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1、DSPDSP 原理与应用原理与应用课程设计（学年论文）说明书课程设计（学年论文）说明书课题名称：课题名称： DSP 原理与应用课程设计原理与应用课程设计 学生学号：学生学号： 专业班级：专业班级： 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： 目目 录录第一章 绪论.1第二章 DSP 芯片的介绍 .32.1 DSP 芯片的特点.32.1.1 DSP 芯片主要特点 .32.1.2 DSP 芯片的优缺点 .42.2 DSP 芯片的分类.42.3 DSP 芯片的应用.52.4 TMS320vC5509 芯片的介绍.6第三章 总体设计.93.1 硬件设计 .93.1.1 DSP 芯片.93.1.2 电源
2、设计 .103.1.3 复位电路设计 .113.1.4 时钟电路设计 .103.1.5 程序存储器扩展设计 .113.1.6 数据存储器扩展设计 .93.1.7 JTAG 接口设计.103.1.8 A/D 接口电路设计.113.2 软件设计 .9第四章 CCS 集成开发工具.94.1 CCS 是什么.94.2 CCS 窗口简介.104.2.1 CCS 窗口示例 .104.2.2 CCS 中常用的工具 .114.3 CCS 的安装与设置 .11第五章 正弦信号发生器的实现过程.135.1 正弦信号发生器的理论实现 .135.1.1 常用的理论实现方法.135.1.2 编程实现.135.2 调试过
3、程 .18第六章 实验心得与体会.13参考文献.23- 1 -第一章第一章 绪论绪论数字信号处理是 20 世纪 60 年代，随着信息学科和计算机学科的高速发展而迅速发展起来的一门新兴学科。它的重要性日益在各个领域的应用中表现出来。其主要标志是两项重大进展，即快速傅里叶变换(FFT)算法的提出和数字滤波器设计方法的完善。数字信号处理是把信号用数字或符号表示成序列，通过计算机或通用（专用）信号处理设备，用数值计算方法进行各种处理，达到提取有用信息便于应用的目的。例如：滤波、检测、变换、增强、估计、识别、参数提取、频谱分析等。数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波。因此在进行数字
4、信号处理之前需要将信号从模拟域转换到数字域，这通常通过模数转换器实现。而数字信号处理的输出经常也要变换到模拟域，这是通过数模转换器实现的。数字信号处理的算法需要利用计算机或专用处理设备如数字信号处理器（DSP）和专用集成电路（ASIC）等。数字信号处理的研究方向应该更加广泛、更加深入特别是对于谱分析的本质研究，对于非平稳和非高斯随机信号的研究，对于多维信号处理的研究等，都具有广阔前景。数字信号处理技术发展很快、应用很广、成果很多。多数科学和工程中遇到的是模拟信号。以前都是研究模拟信号处理的理论和实现。模拟信号处理缺点：难以做到高精度，受环境影响较大，可靠性差，且不灵活等。数字系统的优点：体积小
5、、功耗低、精度高、可靠性高、灵活性大、易于大规模集成、可进行二维与多维处理。随着大规模集成电路以及数字计算机的飞速发展，加之从 60 年代末以来数字信号处理理论和技术的成熟和完善，用数字方法来处理信号，即数字信号处理，已逐渐取代模拟信号处理。数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们所需要的信号形式。数字信号处理是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术。数字信号处理与模拟信号处理是信号处理的子集。数字信号处理技术及设备具有灵活、- 2 -精确、抗干扰强、设备尺寸小、造价低、速度快等突出优点，这些都是模拟信号处理技术
6、与设备所无法比拟的。数字信号处理（Digital Signal Processing，简称 DSP）是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。数字信号处理是围绕着数字信号处理的理论、实现和应用等几个方面发展起来的。数字信号处理在理论上的发展推动了数字信号处理应用的发展。反过来，数字信号处理的应用又促进了数字信号处理理论的提高。而数字信号处理的实现则是理论和应用之间的桥梁。数字信号处理是以众多的学科为理论基础的，它所涉及的范围及其广泛。例如，在数学领域，微积分、概率统计、随机过程、数值分析等都是数字信号处理的基本工具，与网络理论、信号与系统、控制论、通信理论、故障诊断等也密切相关。一些
