应电12级DSP第一章概论

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1、DSP原理与应用应电12级第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用2 2n n张松林张松林n n实字实字4 4号楼号楼502502n n n1346224003013462240030第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用3 3n n前导课程前导课程:高等数学高等数学,单片机原理单片机原理, 信号与系信号与系统统,数字信号处理等数字信号处理等n n理论教学：理论教学：40学时学时n n实验：实验：20学时学时第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用4

2、 4n nDSP与DSP技术 DSPDSP(Digital (Digital Signal Signal Processing)-Processing)-数数字字信信号号处处理理的理论和方法。的理论和方法。 DSPDSP(Digital (Digital Signal Signal Processor)-Processor)-用用于于数数字字信信号号处理的可编程微处理器。处理的可编程微处理器。 DSPDSP技术技术(Digital Signal Process)-(Digital Signal Process)-是利用专门或是利用专门或通用数字信号处理芯片，通过数字计算的方法对信通用数字信号处

3、理芯片，通过数字计算的方法对信号进处理的方法与技术。号进处理的方法与技术。 第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用5 5处理器的发展方向n n上个世纪70年代，大规模集成电路的发展导致了微处理器的产生n nGPP（General-Purpose Processor）n nMCU（Single Chip Microcomputer）n n （Micro Controller Unit ）n nDSP（Digital Signal Processor）第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用6 6 l

4、 l信息化的基础是数字化信息化的基础是数字化信息化的基础是数字化信息化的基础是数字化l l数字化的核心技术之一是数字信号处理数字化的核心技术之一是数字信号处理数字化的核心技术之一是数字信号处理数字化的核心技术之一是数字信号处理l l数字信号处理的任务，特别是实时处理的任务，数字信号处理的任务，特别是实时处理的任务，数字信号处理的任务，特别是实时处理的任务，数字信号处理的任务，特别是实时处理的任务，在很大程度上需要由在很大程度上需要由在很大程度上需要由在很大程度上需要由DSPDSP器件或以器件或以器件或以器件或以DSPDSP为核心为核心为核心为核心的的的的ASICASIC（专用集成电路）来完成（

5、专用集成电路）来完成（专用集成电路）来完成（专用集成电路）来完成l lDSPDSP技术已成为人们日益关注的并得到迅速发技术已成为人们日益关注的并得到迅速发技术已成为人们日益关注的并得到迅速发技术已成为人们日益关注的并得到迅速发展的前沿技术展的前沿技术展的前沿技术展的前沿技术第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用7 7移动通信系统移动通信系统第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用8 8第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用9 9手机已不仅仅是通话的

6、工具手机已不仅仅是通话的工具4G第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用1010第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用1111VOIPVoIP（Voice over Internet Protocol）简而言之就是将模拟声音讯号(Voice)数字化，以数据封包(Data Packet)的型式在 IP 数据网络 (IP Network)上做实时传递。 VoIP最大的优势是能广泛地采用Internet和全球IP互连的环境，提供比传统业务更多、更好的服务。 通话质量受到网络好坏的影停电时候无法使用清晰度

7、与传统的固话有差距存在被偷听偷录的风险 VoIP是一种以IP电话为主，并推出相应的增值业务的技术。 VoIP最大的优势是能广泛地采用Internet和全球IP互连的环境，提供比传统业务更多、更好的服务。VoIP相对比较便宜。为什么？ VoIP电话不过是互联网上的一种应用。网络电话不受管制。因此，从本质上说，VoIP电话与电子邮件，即时讯息或者网页没有什么不同，它们均能在经过了互联网连接的机器间进行传输。这些机器可以是电脑，或者无线设备，比如手机或者掌上设备等等。 第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用1212HFC（Hybrid Fiber-C

8、oaxial）综合数字服务宽带网接入技术综合数字服务宽带网接入技术 HFC即Hybrid FiberCoaxial的缩写，是光纤和同轴电缆相结合的混合网络。HFC通常由光纤干线、同轴电缆支线和用户配线网络三部分组成，从有线电视台出来的节目信号先变成光信号在干线上传输；到用户区域后把光信号转换成电信号，经分配器分配后通过同轴电缆送到用户。它与早期CATV同轴电缆网络的不同之处主要在于，在干线上用光纤传输光信号，在前端需完成电光转换，进入用户区后要完成光电转换。 HFC的主要特点是：传输容量大，易实现双向传输，从理论上讲，一对光纤可同时传送150万路电话或2000套电视节目；频率特性好，在有线电视

