dsp与tidsp概述

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1、第二讲 DSP TIDSP概述 牛博士 13651621236 上海交大-美国德州仪器联合DSP实验室,1.1 DSP概述,1、DSP概念 DSP（Digital Signal Processing）也就是我们常说的数字信号处理，它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，以得到符合人们需要的信号形式。 狭义的DSPDSP芯片，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。,1.1 DSP概述,CPU（Central Processing Unit），中央处理单元，负责处理、运算计算机内部

2、的所有数据。 MCU (Micro Control Unit)，微控制单元，又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)或者单片机，是指随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。,ASIC (Application Specific Integrated Circuit)是专用集成电路,目前，在集成电路界ASIC被认为是一种为专门目的而设计的集成电路。是指应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。 ARM （Advanced RIS

3、C Machines）架构是面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器。ARM既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。,CPLD (Complex Programmable Logic Device)复杂可编程逻辑器件，是从PAL和GAL器件发展出来的器件，相对而言规模大，结构复杂，属于大规模集成电路范围。 FPGA（FieldProgrammable Gate Array）即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了

4、原有可编程器件门电路数有限的缺点。,1.1 DSP概述,1.1 DSP概述,2、DSP 的优势 1）.在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法； 2）.程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据； 3）.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；,1.1 DSP概述,4）.具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持； 5）.快速的中断处理和硬件I/O支持； 6）.具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器； 7）.可以并行执行多个操作； 8）.支持流水线操作，使取指，译码和执行等操作可以重叠执行。,3、DSP芯片的应用 在近20年里，DSP芯片在信号处理，通信，雷达等许多领域得到广

5、泛的应用。目前，DSP芯片的价格越来越低，性能价格比日益提高，具有巨大的应用潜力。,1.1 DSP概述,DSP芯片的应用主要有： 1.信号处理 如数字滤波，快速傅立叶变换，相关运算，谱分析，卷积，模式匹配，加窗，波形产生等； 2.通信 如调制解调器，自适应均衡，数据加密，数据压缩，回波抵消，多路复用，传真，扩频通信，纠错编码，可视电话等；,1.1 DSP概述,3.语音 如语音编码，语音合成，语音识别，语音增强，说话人辨认，说话人确认，语音邮件，语音存储等； 4.图形/图像 如二维和三维图形处理，图像压缩与传输，图像增强，动画，机器人视觉等；,1.1 DSP概述,5.军事 如保密通信，雷达处理，

6、声纳处理，导航，导弹制导等； 6.仪器仪表 如频谱分析，函数发生，锁相环，地震处理等； 7.自动控制 如引擎控制，声控，自动驾驶，机器人控制，磁盘控制等；,1.1 DSP概述,8.医疗 如助听，超声设备，诊断工具，病人监护等； 9.家用电器 如高保真音响，音乐合成，音调控制，玩具与游戏，数字电话/电视等。,1.1 DSP概述,1.3 DSP 的工作机会,1/ 在 51job 上 随机搜索 全国有1800个 职位 2/ 智联招聘 上海地区 156 个 职位 3/ 公司 有： 通用电气/General Electric (GE)， 中兴通讯股份有限公司上海研发中心， 飞思卡尔半导体（中国）有限公司

7、, 飞利浦照明电子(上海)有限公司， 施耐德电气， 上海高清数字科技产业有限公司 等,1.2 TI DSP,目前世界上生产DSP芯片的公司主要有TI（德州仪器）公司，AD（美国模拟器件）公司，Technologics（朗讯技术）公司和Motorola（摩托罗拉）公司四大公司，而TI公司则是世界上最大的DSP芯片供应商。TMS320系列产品就是该公司的DSP产品。,1.2 TI DSP,德州仪器（Texas Instruments），简称TI，是全球领先的半导体公司，为现实世界的信号处理提供创新的数字信号处理（DSP）及模拟器件技术。除半导体业务外，还提供包括教育产品和数字光源处理解决方案（DL

8、P）。TI总部位于美国得克萨斯州的达拉斯，并在25多个国家设有制造、设计或销售机构。,1.2 TI DSP,TI在DSP市场排名第一； TI在混合信号/模拟产品市场排名第一； 1999年售出的数字蜂窝电话中，超过半数使用的是TI的DSP解决方案。其中，诺基亚、爱立信、摩托罗拉、索尼等世界主要手机生产厂商均采用TI的DSP芯片； 全球每年投入使用的调制解调器中，有三分之一使用TI的DSP。TI是世界上发展最快的调制解调器芯片组供应商； 全球超过70%的DSP软件是为TI的DSP解决方案而编写； TI占有北美图形计算器市场80%以上的份额； TI在世界范围内拥有6000项专利。,1.2 TI DS

9、P,1、TI DSP类型 DaVinci Digital Media Processors OMAP Applications Processors C2000 高性能 32 位控制器 C5000 DSP 平台 C6000 DSP 平台 C6000 性能值 DSP C6000 浮点 DSP,1.2 TI DSP,DaVinci Digital Media Processors 概述： DaVinci 技术是基于 DSP 的解决方案，特别适用于为视频设备制造商提供集成处理器、软件和工具来简化设计流程和加速创新的数字视频应用。专用于视频编码和解码应用。,1.2 TI DSP,DaVinci Dig

