河南工业大学DSP课程论文

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1、Ti 公司 DSP 芯片特点、技术发展历程和现状及其应用实例分析一Ti 公司 DSP芯片的特点TI 公司自从 1982 年成功推出第一代 DSP 芯片 TMS32010 及其系列产 品后又相继推出了第二代，第三代直到目前的第六代，成为 DSP 生产商的代 表，生产的产品很多，还有了自己的一系列特色产品，其主要 DSP 系列产品的 特点如下：（1 ） DSP C2000 :具有很好的性能，将Flash存储器，高速A/D转换器 以及可靠的CAN模块等各种高级数字控制功能集成在一颗IC上，有强大的数 据处理和控制能力， 28x 是目前控制领域最高性能的处理器，具有精度高，速 度快，集成度高等特点，为

2、不同控制领域提供了高性能的解决方案。C2000系 列DSP是比8位或16位微控制器（MCU ）速度更快，更加灵活，功能更强， 面向控制的微处理器。（2）DSP C5000 :最低功耗，具有杰出的性能和优良的性价比，C5000 是专门针对消费类数字市场而设计的，尤其用于通信领域，并且功耗很小最低 功耗为0.33mA/MHz，可用于便携式产品，如数字随身听，GPS接收器，便携 式医疗设备， 3G 移动电话，数码相机等。（3）DSP C6000 :该系列有TI公司在1997年开始推出，采用TI的专 利技术VeloiTI和最新的超长指令结构，这使它有很强的处理能力，C6000是 处理能力非常强，易于采

3、用高级语言编程的DSP，定点及浮点DSP市场定位 在网络交换，图像处理，雷达信号处理等，64x的CPU运行速度超过1GHz , 为高端的应用提供了最佳解决方案。二.Ti公司技术发展历程自从20世纪70年代末80年代初DSP芯片诞生以来，DSP芯片得到了 飞速的发展。DSP芯片的高速发展，一方面得益于集成电路技术的发展，另一 方面也得益于巨大的市场。在近20年时间里，各种各样的DSP器件已相当丰 富。大大小小封装形式的 DSP 器件，已广泛应用在信号处理、通信、雷达等许 多领域。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。德州仪器 (TI(Texas Instr

4、uments) 是全球领先的数字信号处理与模拟 技术半导体供应商，亦是推动因特网时代不断发展的半导体引擎。 作为实时技 术的领导者， TI 正在快速发展，在无线与宽带接入等大型市场及数码相机和数 字音频等新兴市场方面， TI 凭借性能卓越的半导体解决方案不断推动着因特网 时代前进的步伐！嵌入式DSP处理器比较有代表性的产品是TI的TMS320系列和 Motorola的DSP56000系列。TMS320系列处理器包括用于控制的C2000系 列，移动通信的C5000系列，以及性能更高的C6000和C8000系列。 DSP56000 目前已经发展成为 DSP56000，DSP56100，DSP562

5、00 和 DSP56300等几个不同系列的处理器。另外PHILIPS公司今年也推出了基于可 重置嵌入式 DSP 结构低成本、低功耗技术上制造的 REAL DSP 处理器，特点 是具备双Harvard结构和双乘/累加单元，应用目标是大批量消费类产品。DSP 应用产品获得成功的一个标志就是进入产业化。在以往的二十年 中，这一进程在不断重复进行，只是周期在不断缩小。在数字信息时代，更多的新技术和新产品需要快速地推上市场，因此，DSP的产业化进程还是需要加 速进行。DSP应用产品获得成功的一个标志就是进入产业化。在以往的二十年 中，这一进程在不断重复进行，只是周期在不断缩小。在数字信息时代，更多 的新