9、传输带宽内无需均衡；传输损耗小，可延长有线电视的传输距离，25公里内无需中继放大；光纤间不会有串音现象，不怕电磁干扰，能确保信号的传输质量。 第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用1313ADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line)非对称的数字用户线非对称的数字用户线第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用1414数字照相机数字照相机第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用1515数字相机框图第一章：绪论第一章：绪

10、论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用1616汽车多媒体系统汽车多媒体系统第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用1717存储器存储器第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用1818第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用1919家庭影院家庭影院第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用2020飞机驾驶模拟器飞机驾驶模拟器第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业D

11、SPDSP原理及应用原理及应用2121全球定位系统全球定位系统（GPS）第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用2222雷达雷达/声纳声纳第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用2323巡航导弹巡航导弹第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用2424F117发射激光制导灵巧炸弹发射激光制导灵巧炸弹第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用2525美国海军美国海军EP-3EP-3电子侦察机电子侦察机第一章：绪

12、论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用2626n n20012001年年4 4月月1 1日，美国一架海军日，美国一架海军EP-3EP-3侦察机在中国侦察机在中国海南岛东南海域上空活动，中方两架军用飞机对海南岛东南海域上空活动，中方两架军用飞机对其进行跟踪监视。上午其进行跟踪监视。上午9 9时时0707分，当中方飞机在海分，当中方飞机在海南岛东南南岛东南104104公里处飞行时，美机突然向中方飞机公里处飞行时，美机突然向中方飞机转向，其机头和左翼与中方一架飞机相撞，致使转向，其机头和左翼与中方一架飞机相撞，致使中方飞机坠毁，飞行员王伟失踪。美机未经中方中方

13、飞机坠毁，飞行员王伟失踪。美机未经中方允许，进入中国领空，并于允许，进入中国领空，并于9 9时时3333分降落在海南岛分降落在海南岛陵水机场。陵水机场。n n具体见具体见相关资料相关资料 第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用272720012001年年4 4月月9 9日，美国间谍卫星拍摄日，美国间谍卫星拍摄的陵水机场的照片的陵水机场的照片第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用2828图像识别图像识别第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用2929

14、图像鉴别图像鉴别第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用3030还可以举出很多例子还可以举出很多例子l l医院用的医院用的B超、超、CT、核磁共振、核磁共振l l卫星遥感遥测卫星遥感遥测l l天气预报、地震预报、地震探矿天气预报、地震预报、地震探矿l l风洞试验风洞试验l l数字化士兵、数字化战争数字化士兵、数字化战争l l.l lDSP的应用领域取决于设计者的想象空的应用领域取决于设计者的想象空间间第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用3131数字化决定未来数字化决定未来l l程控交换机取代模拟

15、交换机程控交换机取代模拟交换机l lGSM和和CDMA取代模拟移动通信系统取代模拟移动通信系统l l数字相机普及，胶卷行业和洗印业数字相机普及，胶卷行业和洗印业l l数字化电视将取代模拟电视数字化电视将取代模拟电视 . . .l l从根本上说，以计算机为中心的技术革命正从根本上说，以计算机为中心的技术革命正在改变着工业、农业、科学技术、教育、国在改变着工业、农业、科学技术、教育、国防的面貌，正在改变人们的生活习惯乃至思防的面貌，正在改变人们的生活习惯乃至思维习惯维习惯第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用3232信号处理的发展信号处理的发展现代

16、信号处理的标志现代信号处理的标志 傅立叶变换（傅立叶变换（19世纪初叶）世纪初叶）第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用3333信号处理的发展信号处理的发展信号分析信号分析：加深对信号特性的了解加深对信号特性的了解 例例：a. 用频谱仪分析信号，了解其频谱分用频谱仪分析信号，了解其频谱分布、噪声、杂散等布、噪声、杂散等b. 技术监督部门用以检查商品质量的技术监督部门用以检查商品质量的各种手段各种手段第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用3434信号处理的发展信号处理的发展 信号处理：信号处理：改

