《DSP应用技术高职 教学课件 ppt 作者 赵明忠 第1－4章 第1章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《DSP应用技术高职 教学课件 ppt 作者 赵明忠 第1－4章 第1章（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第1章 DSP及其应用概述,1.1 什么是DSP 1.2 DSP分类及应用 1.3 DSP系统的开发过程 习 题,1.1 什么是DSP,DSP从字面上来说即为“数字信号处理(DSP，Digital Signal Processing)”，也就是说将现实世界的模拟信号转换成数字信号，再用数学的方法来处理此数字信号，得到相应的结果。经典的数字信号处理有时域的信号滤波(如IIR、FIR)和频域的频谱分析(如FFT)。IIR、FIR和FFT归根结底为AiXi，即乘加运算。“数字信号处理”的关键在于研发一种处理器，对这种处理器从结构上进行优化，使其更适合于乘加运算，从而高速实现IIR、FIR和FFT等数
2、字信号处理。,美国TI公司从20世纪80年代初推出了第一款数字信号处理器TMS32010后，由此引发了一场“数字信号处理“革命。我们现在所说的DSP实际是指“数字信号处理器”，它是一种特别适合于进行数字信号处理的微处理器。它强调运算处理的实时性，因此除了具备普通微处理器所强调的高速运算和控制功能外，主要针对实时数字信号处理，在处理器结构、指令系统和数据流程上做了大的改动。其特点如下： (1) DSP芯片采用了数据总线和程序总线分离的哈佛结构及改进的哈佛结构，因此比传统处理器的冯诺依曼结构具有更高的指令执行速度。,(2) DSP芯片大多采用流水技术，即每条指令都由片内多个功能单元分别完成取指、译
3、码、取数和执行等多个步骤，从而在不提高时钟频率的条件下减少了每条指令的执行时间。 (3) 片内有多条总线可以同时进行取指令和多个数据存取操作，并且有辅助寄存器用于寻址，它们可以在寻址访问前或访问后自动修改内容，以指向下一个要访问的地址。 (4) DSP芯片大多带有DMA通道控制器和串行通信口等，配合片内总线结构，数据块传送速度会大大提高。,(5) 配有中断处理器和定时控制器，可以方便地构成一个小规模系统。 (6) 具有软、硬件等待功能，能与各种存取速度的存储器接口。 (7) 针对滤波、相关和矩阵运算等需要大量乘法累加运算的特点，DSP芯片大多配有独立的乘法器和加法器，使得在同一时钟周期内可以完
4、成乘、累加两个运算。 (8) 低功耗，DSP一般为0.54 W，而采用低功耗技术的DSP芯片只有0.1 W，可用电池供电。,正是DSP芯片的这些特点，使其运算速度要比通用微处理器(MPU)高。例如FIR滤波器的实现，每输入一个数据，对应每阶滤波器系数需要一次乘、一次加、一次取指和两次取数，有时还需要专门的数据移位操作。DSP芯片可以单周期完成乘加并行操作，以及34次数据存取操作，而普通MPU至少需要4个指令周期。因此，在相同的指令周期和片内指令缓存条件下，DSP运算程度是普通MPU运算速度的4倍以上。,1.2 DSP分类及应用,世界上主要DSP芯片供应商有TI公司、Motorola公司、NEC
5、公司、AT&T公司(现在的LUCENT公司)和AD公司等。其中TI公司是世界上最大的DSP芯片供应商，是全球数字信号处理技术的领导者。 按照DSP的用途来分，可分为通用型DSP芯片和专用型DSP芯片。通用型DSP芯片适合普通的DSP应用，如TI公司的一系列DSP芯片属于通用型DSP芯片。专用DSP芯片是为特定的DSP应用而设计的，更适合特殊的运算，如数字滤波、卷积和FFT。Motorola公司的DSP56200，Zoran公司的ZR34881，Inmos公司的IMSA100等就属于专用型的DSP芯片。,TI公司的通用型DSP芯片可归纳为四大系列，即TMS320C6000TMDSP平台、TMS3