6、技术和新产品需要快速地推上市场，因此，DSP的产业化进程还是需要加 速进行。TI的DSP产品系列发展历程：（1）TMS320C2000系列包括C24x和C28x系列。C24x系列建议使用LF24xx系列替代C24x系列，LF24xx系列的价格比C24x便宜，性能高于 C24x，而且LF24xxA具有加密功能。C28x系列主要用于大存储设备管理， 高性能的控制场合。（2）TMS320C3X系列包括C3x和VC33，主要推荐使用VC33。C3x 系列是TI浮点DSP的基础，不可能停产，但价格不会进一步下调。（3）TMS320C5X系列已不推荐使用，建议使用C24x或C5000系列替 代。（4）TM

7、S320C5000系列包括C54x和C55x系列。其中VC54xx还不 断有新的器件出现，如：TMS320VC5471（ DSP + ARM7 ）。C55x系列是TI 的第三代DSP，功耗为VC54xx的1/6，性能为VC54xx的5倍，是一个正在 发展的系列。C5000系列是目前TI DSP的主流DSP，它涵盖了从低档到中高 档的应用领域，目前也是用户最多的系列。(5 ) TMS320C6000 系列包括 C62xx、C67xx 和 C64xx。此系列是 TI 的高档DSP系列。其中C62xx系列是定点的DSP，系列芯片种类较丰富，是 主要的应用系列。C67xx系列是浮点的DSP，用于需要高

8、速浮点处理的领 域。C64xx系列是新发展，性能是C62xx的10倍。(6).OMAP系列是TI专门用于多媒体领域的芯片，它是C55 + ARM9，性能卓越，非常适合于手持设备、In ternet终端等多媒体应用。(7 ) TI的DaVinci (达芬奇)处理器系列基于TMS320C64x+? DSP内 核，还包括可升级、可编程的数字信号处理SoC、加速器和外设。达芬奇处理 器包括：TMS320DM3X、TMS320DM647/TMS320DM648、 TMS320DM643X、TMS320DM644x、TMS320DM646x 等系列。以 TMS320DM644X系列为例，该系列处理器是高度

9、集成的SoC ,基于ARM926 处理器和 TMS320C64X+ DSP 内核，包括 TMS320DM6446、 TMS320DM6443 和 TMS320DM6441 等处理器。三.Ti公司的发展现状TI公司的一系列DSP产品是当今世界上最具有影响的DSP芯片，而发展 至今也形成自己的特色产品，现在在不断的完善着自己的产品，不断的完善着 服务，所以发展至今形成了很多运用很广泛，很实用的产品，比如说有以下几 种:1. TMS320C2000TMS320C2000系列包括C24x和C28x系列。C24x系列建议使用 LF24xx系列替代C24x系列丄F24xx系列的价格比C24x便宜，性能高于

10、C24x, 而且LF24xxA具有加密功能。C28x系列主要用于大存储设备管理，高性能的控 制场合。2. TMS320C3xTMS320C3X系列包括C3x和VC33,主要推荐使用VC33。C3x系列是TI 浮点DSP的基础，不可能停产，但价格不会进一步下调。3. TMS320C5xTMS320C5X系列已不推荐使用，建议使用C24x或C5000系列替代。4. TMS320C5000TMS320C5000系列包括C54x和C55x系列。其中VC54xx还不断有新 的器件出现，如：TMS320VC5471( DSP + ARM7 )。C55x系列是TI的第三 代DSP，功耗为VC54xx的1/6

11、,性能为VC54xx的5倍,是一个正在发展的系 列。C5000系列是目前TI DSP的主流DSP,它涵盖了从低档到中高档的应用 领域,目前也是用户最多的系列。5. TMS320C6000TMS320C6000系列包括C62xx、C67xx和C64xx。此系列是TI的高档 DSP系列。其中C62xx系列是定点的DSP，系列芯片种类较丰富，是主要的应 用系列。C67xx系列是浮点的DSP,用于需要高速浮点处理的领域。C64xx系 列是新发展,性能是C62xx的10倍。6.OMAPOMAP系列是TI专门用于多媒体领域的芯片，它是C55 + ARM9,性能卓越, 非常适合于手持设备、In ternet