17、变信号的某些性能改变信号的某些性能例例：a. 信号的编码信号的编码/ /解码解码, ,调制调制/ /解调解调, ,压压缩缩/ /解压解压, ,扩频扩频/ /解扩等解扩等b. 电视信号的调制是信号处理的杰电视信号的调制是信号处理的杰作（调频的伴音副载频，彩色副作（调频的伴音副载频，彩色副载频，残留边带调制）载频，残留边带调制）第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用3535为什么要采用数字信号处理为什么要采用数字信号处理（1）灵活性 模拟处理系统模拟处理系统：修改硬件设计，修改硬件设计，或调整硬件参数。或调整硬件参数。 数字处理系统数字处理系统：改

18、变软件设置。改变软件设置。 例例：模拟滤波器，数字滤波器，模拟滤波器，数字滤波器，自适应滤波器自适应滤波器第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用3636为什么要采用数字信号处理为什么要采用数字信号处理（2）精度 模拟处理系统模拟处理系统：元器件精度元器件精度 数字处理系统数字处理系统：A/D的位数和计算的位数和计算机字长，算法机字长，算法第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用3737为什么要采用数字信号处理为什么要采用数字信号处理（3）可靠性和可重复性 模拟系统模拟系统：受环境温度、湿度、噪受环

19、境温度、湿度、噪声、电磁场等的干扰和影响大声、电磁场等的干扰和影响大 数字系统数字系统：可靠性和可重复性好可靠性和可重复性好第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用3838可重复性可重复性第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用3939抗噪声干扰抗噪声干扰第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用4040为什么要采用数字信号处理为什么要采用数字信号处理（4）大规模集成 模拟系统模拟系统：尽管已有一些模拟集：尽管已有一些模拟集成电路，但品种较少、集成度不高

20、、成电路，但品种较少、集成度不高、价格较高价格较高 数字系统数字系统：DSP 体积小、功能强、体积小、功能强、功耗小、一致性好、使用方便、性功耗小、一致性好、使用方便、性能能/价格比高价格比高第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用4141模拟信号处理是不可缺少的模拟信号处理是不可缺少的（5）实时性 模拟系统模拟系统：除开电路引入的延时外，：除开电路引入的延时外，处理是实时的处理是实时的 数字系统数字系统：由计算机的处理速度决：由计算机的处理速度决定定第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用4242

21、模拟信号处理是不可缺少的模拟信号处理是不可缺少的（6）高频信号的处理 模拟系统模拟系统：可以处理包括微波毫米：可以处理包括微波毫米波乃至光波信号波乃至光波信号 数字系统数字系统：按照奈奎斯特准则的要：按照奈奎斯特准则的要求，受求，受S/H、A/D和处理速度的限制和处理速度的限制第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用4343模拟信号处理是不可缺少的模拟信号处理是不可缺少的（7）模拟与数字信号的转换 现实世界的信号绝大多数是模拟的现实世界的信号绝大多数是模拟的（温度、速度、压力等），转换成的（温度、速度、压力等），转换成的电信号也是模拟的（电流、电

22、压等）。电信号也是模拟的（电流、电压等）。要实现数字处理，就必须进行转换。要实现数字处理，就必须进行转换。第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用4444DSP信号流图信号流图第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用4545数字信号处理方案数字信号处理方案第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用4646第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用4747第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业

23、DSPDSP原理及应用原理及应用4848市场对市场对DSP工程师的需求急剧增大工程师的需求急剧增大第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用4949n n2. CPU、MCU、DSP区别与联系 2020世世纪纪7070年年代代微微处处理理器器问问世世以以来来，一一直直沿沿着着3 3个个方方向向发发展展。这这三三类类微微处处理理器器各各有有其其特特点点。虽虽然然在在技技术术上上不不断断借借鉴鉴和和交交融融，但但又又有有各各自自不不同同的的应应用领域。用领域。 CPUCPU：微型计算机中央处理器。（如：奔腾等）：微型计算机中央处理器。（如：奔腾等） M

24、CUMCU：单片微型计算机（如：单片微型计算机（如MCS-51MCS-51，MCS-96MCS-96等）等） DSPDSP：可编程的数字信号处理器。：可编程的数字信号处理器。 第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用5050n n3. DSP技术发展的两个领域n n理理论论：数数字字信信号号处处理理的的理理论论和和方方法法近近年年来来得得到到迅迅速速的的发发展展，为为各各种种实实时时处处理理的的应应用用提提供供了了方方法法基基础础。如如：声声音音图图像压缩编码，加密解密，调制解调，智能天线。像压缩编码，加密解密，调制解调，智能天线。n n应应用用

