
表3-10 加法指令
DSP表示整数时，包括有符号数和无符号数两种格式。作为有符号数表示时，其最高位表示符号，最高位为0表示其为正数，为1表示其为负数，最低位表示1，次低位表示2的1次方，次高位表示2的14次方。作为无符号数表示时，最高位仍然作为数值位计算。例如，有符号数所能够表示的最大的正数为07FFFH，等于十进制数32767，而0FFFFH表示最大的负数-1；无符号数不能表示负数，它能够表示的最大的数为0FFFFH，等于十进制数的65535。
DSP表示小数时，其符号和上面整数的表示一样，但是必须注意如何安排小数点的位置。原则上，小数点的位置可以根据程序员的爱好安排，为了便于数据处理，一般安排在最高位后（以下仅以小数点在最高位后的情况进行讨论），最高位表示符号位，次高位表示0.5，然后是0.25，依次减少一半。例如，4000H表示小数0.5，1000H表示小数0.25，而0001H表示16位定点DSP表示的最小的小数（有符号）0.000030517578125。
TMS320C54x中提供了多条用于加法的指令，如ADD、ADDC、ADDM和ADDS。其中，ADDS用于无符号数的加法运算，ADDC用于带进位的加法运算（如32位扩展精度加法），而ADDM专用于立即数的加法运算。
使用ADD指令完成加法运算：
LD TEMP1，A ；将变量TEMP1装入累加器A中
ADD TEMP2，A ；将变量TEMP2与累加器A相加，结果放入A中
STL A，TEMP3 ；将结果（低16位）存入变量TEMP3中
注意，这里完成计算TEMP3=TEMP1+TEMP2，没有特意考虑TEMP1和TEMP2是整数还是小数，在加法和下面的减法运算中，整数运算和定点的小数运算都是一样的。
利用ADDS指令实现32位数据装入：
LD #0，DP ；设置数据页指针
LD 60H，16，A ；将60H的内容装入A的高16位
ADDS 61H，A ；将61H的内容加到A的低16位
DLD 60H，B ；直接装入32位到B累加器
（2）减法指令
减法指令共有13条，如表3-11所示。
表3-11 减法指令
TMS320C54x中提供了多条用于减法的指令，如SUB、SUBB、SUBC和SUBS。其中，SUBS用于无符号数的减法运算，SUBB用于带借位的减法运算（如32位扩展精度的减法)，而SUBC为移位减，DSP中的除法就是用该指令来实现的。SUB指令与ADD指令一样，有多种寻址方式。例如：
STM #60H，AR3 ；将变量TEMP1的地址装入AR3寄存器中
STM #61H，AR2 ；将变量TEMP3的地址装入AR2寄存器中
SUB *AR2+，*AR3，B ；将变量TEMP3左移16位，同时变量TEMP2也左移16位
；然后相减，结果放入累加器B（高16位）中，同时AR2加1
STH B，63H ；将相减的结果（高16位）存入变量63H
在TMS320C54x中没有提供专门的除法指令。一般有两种方法可以完成除法。一种是用乘法来代替，除以某个数相当于乘以其倒数，所以先求出其倒数，然后相乘。这种方法对于除以常数特别适用。另一种方法是使用SUBC指令，重复若干次减法完成除法运算。
下面这几条指令就是利用SUBC来完成整数除法（TEMP1/TEMP2）的：
LD TEMP1，B ；将被除数TEMP1装入B累加器的低16位
RPT #15 ；重复SUBC指令16次
SUBC TEMP，B ；使用SUBC指令完成除法
STL B，TEMP3 ；将商（B累加器的低16位）存入变量TEMP3中
STH B，TEMP4 ；将余数（B累加器的高16位）存入变量TEMP4中
在TMS320C54x中实现16位的小数除法与前面的整数除法基本一样，也是使用SUBC指令来完成的。但有两点需要注意：第一，小数除法的结果一定是小数（小于1），所以被除数一定小于除数，在执行SUBC指令前，应将被除数装入A或B累加器的高16位，而不是低16位，其结果的格式与整数除法一样；第二，应当考虑符号位对结果小数点的影响，所以应将商右移一位，得到正确的有符号数。
（3）乘法指令
乘法指令共有10条，如表3-12所示。
表3-12 乘法指令
在TMS320C54x中提供大量的乘法运算指令，其结果都是32位的，放在A或B累加器中。乘数在TMS320C54x的乘法指令中很灵活，可以是T寄存器、立即数、存储单元和A或B累加器的高16位。若是无符号数乘法，则使用MPYU指令。这是一条专用于无符号数乘法运算的指令，而其他指令都是有符号数的乘法。
实现整数乘法举例：
SSBX FRCT ；清FRCT标志，准备整数乘
LD TEMP1，T ；将变量TEMP1装入T寄存器
MPY TEMP2，A ；完成TEMP2*TEMP1，结果放入A累加器（32位）
实现小数乘法举例：
SSBX FRCT ；FRCT=1，准备小数乘法
LD TEMP1，16，A ；将变量TEMP1装入累加器A的高16位
MPYA TEMP2 ；完成TEMP2乘累加器A的高16位，结果在B中，
；同时将TEMP2装入T寄存器
STH B，TEMP3 ；将乘积结果的高16位存入变量TEMP3
