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1、第2章 TMS320C6000 DSP芯片概述数字信号处理器原理A西安邮电大学 通信与信息工程学院 2014年3月目目 录录第2章 TMS320C6000 DSP芯片概述 2.1 DSP芯片概述 2.1.1主要类类型 2.1.2 TI公司的DSP芯片 2.1.3 TI公司DSP芯片的命名规则规则 2.2 TMS320DM642 DSP芯片概况 2.2.1 DM642概述 2.2.2 DMS642的器件特性 2.2.3 DM642原理框图图 2.2.4 DM642的应应用领领域 本章学习目标本章学习目标 了解DSP芯片的分类; 了解TI公司的DSP芯片类型； 掌握TI公司芯片的命名规则； 掌握D
2、M642芯片的器件特性、原理框图； 了解DM642芯片的应用领域；n n知识要点知识要点： DM642的器件特性、原理框图。前前 言言u随着信息技术的高速发展，数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)的应用范围越来越广，普及率越来越高;uDSP的应用领域主要包括：图形图像领域（如图形变换、图像压缩、图像传输、图像增强、图像识别等）自动化控制领域（如导航和定位、振动分析、磁盘驱动、激光打印、机器人控制等）消费电子领域（如智能玩具、扫描仪、机顶盒、VCD/DVD、可视电话、传真机等）前前 言言 电子通信领域（如蜂窝电话、IP电话、无线调制解调器、数字语音嵌入等）
3、语音处理领域（如语音综合、语音增强、语音识别、语音编码等） 工业应用领域（如数字控制、机器人技术、在线监控等） 仪器仪表领域（如数字滤波器、函数发生器、瞬时分析仪、频谱分析仪、数据采集仪器等） 医疗器械领域（如诊断设备、助听器、病情监控器、心电图设备、超声设备等） 军事领域（如导弹制导、导航、雷达、保密通信等）2.1 DSP2.1 DSP芯片概述芯片概述2.1.1 2.1.1 主要类型主要类型 DSP芯片主要分为以下两大类： (1) (1) 专用专用DSPDSP芯片芯片 这类芯片被设计和加工成独立的电路模块，只能完成功能单一的任务； 它们的使用场合比较特殊，通常应用于高速信号处理环境中，如执行
4、FFT运算、数值滤波运算、卷积运算等； 专用DSP芯片通过硬件逻辑实现信号处理算法，而不是采用内部编程的方法； 这种机制保证了芯片的执行效率、提高了其运算速度； 专用DSP芯片在应用中无须程序设计。只要根据其功能设计外围电路即可。 2.1 DSP2.1 DSP芯片概述芯片概述2.1.1 2.1.1 主要类型主要类型 DSP芯片主要分为以下两大类： (2) (2) 通用可编程数字信号处理器通用可编程数字信号处理器 Programmable Digital Signal Processor；这类芯片通过嵌入内部的程序来调用自身的硬件资源；使用起来更加灵活，应用领域也更加广泛。2.1 DSP2.1
5、DSP芯片概述芯片概述l l DSPDSP与单片机之间的联系与区别：与单片机之间的联系与区别：u狭义上讲DSP是一种“更高”级别的单片机 它有着和单片机类似的输入输出引脚、定时器、计数器、外设接口、数据地址总线等，两者在功能组织方面存在着很多类似之处。 DSP和单片机在应用领城中也有重叠的区域，比如二者均可以用在自动控制、信号处理和通信等领域，它们在这些领域中所起的作用扮演的角色也类似。u 但是，从深层次上分析，DSP和单片机之间又存在本质上的不同，表现为以下几个方面：2.1 DSP2.1 DSP芯片概述芯片概述l l DSPDSP与单片机之间的联系与区别：与单片机之间的联系与区别：n n 硬