25、：为为了了满满足足市市场场需需求求，随随着着微微电电子子科科学学与与技技术术的的进进步步，DSPDSP的的性性能能在在迅迅速速提提高高。如如：时时钟钟频频率率达达到到1.1GHZ1.1GHZ；处处理理速速度度每每秒秒9090亿亿次次，3232位位浮浮点点运运算算，吞吞吐吐率率达达到到2Gbit/s2Gbit/sn n两者关系两者关系：理论推动了应用，应用促进理论的发展。：理论推动了应用，应用促进理论的发展。第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用5151n n4. DSP的理论基础n n 它它以以众众多多的的经经典典理理论论体体系系作作为为自自己

26、己的的理理论论基基础础，同时它又是同时它又是新兴学科新兴学科理论基础。理论基础。n n 经经典典理理论论体体系系：微微积积分分，概概率率统统计计，随随机机过过程程，数值分析，网络理论，通信理论，控制论。数值分析，网络理论，通信理论，控制论。n n 新兴学科：人工智能，模拟识别，神经网络。新兴学科：人工智能，模拟识别，神经网络。 第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用5252n n5. DSP5. DSP的实现方法的实现方法PC机软件实现。（ C语言、MATLAB语言等）主要用于DSP算法的模拟与仿真，验证算法的正确性和性能。优点是灵活方便，缺点

27、是速度较慢。 PC机+专用处理机。专用性强，应用受到很大的限制，不便于系统的独立运行。 通用单片机（51、96系列等）适用于简单的DSP算法，完成一些不太复杂的数字信号处理任务，如数字控制等。专用DSP芯片。（特殊功能：如：FFT、数字滤波、卷积、相关等算法）这种芯片将相应的信号处理算法在芯片内部用硬件实现，无须进行编程。处理速度极高，但专用性强，应用受到限制。 通用可编程DSP芯片。具有更加适合于数字信号处理的软件和硬件资源，可用于复杂的数字信号处理算法，特点是灵活、速度快，可实时处理第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用5353n n6.

28、DSP系统的特点（与模拟信号处理系统相比）接口简单、方便接口简单、方便。电气特性简单，数据流采用标准协议。电气特性简单，数据流采用标准协议。精精度度高高、抗抗干干扰扰能能力力强强，稳稳定定性性好好。仅仅受受量量化化误误差差，有有限限字字长长影影响，信噪比高，器件性能影响小。响，信噪比高，器件性能影响小。编编程程方方便便、易易于于实实现现复复杂杂算算法法（含含自自适适应应算算法法）。DSPDSP芯芯片片提提供供高速计算平台，可实现复杂的信号处理。高速计算平台，可实现复杂的信号处理。 可可程程控控。当当系系统统的的功功能能和和性性能能发发生生改改变变时时，不不需需要要重重新新设设计计、装装配、调试

29、。如：数字滤波：低通、高通、带通配、调试。如：数字滤波：低通、高通、带通。 软件无线电：不同工作模式电台通信。软件无线电：不同工作模式电台通信。 虚拟仪器：滤波器、频谱仪等。虚拟仪器：滤波器、频谱仪等。 集成方便集成方便。因为。因为DSPDSP芯片内除芯片内除DSPDSP芯片还有一定的外围电路。芯片还有一定的外围电路。第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用54541.2 1.2 可编程可编程DSPDSP芯片芯片 n n1. DSP1. DSP芯片的结构特点芯片的结构特点 （1 1） 改进的哈佛结构改进的哈佛结构 第一章：绪论第一章：绪论应用电子

30、技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用5555 （2）多总线结构 多总线结构可以保证在一个机器周期内多次访问程序空间和数据空间。 如：TMS320C54x内部有P、C、D、E 4条总线(每条总线又包括地址总线和数据总线)，可以在一个机器周期内从程序存储器取1条指令、从数据存储器读2个操作数和向数据存储器写1个操作数，大大提高了DSP的运行速度。第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用5656 （3 3） 流水线技术流水线技术 DSPDSP处处理理器器流流水水线线技技术术是是将将各各指指令令的的各各个个步步骤骤重重叠叠起起来来执执