在TMS320C54x中，小数的乘法与整数乘法基本相同，只是由于两个有符号的小数相乘，其结果的小数点的位置在次高的后面，所以必须左移一位，才能得到正确的结果。TMS320C54x中提供一个状态位FRCT，将其设置为1时，系统自动将乘积结果左移1位。两个小数（16位）相乘后结果为32位，如果精度允许的话，可以只存高16位，将低16位丢弃，这样仍可得到16位的结果。
（4）乘加和乘减指令
乘加和乘减指令共有22条，如表3-13所示。
（5）双操作数指令
双操作数指令共有6条，如表3-14所示。
（6）特殊应用指令
特殊应用指令共有15条，如表3-15所示。
表3-13 乘加和乘减指令
表3-14 双操作数指令
表3-15 特殊应用指令
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2.逻辑指令
逻辑指令包括与指令（AND）、或指令（OR）、异或指令（XOR）、移位指令（ROL）和测试指令（位F）。根据操作数的不同，这些指令需要1～2个指令周期。
（1）与指令
与指令共有5条，如表3-16所示。
表3-16 与指令
（2）或指令
或指令共有5条，如表3-17所示。
表3-17 或指令
（3）异或指令
异或指令共有5条，如表3-18所示。
表3-18 异或指令
（4）移位指令
移位指令共有6条，如表3-19所示。
表3-19 移位指令
（5）测试指令
测试指令共有5条，如表3-20所示。
表3-20 测试指令
3.程序控制指令
程序控制指令包括分支指令（B，BC）、调用指令（CALL）、中断指令（INTR，TRAP）、返回指令（RET）、重复指令（RPT）、堆栈操作指令（FRAME，POP）和其他程序控制指令（IDLE，NOP），这些指令根据不同情况分别需要1～6个指令周期。
（1）分支指令
分支指令共有6条，如表3-21所示。
表3-21 分支指令
（2）调用指令
调用指令共有5条，如表3-22所示。
表3-22 调用指令
（3）中断指令
中断指令共有两条，如表3-23所示。
表3-23 中断指令
（4）返回指令
返回指令共有6条，如表3-24所示。
表3-24 返回指令
（5）重复指令
重复指令共有5条，如表3-25所示。
表3-25 重复指令
（6）堆栈操作指令
堆栈操作指令共有5条，如表3-26所示。
表3-26 堆栈操作指令
（7）其他程序控制指令
其他程序控制指令共有7条，如表3-27所示。
表3-27 其他程序控制指令
4.装入指令
装入和存储指令包括一般存储指令（ST），一般装入指令（LD），条件存储指令（CMPS、SACCD），并行装入和存储指令（LD||ST），并行装入和乘法指令（LD||MAC），并行存储和加减指令（LD||ADD、LD||SUB），并行存储和乘法指令（ST||MAC），以及其他存储和装入指令（MVDD、PORTW、READA）。这些指令根据不同情况分别需要1～5个指令周期。
（1）一般存储指令
一般存储指令共有14条，如表3-28所示。
表3-28 一般存储指令
（2）一般装入指令
一般装入指令共有21条，如表3-29所示。
表3-29 一般装入指令
（3）条件存储指令
条件存储指令共有4条，如表3-30所示。
表3-30 条件存储指令
（4）并行装入和存储指令
并行装入和存储指令共有两条，如表3-31所示。
表3-31 并行装入和存储指令
（5）并行装入和乘法指令
并行装入和乘法指令共有4条，如表3-32所示。
表3-32 并行装入和乘法指令
（6）并行存储和加减指令
并行存储和加减指令共有两条，如表3-33所示。
表3-33 并行存储和加减指令
（7）并行存储和乘法指令
并行存储和乘法指令共有5条，如表3-34所示。
表3-34 并行存储和乘法指令
（8）其他存储和装入指令
其他存储和装入指令共有12条，如表3-35所示。
表3-35 其他存储和装入指令
5.单个循环指令
TMS320C54x有单个循环指令，它们引起下一指令被重复执行。重复执行的次数由单个循环指令中的一个操作数决定，并等于操作数加1。该操作数的值被存储在一个16位的重复计数寄存器（RC）中。该寄存器中的值只能由单个循环指令中的操作数决定，其最大值是65536。当下一条指令被重复执行时，绝对程序或数据地址将自动加1。当重复指令被解码时，所有中断（包括NMI，不包括RS）均被屏蔽，直到下一条指令被重复执行完毕。重复的功能体现在一些指令中，如乘加或块移动指令，这样就增加了指令的执行速度。下列指令是因为重复执行而由多重循环变成单重循环的。
（1）单个循环指令
对单个数据存储器操作数指令而言，若有一个长的偏移地址或绝对地址，指令不可被循环执行。单个循环指令共有11条，如表3-36所示。
表3-36 单个循环指令
（2）不可使用RPT或RPTZ指令循环执行的指令
不可使用RPT或RPTZ指令循环执行的指令共有36条，如表3-37所示。
表3-37 不可使用RPT或RPTZ指令循环执行的指令
在TMS320C54x系列中，有一些特殊的DSP指令，它们在一个指令周期内，用一条指令就可以实现一般需要几条指令才可实现的功能，如MAC指令，它可以在一个指令周期中完成一次乘法和一次加法运算。这样既节省了时间，又提高了编程的灵活性。