6、件资源方面的不同之处硬件资源方面的不同之处 DSPDSP具有较高的主频，具有较高的主频，DSPDSP主频一般为几百兆赫，单片机主频一般为几百兆赫，单片机的主频通常为几兆赫到几十兆赫，的主频通常为几兆赫到几十兆赫，DSPDSP主频远远高于单片主频远远高于单片机主频机主频 DSPDSP和单片机在主频上的差异决定了两者在处理数据速度和单片机在主频上的差异决定了两者在处理数据速度上的巨大差距上的巨大差距; ; 在硬件结构方面，在硬件结构方面，DSPDSP具有更多的数据总线和地址总线，具有更多的数据总线和地址总线，并行处理数据的能力更加强大，并行处理数据的能力更加强大，DSPDSP器件的数字信号处理器件
7、的数字信号处理功能表现尤为突出，功能表现尤为突出，TMS320DM642TMS320DM642强大的视频处理功能强大的视频处理功能就是一个典型的例子就是一个典型的例子。2.1 DSP2.1 DSP芯片概述芯片概述l l DSPDSP与单片机之间的联系与区别：与单片机之间的联系与区别：n n 处理事务能力方面的不同之处处理事务能力方面的不同之处 DSPDSP拥有强大且高效的硬件资源，其应用领域广、应用层拥有强大且高效的硬件资源，其应用领域广、应用层面高，面高，DSPDSP的应用范围已远远超越了单片机的应用范围；的应用范围已远远超越了单片机的应用范围； DSPDSP能够处理更加复杂的综合性事务，涉
8、及视频、音频、能够处理更加复杂的综合性事务，涉及视频、音频、网络、图形图像等多种领域。网络、图形图像等多种领域。n n 以上比较可帮助读者更好地理解以上比较可帮助读者更好地理解DSPDSP芯片的功能和芯片的功能和作用。应用系统使用作用。应用系统使用DSPDSP芯片还是单片机应视具体芯片还是单片机应视具体环境和要求而定，尽管环境和要求而定，尽管DSPDSP芯片拥有较高的运算速芯片拥有较高的运算速度，但度，但DSPDSP电路系统设计复杂，研发成本高，所以电路系统设计复杂，研发成本高，所以并不是所有的场合都适合选用并不是所有的场合都适合选用DSPDSP芯片芯片。 2.1 DSP2.1 DSP芯片概述
9、芯片概述l l DSPDSP的主要生产厂商的主要生产厂商 DSP芯片的生产厂家很多，类型多样，主要的产品如表2-1所示 2.1 DSP2.1 DSP芯片概述芯片概述2.1.2 TI2.1.2 TI公司的公司的DSPDSP芯片芯片 TI公司是DSP芯片的主要生产厂家之一； 该公司研发出多款高性能的DSP产品，例如： 定点型DSP芯片C1x、C2x、C2xx、C5x、C54x和C6x等； 浮点型DSP芯片C3x、C4x、C67x等； 多处理器型DSP芯片C8x等。 从DSP芯片出现的先后顺序来看，TT公司的DSP产品主要经历了7个发展阶段，如表2-2所示： 2.1 DSP2.1 DSP芯片概述芯片
10、概述u TT公司的DSP产品的7个发展阶段：2.1 DSP2.1 DSP芯片概述芯片概述u TT公司的DSP产品的7个发展阶段：2.1 DSP2.1 DSP芯片概述芯片概述u TT公司的DSP产品的7个发展阶段：2.1 DSP2.1 DSP芯片概述芯片概述u从功能上来划分，TI公司的DSP芯片主要包括如下4个系列： TMS320C2000 TMS320C3000 TMS320C5000 TMS320C60002.1 DSP2.1 DSP芯片概述芯片概述uMS320C2000系列DSP芯片： 硬件结构更多地考虑了工业应用环境，适合在机电控制、电力电子系统中应用，如照明控制、光纤网络、工业自动化等
11、相关产品。uTMS320C3000系列DSP芯片： 适合在数字音频、激光打印机、扫描仪、读码器、视频会议、工业自动化、机器人和伺服控制产品中应用。 2.1 DSP2.1 DSP芯片概述芯片概述uTMS320C5000系列DSP芯片： 适合通信设备的开发，如媒体播放器、3G电话、电子图书、无线Modem、GPS接收装置、指纹识别系统等；uTMS320C6000系列DSP芯片： 硬件结构功能强大，适用于高速信号处理设备中，如图像图形处理、无线网络、多媒体网关、宽带视频转换器、视频主/从模式服务器和网络相机等。2.1.3 TI2.1.3 TI公司公司DSPDSP芯片的命名规则芯片的命名规则uTI公司