31、行行，而而不不是是一一条条指指令令执执行行完完成成之之后后，才才开开始始执执行行下一条指令。下一条指令。第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用5757 （4）多处理单元 DSP内部一般包括多个处理单元，如算术逻辑运算单元(ALU)、辅助寄存器运算单元(ARAU)、累加器(ACC)及硬件乘法器(MUL)等。它们可以在一个指令周期内同时进行运算。 多处理单元结构，特别适用于大量乘加操作的矩阵运算、滤波、FFT、Viterbi译码等。第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用5858 （5）指令周期短、功

32、能强 采采用用4 4 m m NMOSNMOS制制造造工工艺艺，其其运运算算速速度度为为5MIPS 5MIPS ( (每秒执行百万条指令每秒执行百万条指令) )。 采采用用亚亚微微米米CMOSCMOS制制造造工工艺艺，其其运运行行速速度度更更快快。TMS320C54xTMS320C54x：运运行行速速度度可可达达100MIPS100MIPS。TMS320C6203TMS320C6203的的 时时 钟钟 为为 300MHz300MHz， 运运 行行 速速 度度 达达 到到2400MIPS2400MIPS。 DSPDSP指指令令功功能能强强大大，一一条条特特殊殊指指令令可可完完成成十十分分复复杂杂

33、的的功功能能。如如：TMS320C54xTMS320C54x中中的的FIRSFIRS和和LMSLMS指指令令，分分别用于系数对称的别用于系数对称的FIRFIR滤波器和滤波器和LMSLMS算法算法。 第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用5959 （6） 运算精度高 早期DSP的字长为8位，后来逐步提高到16位、24位、32位。为防止运算过程中溢出，有的累加器达到40位。 浮 点 DSP提 供 了 更 大 的 动 态 范 围 ， 如TMS320C3x、TMS320C4x、ADSP21020等。 第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术

34、专业DSPDSP原理及应用原理及应用6060 （7 7）丰富的外设）丰富的外设 片内具有主机接口片内具有主机接口(HPI)(HPI)， 直接存储器访问控制器直接存储器访问控制器(DMAC)(DMAC)， 外部存储器扩展口，外部存储器扩展口， 串行通信口，串行通信口， 中断处理器，中断处理器， 锁相环时钟产生器锁相环时钟产生器 测绘访问口（实现符合测绘访问口（实现符合IEEE 1149.1IEEE 1149.1标准在片仿真）标准在片仿真）第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用6161 （8）功耗低 一般DSP芯片功耗为0.54W。 采用低功耗技术

35、的DSP芯片只有0.1W，（电池供电） 如：TMS3205510仅0.25mW，特别适用于便携式数字终端。 第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用6262DSP最重要的特点： 特殊的内部结构、强大的信息处理能力及较高的运行速度。 DSP芯片是高性能系统的核心: DSP能实时处理大量数据，特别是在声音、图像等不允许时间延迟领域的应用十分理想。 如：DSP已成了全球70%数字电话的“心脏”，同时DSP在网络领域也有广泛的应用。第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用6363n n2. DSP芯片的分类

36、 （1） 按用途分类 通用型通用型DSPDSP芯片（芯片（本课程主要讨论的芯片）本课程主要讨论的芯片） 一一般般指指可可以以用用指指令令编编程程的的DSPDSP芯芯片片，适适合合普普通通的的DSPDSP应应用，如用，如TITI公司的一系列公司的一系列DSPDSP芯片属于通用型芯片属于通用型DSPDSP芯片。芯片。 专用型专用型DSPDSP芯片芯片 为为特特定定的的DSPDSP运运算算而而设设计计，如如数数字字滤滤波波、卷卷积积和和FFTFFT等等，通通过过加加载载数数据据、控控制制参参数数或或在在管管脚脚上上加加控控制制信信号号的的方方法法使使 其其 具具 有有 有有 限限 的的 可可 编编

37、程程 能能 力力 。 如如 MotorolaMotorola公公 司司 的的DSP56200DSP56200。 第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用6464n n2. DSP芯片的分类 （2 2） 按数据格式分按数据格式分 定点定点 DSPDSP 数数据据以以定定点点格格式式工工作作的的DSPDSP芯芯片片称称为为定定点点DSPDSP芯芯片片，该该芯芯片片简简单单、成成本本较低。两种基本表示方法：较低。两种基本表示方法： 整数表示方法：整数表示方法：主要用于控制操作、地址计算和其他非信号处理的应用。主要用于控制操作、地址计算和其他非信号处理的