7、新兴的学科，如人工智能、模式识别、神经网络等，都与数字信号处理密不可分。可以说，数字信号处理是把许多经典的理论体系作为自己的理论基础，同时又使自己成为一系列新兴学科的理论基础。长期以来，信号处理技术直用于转换或产生模拟或数字信号。其中应用得最频繁的领域就是信号的滤波。此外，从数字通信、语音、音频和生物医学信号处理到检测仪器仪表和机器人技术等许多领域中，都广泛地应用了数字信号处理（digital signal processing，DSP）技术。数字信号处理己经发展成为一项成熟的技术，并且在许多应用领域逐步代替了传统的模拟信号处理系统。世界上三大 DSP 芯片生产商:1.德克萨斯仪器公司(TI)
8、 2.模拟器件公司(ADI) 3.摩托罗拉公司(Motorola).这三家公司几乎垄断了通用 DSP 芯片市场。数字信号处理的书籍很多，其中以麻省理工学院奥本海姆编著的Discrete Time Signal Processing最为经典 ，有中译本离散时间信号处理由西安交通大学出版。现在是第二版。- 3 -第二章第二章 DSPDSP 芯片的介绍芯片的介绍2.12.1 DSPDSP 芯片的特点芯片的特点DSP 芯片，也称数字信号处理 器， 是一种具有特殊结构的微处理器。DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的 DSP 指令，可以用来快速
9、的实现各种数字信号处理算法。2.1.12.1.1 DSPDSP 芯片主要特点芯片主要特点根据数字信号处理的要求， DSP 芯片一般具有如下的一些主要特点：在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法。 程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据。 片内具有快速 RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问。 具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持。 快速的中断处理和硬件 I/O 支持。 具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器。 可以并行执行多个操作。 支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。 与通用微处理器相比，DSP 芯片的其他通用功能相对较弱些。 2.1.22.1.2 DSP
10、DSP 芯片的优缺点芯片的优缺点DSP 芯片主要应用在信号处理 、图像处理 、仪器 、声音语言 、控制军事 、通讯 、医疗 、家用电器等诸多领域。其优点主要有：大规模集成性、稳定性好、精度高、可编程性、高速性能、可嵌入性、接口和集成方- 4 -便；缺点主要有：成本较高、高频时钟的高频干扰、 功率消耗较大等。 2.22.2 DSPDSP 芯片的分类芯片的分类DSP 芯片可以按照下列三种方式进行分类。 1按基础特性分 这是根据 DSP 芯片的工作时钟和指令类型来分类的。如果在某时钟频率范围内的任何时钟频率上， DSP 芯片都能正常工作，除计算速度有变化外，没有性能的下降，这类 DSP 芯片一般称为
11、静态 DSP 芯片。例如，日本 OKI 电气公司的 DSP 芯片、TI 公司的 TMS320C2XX 系列芯片属于这一类 如果有两种或两种以上的 DSP 芯片，它们的指令集和相应的机器代码机管脚结构相互兼容，则这类 DSP 芯片称为一致性 DSP 芯片。例如，美国 TI公司的 TMS320C54X 就属于这一类。 2按数据格式分 这是根据 DSP 芯片工作的数据格式来分类的。数据以定点格式工作的DSP 芯片称为定点 DSP 芯片，如 TI 公司的 TMS320C1X/C2X、TMS320C2XX/C5X、TMS320C54X/C62XX 系列，AD 公司的 ADSP21XX 系列，AT具有先进的多总线结构，三条 16 位数据存储器总线和一条程序存储器总线；40 位算术逻辑单元（ALU） ，包括一个 40 位桶形移位器和两个 40 位累加器；一个 1717 乘法器和一个 40 位专用加法器，允许 16 位带/不带符号的乘法；整合维特比加速器，用于提高维特比编译码的速度;单周期正规化及指数译码；8 个辅助寄存器及一个