6、20C5000 TMDSP平台、TMS320C2000 TMDSP平台和TMS320C3xTM DSP平台。以上系列简介如下。 1. TMS320C6000TM DSP平台(C6000TMDSP) 该平台融合了高性能硬件与丰富的开发资源，带来了低成本与低功耗，并能够提供高达720 MHz的时钟频率。该平台具有众多代码完全兼容的器件，由TMS320C64xTM与 TMS320C62xTM DSP定点生成以及TMS320C67xTM DSP浮点生成构成。其性能在定点可以达到12005760 MIPS，在浮点可以达到6001350 MFLOPS。,1) TMS320C64xTM DSP系列(定点)
7、(1) 规格: TMS320C64x DSP的高性能核心可提供高达1 GHz的可扩展性能; 业界中速度最快的DSP，性能高达720 MHz(5760 MIPS); C64xTM DSP与TI的C62xTM DSP在软件方面具有兼容性。,(2) 应用：DSL与调制解调器组、基站收发器、无线LAN、企业PBX、多媒体网关、宽带视频代码转换器、视频流服务器与客户机、高速扫描影像处理(RIP)引擎、网络相机。,(3) 特性： * 时钟频率可达300720 MHz, 指令执行速度可达24005760 MIPS，具有各种外设； TMS320C6411 DSP： * 256 KB字节L2内存。 TMS320
8、C6412 DSP： * 灵活的32位PCI、32位HPI或10/100 Mb以太网MAC； * 256 KB字节L2内存。, TMS320C6414 DSP： * 三个多信道缓冲串行端口(McBSP); * 32位主机端口接口(HPI)。 TMS320C6415 DSP： * 灵活的32位/33 MHz PCI或32位HPI; * 用于ATM(UTOPIA)或McBWSP的PHY接口。 TMS320C6416 DSP： * Viterbi译码的协处理器(VCP)以12.2 kb/s的速率支持超过350条语音信道； * Turbo译码的协处理器(TCP)以384 kb/s的速率支持35条数据信
9、道。,2) TMS320C62xTM DSP系列(定点)和TMS320C67xTM DSP系列(浮点)。 (1) 规格： 100%代码兼容DSP：定点C62xTM DSP为16位乘法、32位指令，浮点C67xTM DSP为32位指令、单/双倍精度； 四条数据内存存取(DMA)信道，带引导装入功能(带有16个信道的增强DMA，非常适用于C6211、C6711与C6713 DSP)； 高达7 MB的片上内存；, 两个多通道缓冲串行端口(McBSP)(三个用于C6202与C6203 DSP的McBSP)； 16位主机端口接口(HPI)(32位用于C6202、C6203与C6204 DSP的扩展总线)
10、； 两个32位定时器； 300 MHz时速率高达2400 MIPS(C6203 DSP)。 仅限C67x DSP： IEEE浮点格式； 频率高达225 MHz时达1350 MFLOPS； 两个新型的多信道音频串行端口(McASP)(C6713 DSP)可以支持12SI2S的16条立体声信道，并且兼容S/PDIF传输协议。,(2) 应用：调制解调器组、数字用户环路(xDSL)、无线基站、局用交换机、用户交换机(PBX)、数字影像、数字音频、呼叫处理、3D图形、话音识别、分组语音。 (3) 特性： C6000TM DSP平台VelociTITM高级VLIW结构； 每周期执行8条32位指令； 8个独
11、立的多用途单元以及32个32位寄存器； 业界最先进的DSPC编译程序以及汇编优化器可最大限度地提高效率及性能。,2. TMS320C5000TM DSP平台(C5000TMDSP) 该平台可提供20多种器件，包括OMAP5910处理器，其在单个芯片上集成了TMS320C55xTM DSP内核与TI 增强的ARM。C5000DSP平台是功耗敏感的系统设计人员的最佳选择，可以提供0.33 mA/MHz的低功耗以及高达600 MIPS的性能。 1) TMS320C55xTM DSP系列(定点) (1) 规格： C55xTM DSP内核可以为高达600 MIPS的性能提供300 MHz； 目前TMS3