38、应用。 小小数数表表示示方方法法：主主要要用用于于数数字字和和各各种种信信号号处处理理算算法法的的计计算算中中。定定点点表表示示并并不不意味着一定是整数表示意味着一定是整数表示。浮点浮点 DSPDSP 数数据据以以浮浮点点格格式式工工作作的的DSPDSP芯芯片片称称为为浮浮点点DSPDSP芯芯片片，该该芯芯片片运运算算精精度度高高、运行速度快。运行速度快。 浮浮点点数数在在运运算算中中，表表示示数数的的范范围围由由于于其其指指数数可可自自动动调调节节，因因此此可可避避免免数数的规格化和溢出等问题。但浮点的规格化和溢出等问题。但浮点DSPDSP一般比定点一般比定点DSPDSP复杂，成本较高。复杂

39、，成本较高。 第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用6565n n3. DSP芯片的发展及趋势 （1） DSP芯片的发展历程 1978年 第一片DSP诞生S2811(Microsystems公司AMI子公司) 1986年以来得到突飞猛进的发展。 现今：生产DSP厂家80多个，品种300多种。TI公司市场份额：60%；AD公司市场份额：15%；Motorola市场份额：10%；Lucent市场份额：5%； 第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用6666第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电

40、子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用6767ANALOG DEVICES AND INTEL TO DEVELOP DIGITAL SIGNAL PROCESSING TECHNOLOGYSANTA CLARA, Calif. (Feb. 3, 1999) - Intel SANTA CLARA, Calif. (Feb. 3, 1999) - Intel Corporation and Analog Devices, Inc. Corporation and Analog Devices, Inc. announced today that they have signed annou

41、nced today that they have signed a joint development agreement to a joint development agreement to design a Digital Signal Processing (DSP) design a Digital Signal Processing (DSP) core architecture, which will result in a core architecture, which will result in a fixed-point, low-power DSP core ide

42、al fixed-point, low-power DSP core ideal for processing for processing video, image, voice and video, image, voice and data in emerging embedded data in emerging embedded communications and internet communications and internet appliancesappliances.第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用6868第一章：

43、绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用7474（2） TI公司DSP芯片简介 第一代：TMS32010及其系列产品（1

44、982年） 第二代：TMS32020、TMS320C25/C26/C28 第三代：TMS320C30/C31/C32， 第四代：TMS320C40/C44， 第五代：TMS320C50/C51/C52/C53/C54和集多个DSP于一体的高性能DSP芯片TMS320C80/C82等 第六代：TMS320C62x/C67x等。 第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用7575（3 3）国内国内DSPDSP的发展的发展概况概况 19831983年引进（年引进（TMS32010TMS32010） 我我国国DSPDSP产产品品主主要要来来自自海海外外。T

45、ITI公公司司的的产产品品约约占占国国内内DSPDSP市市场场的的90%90%，其其余余为为LucentLucent、ADAD、MotorolaMotorola、ZSPZSP和和NECNEC等公司。等公司。 现现状状：DSPDSP开开发发工工具具 / / DSPDSP硬硬件件平平台台开开发发 / / DSPDSP应应用软件开发用软件开发 国内较知名的公司：北京国内较知名的公司：北京“ “闻亭闻亭” ”、“ “合众达合众达” ”等。等。第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用7676 国内引入的主流产品： TMS320F2407(电机控制) TMS

46、320C5409(信息处理) TMS320C6201(图像处理) 第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用7777n n4. DSP4. DSP芯片的应用芯片的应用 通用数字信号处理通用数字信号处理：滤波、自适应、卷积、：滤波、自适应、卷积、FFTFFT、希伯特变换、频谱分析等；、希伯特变换、频谱分析等；语音识别与处理语音识别与处理：语音编码：语音编码 / / 会议会议 / / 识别识别 / / 信箱等；信箱等；图图形形 / / 图图像像处处理理：二二维维 / / 三三维维图图形形变变换换、模模式式识识别别、图图像像识识别别、电电子子地地图图、机