12、的DSP芯片类型多样，在选择DSP芯片时一定要仔细辨别芯片表面的标识，以免选错器件；u以TMS32OC6412型DSP芯片为例，介绍TI公司DSP芯片的命名规则，TMS320C6412芯片的符号含义如下： 2.1.3 TI2.1.3 TI公司公司DSPDSP芯片的命名规则芯片的命名规则2.1.3 TI2.1.3 TI公司公司DSPDSP芯片的命名规则芯片的命名规则2.1.3 TI2.1.3 TI公司公司DSPDSP芯片的命名规则芯片的命名规则2.1.3 TI2.1.3 TI公司公司DSPDSP芯片的命名规则芯片的命名规则2.2.2 2 TMS320DM642 DSPTMS320DM642 DS
13、P芯片概况芯片概况 前言前言uTMS320DM642是TI公司于2003年左右推出的一 款32位定点DSP芯片，主要面向数字媒体，属于C6000系列DSP芯片; uDM642保留了C64x原有的内核机构及大部分外设的基础上增加了3个双通道数字视频口，可同时处理多路数字视频流。2.2.2 2 TMS320DM642 DSPTMS320DM642 DSP芯片概况芯片概况 2.2.1 DM6422.2.1 DM642概述概述uTMS320C64x DSP芯片（包括TMS320DM642的装置）是TMS320C6000 DSP平台上具有最高性能的定点DSP；uTMS320DM642 (DM642)是基
14、于由德州仪器（TI）开发的超长指令字(VLIW)结构，因而DM642芯片是数字媒体应用的最优选择。2.2.2 2 TMS320DM642 DSPTMS320DM642 DSP芯片概况芯片概况 2.2.1 DM6422.2.1 DM642概概述述uDM642 在主频720MHz 下处理速度达到5760MIPS，C64x DSP核具有64个32位字长的通用寄存器和8 个独立的功能单元;uDM642 每周期能够提供4个16位MACs，每秒可提供2880百万个MACs，或者8个8位MACs，每秒5760M MACs。DM642的结结构框图图The PCI peripheral is muxed wit
15、h the HPI(32/16), EMAC,and MDIO peripherals. The Video Port 0 (VP0) peripheral is muxed with the McBSP0 peripheral and the McASP0 control pins. The Video Port 1 (VP1)peripheral is muxed with the McBSP1 peripheral and the McASP0 data pins. 2.2.2 2 TMS320DM642 DSPTMS320DM642 DSP芯片概况芯片概况 2.2.1 DM642 2.
16、2.1 DM642概述概述u DM642具有一个两层的缓存结构和一个强大且多样的外设设备；第一层的程序缓存（L1P）是一个128比特的直接映射缓存，第一层的数据缓存（L1D）是一个128比特的2路组相连高速缓存；第二层的存储器/缓存(L2)是由被程序和数据空间共享的2兆比特的存储空间组成；第二层的存储器可以由映射存储器、缓存或由二者混合组成。2.2.2 2 TMS320DM642 DSPTMS320DM642 DSP芯片概况芯片概况 2.2.1 DM6422.2.1 DM642概述概述uDM642外围设备包括： 3个可配置的视频端口； 1个10/100 Mb/s的以太网媒体访问控制（EMAC）； 1个管理数据输入/输出(MDIO)模块； 1个VCXO内插控制端口(VIC)； 1个多通道缓冲音频串口(McASP0)； 1个集成电路接口模块； 2个多通道缓冲穿行端口(McBSPs)；2.2.2 2 TMS320DM642 DSPTMS320DM642 DSP芯片概况芯片概况 2.2.1 DM6422.2.1 DM642概述概述3个32比特的通用定时器；1个用户可以配置的16比特或32比特的