12、20C5510 DSP已经开始投产，TMS320C5509 DSP可提供样片； 在整个C5000TM DSP平台上可实现软件兼容。,(2) 应用：功能丰富的便携产品，2G、2.5G、3G手机与基站，数字音频播放器，数码相机，电子图书，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。 (3) 特性：高级自动电源管理；可配置的空闲域，以延长电池寿命；缩短调制过程，从而加快产品上市进程。 C5501/C5502 DSP： * 300 MHz时钟频率； * 32/64 KB RAM、32 KB ROM； * 2个/3个多通道缓冲串行端口(McBSP)、I2C、通用定时器、看门狗
13、定时器、UART； * 16/32位EMIF。, C5509 DSP： * 144/200 MHz时钟频率； * 256 KB RAM，64 KB ROM； * 3个McBSP；I2C；看门狗定时器；通用定时器。 新型的C5509 DSP外设。USB 2.0全速(12 Mb/s)、10位ADC、实时时钟(RTC)、到MMC与SD的无缝媒体接口。,2) OMAP5910处理器 OMAP即开放多媒体应用平台(Open Multimedia Application Platform)。双内核OMAP5910处理器是在单个芯片上集成了TMS320C55xTM DSP内核及TI增强型ARM925。它能够
14、实现极高性能与低功耗的完美组合。这种独特的架构可以同时为DSP和ARM开发人员提供极具吸引力的解决方案，在融合了ARM的指令与控制功能的情况下，能够提供DSP的低功耗与实时信号处理功能。 将TI的软件开发支持、OMAP技术中心、OMAP开发人员网络、工具以及软件相结合，在联网环境中，OMAP5910处理器可以为那些需要嵌入式应用处理的设计人员所选择。这些应用范围非常广泛，从互联网应用到军事与政府移动系统，无所不含。,(1) 应用：因特网设备、增强型游戏、Webpad、销售点设备、医疗器件、业界专用PDA、远程信息、数字媒体处理、安全性、软件无线电。 (2) 特性：OMAP5910双内核处理器同
15、时包括。 150 MHz的TI增强ARM925微处理器： * 16 KB指令高速缓冲存储器以及8 KB数据缓冲器； * 数据与指令MMU； * 32位与16位指令集。, 150 MHz TMS320C55xTM DSP内核： * 24 KB指令高速缓冲存储器； * 160 KB SRAM； * 用于视频算法的硬件加速器。, 外设与片上资源： * 192 KB共享SRAM； * 用于SDRAM与闪存的2个16位内存接口； * 9通道系统DMA控制器； * LCD控制器； * USB 1.1主机与客户机； * MMC/SD卡接口； * 7个串行端口，外加3个UART； * 9个定时器； * 键盘接
16、口； * 小型、289引脚、12 mm12 mm(GZG)或9mm19 mm(GDY)MicroStar BGATM封装选项； * 一般工作功耗低于250 mW。, OMAP5910处理器支持： * Microsoft WindowsTM CE； * Linux； * Acelerated Technologies NucleusTM； * WindRiver Systems VxWorksTM； * TI DSP/BIOSTM。,3) C54xTM DSP系列(定点) (1) 规格: 16位定点DSP； 100 MIPS情况下，功耗低于60 mW； 提供30532 MIPS性能的单核与多核产品； 提供1.2 V、1.8 V、2.5 V、3.3 V与5 V版本； 3种断电模式； 全面的RAM与ROM配置； 自动缓冲串行端口； 多信道缓冲串行端口； 主机端口接口； 超薄封装(100、128、144与176引脚