47、机器人视觉等；器人视觉等；仪器仪表仪器仪表：函数发生器、数据采集等；：函数发生器、数据采集等； 自动控制自动控制：机器人控制、发动机控制、升空作业等；：机器人控制、发动机控制、升空作业等；医学工程医学工程：心：心/ /脑电图、监护、超声、脑电图、监护、超声、X X射线扫描等；射线扫描等；家用电器家用电器：HDTV(HDTV(高清度电视高清度电视) )、高保真音响、数字电话、电子玩具等；、高保真音响、数字电话、电子玩具等；通通信信：纠纠错错编编/ /译译码码、自自适适应应均均衡衡、回回波波抵抵消消、同同步步、分分集集接接收收、数数字字调调制制/ /解解调、扩频通信、软件无线电等；调、扩频通信、软

48、件无线电等； 计算机计算机：阵列处理器、图形加速器、工作站和多媒体计算机等。：阵列处理器、图形加速器、工作站和多媒体计算机等。国国防防军军事事：雷雷达达与与声声呐呐信信号号处处理理、导导航航、导导弹弹制制导导、保保密密通通信信、全全球球定定位位、电电子对抗、情报收集与处理等。子对抗、情报收集与处理等。第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用7878TI公司常用的DSP芯片可以归纳为三大系列： TMS320C2000系列：TMS320C2xx/C24x/C28x等； TMS320C5000系列：TMS320C54x/C55x等； TMS320C60

49、00系列：TMS320C62x/C67x/C64x。 说明：同一代TMS320系列DSP产品的CPU结构是相同的，但其片内存储器及外设电路的配置不一定相同。一些派生器件，诸如片内存储器和外设电路的不同组合，满足了世界电子市场的各种需求。第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用7979 1.3 TMS320 1.3 TMS320系列系列DSPDSP概述概述1. C2000系列简介 TMS320C2000 TMS320C2000系列系列DSPDSP控制器，具有很好的性能，集成了控制器，具有很好的性能，集成了FlashFlash存储器、高速存储器、高速

50、A/DA/D、CANCAN模块等。模块等。 C2000C2000系系列列DSPDSP芯芯片片价价格格低低，具具有有较较高高的的性性能能和和适适用用于于数数字字化化控控制制领领域域的的功功能能。因因此此在在工工业业自自动动化化、电动机控制电动机控制、家用电器家用电器和和消费电子消费电子等领域得到广泛应用。等领域得到广泛应用。 TITI目前主推目前主推C24xC24x和和C28xC28x两个子系列两个子系列 C24xC24x系系列列：20MIPS20MIPS或或以以上上，比比传传统统的的1616位位MCUMCU的的性性能能要要高高出出很很多多。使使用用DSPDSP后后，可可以以应应用用自自适适应应

51、控控制制、KalmanKalman滤滤波波、状状态态控控制制等等先先进进的的控控制制算算法法，使使控控制制系系统的性能大大提高。统的性能大大提高。 C28xC28x系系列列：用用于于数数字字控控制制领领域域性性能能最最好好的的DSPDSP芯芯片片。采采用用3232位位的的定定点点DSPDSP核核，最最高高速速度度可可达达400MIPS400MIPS，可可以以在在单单个个指指令令周周期期内内完完成成32323232位位的的乘乘累累加加运运算算，具具有有增增强强的的电电机机控控制制外外设设，高高性性能能A/DA/D和和改改进进的的通通信信接接口口，8GB8GB的的线线性性地地址址空空间，低压供电间

52、，低压供电(3.3V(3.3V外设外设/1.8V CPU/1.8V CPU核核) )。第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用80802. C5000系列简介 C5000C5000系列系列DSPDSP芯片包括芯片包括C54xC54x和和C55xC55x两大类两大类 C54xC54x：具具有有高高度度的的操操作作灵灵活活性性和和运运行行速速度度。其其结结构构采采用用改改进进的的哈哈佛佛结结构构，具具有有专专用用硬硬件件逻逻辑辑的的CPUCPU，片片内内存存储储器器，片片内内外外设设，以及一个效率很高的指令集。以及一个效率很高的指令集。 1616位定

53、点位定点DSPDSP，适应远程通信等实时嵌入式应用的需要。，适应远程通信等实时嵌入式应用的需要。 本课程将以本课程将以C54xC54x为主介绍为主介绍DSPDSP技术技术 C55xC55x：是是C5000C5000系系列列DSPDSP中中的的子子系系列列，是是从从C54xC54x发发展展起起来来的的，并并与之原代码兼容。与之原代码兼容。 C55xC55x工作在工作在0.9V0.9V时，功耗低至时，功耗低至0.005mW/MIPS0.005mW/MIPS。 工工作作在在400MHz400MHz钟钟频频时时，可可达达800MIPS800MIPS。和和120MHz120MHz的的C54C54相相比比