10、ital Media Processors Applied Fields: 数码相机 可视电话 IP机顶盒 图象安全 便携式媒体播放器 医学成象 网络播放器 媒体网关 多点控制单元 数位媒体转接器 数字录象机和视频服务器,1.2 TI DSP,DaVinci Digital Media Processors Road Map：,1.2 TI DSP,OMAP Applications Processors 概述： OMAP Applications Processors处理器系列基于 ARM Cortex-A8 内核，由四款超标量应用处理器组成，提供了业界最佳的通用、多媒体和图形处理单芯片组合

11、。Cortex-A8 是一款超标量内核，提供了超出 ARM9 四倍的性能提升。,1.2 TI DSP,OMAP Applications Processors Applied Fields： 便携式导航设备 高级便携式消费类电子产品 便携式数据收集 销售点设备 医疗电子 网络书写板 智能白色家电 智能家用控制器 安防应用 低成本 PC 以及许多尚未被定义的新兴市场,1.2 TI DSP,OMAP Applications Processors Road Map:,1.2 TI DSP,TMS320C2000 数字信号控制器 概述： 通过使用 TI 领先的 DSP 技术的处理能力和效率实现了 M

12、CU 的控制外设集成和简便易用性，是诸如数字电机控制、数字电源和智能传感器等嵌入式应用的理想选择。,1.2 TI DSP,TMS320C2000 数字信号控制器 Applied Fields： 绿色能源 数字电源雷达 工业控制 机器人技术 汽车电子 数字电源 高级感应技术 数字电机控制,1.2 TI DSP,TMS320C2000 数字信号控制器 Road Map：,1.2 TI DSP,TMS320C5000 低功耗 DSP 概述： 提供业界最低的待机功耗和先进的自动电源管理，适用于个人和便携式产品，例如数字音乐播放器、VoIP、免提配件、GPS 接收器和便携式医疗设备。,1.2 TI DS

13、P,TMS320C5000 低功耗 DSP Applied Fields： 数字音频播放器 数码相机 电子书籍 2G、2.5G 和 3G 的手机和基站 语音识别 GPS 接收器 指纹/模式识别 无线调制解调器 耳机 生物辨识 数字无绳和无线数据通信,1.2 TI DSP,TMS320C5000 低功耗 DSP Road Map：,1.2 TI DSP,TMS320C6000高性能 DSP 概述： TMS320C6414T/15T/16T 和 TMS320C645x DSP 提供业界最快的定点 DSP，运行速度高达 1GHz。针对视频和语音代码转换以及视频收发和转换应用进行了优化。,1.2 TI

14、 DSP,TMS320C6000高性能 DSP Road Map：,1.2 TI DSP,TMS320C6000 性能值 DSP 概述： TMS320C6410/12/13/18 和 TMS320C62x DSP 提供高性能和成本优势，针对无线基础设施、电信基础设备和成像应用进行了优化。,1.2 TI DSP,TMS320C6000性能值 DSP Road Map：,1.2 TI DSP,TMS320C6000 浮点 DSP 概述： TMS320C67x 和 TMS320C672x DSP 提供业界最先进的 DSP C 编译器和汇编程序优化器以最大化效率和性能，并针对高性能音频应用进行了优化。

15、,1.2 TI DSP,TMS320C6000浮点 DSP Applied Fields： 混频器 音频合成器 仪器/放大器建模 音频会议和广播 生物辨识 数字成像 语音识别 语音分组,1.2 TI DSP,TMS320C6000 浮点 DSP Road Map：,2、TMS320系列的基本结构 1.哈佛结构。它不同于传统的冯.诺曼结构的并行体系结构，其主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间中，每个存储器独立编址，独立访问。系统中设计了程序总线和数据总线两条总线，从而使数据的吞吐率提高了一倍。,TMS320系列DSP芯片更在基本的哈佛结构上作了改进，一是允许数据存放在程序存储器中，并被算术

16、运算指令直接使用，增强了芯片的灵活性；二是指令存储在高速缓冲器中，当执行此指令时，不需要再从存储器中读取指令，节约了一个指令周期的时间；,2.流水线操作。TMS320系列处理器的流水线深度从2-6级不等，也就是说，处理器可以并行处理2-6条指令，每条指令处于流水线上的不同阶段。例如在一个三级流水线操作中，取指，译码和执行操作可以独立地处理，这可使指令执行能够完全重叠。这样就增强了处理器的处理能力。,3.专用的硬件乘法器。在一般形式的FIR滤波器中，乘法是DSP的重要组成部分。在TMS320系列中，由于具有专用的硬件乘法器，乘法可以在一个指令周期内完成。这样可以大量降低FIR的计算时间。,4.特殊的DSP指令。在TMS320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普通需要几条指令才可以实现功能，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。这样即