12、终端等多媒体应用。OMAP应用处理器提供各 种Cortex-A8内核组合、具有丰富多媒体功能的外设、OpenGL ES 2.0兼容 图形引擎、视频加速器和TMS320C64X+ DSP内核。模块化和可扩展的 OMAP35X评估模块（EVM）提供了当前在OMAP3503处理器（包括基于 2.6.22内核的OMAP3503 Linux板级支持包）上进行开发所需的所有组件。 OMAP35x处理器、OMAP-L1X处理器。四实例分析基于双DSP并行处理系统的硬件设计4.1 系统的功能描述并行处理系统是由一组处理单元组成,每个处理单元都具有自己的程序和数 据,并可以通过相互之间的通信与协作以更快的速度共

13、同完成一项大规模计算任 务的一套处理系统。该系统的主要目标是实现扩大系统性能,整个任务被分成若 干子任务,利用一个全局的操作系统来安排,控制和同步各个子任务的活动,这不 只是有效利用了某个或某些独立的系统部件,而是使得整个系统处于一个“平衡” 状态,即无论何时的工作负荷都可均匀地散布到所有系统部件中。所以,从理论上说,并行处理系统具有无限扩展和改进的能力。一般而言,在并行处理系统中（以主从式系统为例） ,主机控制从机的复位、运 行和挂起,从机在主机的控制下完成所分担的一部分工作。主机将从外部获得的 数据交由从机处理,而从机则将处理后的有关结果传递给主机,由主机将处理结果 发送至其他系统。并行处

14、理系统设计的主要目的是: 开发任务中的内在并行 性。所有任务都可能被散布到若干处理单元中去执行,以减少任务执行时间; 多个处理单元之间通过互相传送信息,来加强它们在任务执行时的相互合作。4.2基于双DSP并行处理系统的硬件设计4.2. 1双DSP主从式系统设计方案主从式DSP嵌入式系统结构是在典型DSP嵌入式系统基础之上，由两个DSP 共同工作。其中一个作为主处理器,另外一个为从处理器。笔者所设计的控制系统是基于双TMS320F2812芯片的结构。由一块DSP完成输入信号的采 样和滤波,另一块DSP则完成指令信号的计算和输出控制。图1给出了系统的 基本框图。整个系统由信号调理单元、A /D转换

15、单元、DSP实时信号采样处理单元、 后期数据处理及分析单元、人机接口单元等几个主要部分构成。从传感器传回的信号是一电流信号,因此在信号调理电路的入口端对地接 入一个电阻,将电流信号转变成电压信号,电压信号再经抗混叠滤波、隔离、放 大、电平移位、增益调整等信号调理，随后进入A /D芯片将模拟信号转换为数 字信号,然后通过1 /0总线进入数字信号处理器。数据采集通道如图2所示。作为从处理器的 DSP 实现对信号进行数字滤波、频率的测量以及采样频率 的调整和FFT运算,然后通过主机HP I把数据传递给主处理器进行进一步的分 析、存储、显示和上传通信等处理。由于采用了双DSP结构，这就保证了一个 DS

16、P 可以实现对信号的连续不间断采样,以达到事件记录、连续分析的要求,同 时另一个DPS可以实现对数据的后期处理和分析，提供相应的通信接口以实现 数据远传和系统组网和实现数据共享的需求。4.2. 2 TMS320F2812 介绍TMS320F2812是TI公司的一款用于控制的高性能、多功能、高性价比的 32位定点DSP芯片。这种芯片针对数字控制系统应用做了优化设计，具有增强 的电机控制外设、高性能的模数转换能力和通信接口,是到目前为止用于数字控 制领域性能非常好的 DSP 芯片。TMS320F2812系统组成包括：150MHz、每秒150x106条指令的低电压3. 3V CPU,片内存储器,中断管理模块，事件管理器模块，片内集成外围设备等。 F2812芯片中的事件管理器模块提供了强大的控制功能，特别适合运动控制和 电机控制等领域。F2812