54、，300MHz300MHz的的C55xC55x性能提高性能提高5 5倍，功耗为倍，功耗为C54C54系列的系列的1/61/6。 因因此此，C55xC55x非非常常适适合合个个人人的的和和便便携携式式的的应应用用，以以及及数数字字通通信信设施的应用。设施的应用。 第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用8181举例： DSP在手机中的应用：(1) 2G手 机 ： 基 带 体 系 结 构 由 两 部 分 组 成DSP/MCUDSP：早期的2G手机中，这些功能由C54X实现，工作频率约40MHZ。 2.5G手机中，这些功能由C55X实现，工作频率约10

55、0MHZ第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用8282 MCU：负责支持手机的用户界面，并处理通信协议栈中的上层协议 芯片：32位RISC内核：ARM7TDMI，f =10MHZ / 40MHZ(2.5G) 第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用8383(2) 2.5G手机：典型例子：GPRS（通用分组无线业务）利用多个GSM时隙，通过分组交换，始终在线的信道，可以为用户提供高达155kbps的数据传输速率（3G室内达2Mbps）(3) 3G手机：将实时通信功能与用户交互式应用分开，实现多媒体通

56、信。开放式多媒体应用平台OMAP-含多个DSP、MCU 动态的应用环境-可不断将新的应用软件下栽到DSP、MCU内第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用84843. C6000系列简介 TMS320C6000TMS320C6000系系列列是是TITI公公司司从从19971997年年推推出出。采采用用TITI的的专专利利技技术术VeloiTIVeloiTI和和新新的的超超长长指指令令字字结结构构，性性能能达达到到很高的水平。很高的水平。 第第 一一 款款 芯芯 片片 C6201C6201， 在在 200MHz200MHz钟钟 频频 时时 ， 达达

57、 到到1600MIPS1600MIPS。 20002000年年以以后后推推出出的的C64xC64x，在在钟钟频频1.1GHz1.1GHz时时，可可以以达达到到8800MIPS8800MIPS以以上上，即即每每秒秒执执行行近近9090亿亿条条指指令令。片片内内DMADMA引擎和引擎和6464个独立的通道，使其个独立的通道，使其I/OI/O带宽达到带宽达到2GB/s2GB/s。 第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用8585C6000推出了C62x/C67x/C64x等3个子系列。 C62x是TI公司于1997年开发的一种新型定点DSP芯片。可同时

58、执行8条指令，其运算能力可达2400MIPS。 C67x是一种新型浮点DSP芯片。可同时执行8条指令，其运算能力可达1G FLOPS。 C64x是C6000系列中最新的高性能定点DSP芯片，可以提供超过2GB/s的持续带宽。与C62x相比，C64x的总性能提高了10倍。 第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用8686TMS320C6000系列主要应用1) 1) 数字通信数字通信 适适合合于于FFT/IFFTFFT/IFFT，Read-SolomonRead-Solomon编编解解码码，循循环环回回声声综综合合滤滤波波器器，星星座座编编解解码码，

59、卷积编码，卷积编码，ViterbiViterbi解码等信号处理算法的实时实现。解码等信号处理算法的实时实现。 如如 ADSL( ADSL(非对称数字用户线非对称数字用户线) )， 线缆调制解调器线缆调制解调器(cable modem)(cable modem) 移动通信移动通信 （移动电话基站、（移动电话基站、3G3G基站里的收发器、智能天线、基站里的收发器、智能天线、 ）2) 2) 图像处理图像处理 C6000C6000系系列列DSPDSP广广泛泛地地应应用用在在图图像像处处理理领领域域。例例如如，数数字字电电视视、数数字字照照相相机机与与摄摄像像机机、打打印印机机、数数字字扫扫描描仪仪、雷

60、雷达达/ /声声呐呐及及医医用用图图像像处处理理等等，在在这这些些应应用用中中，DSPDSP用用来来做做图图像像压压缩缩、图图像像传传输输、模模式式及及光光学学特特性性识识别别、加加密密/ /解解密密及及图图像像增增强等。强等。第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用87871.4 DSP1.4 DSP系统设计概要系统设计概要 1.DSP1.DSP系统设计过程系统设计过程 第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用8888 （1）算法研究与优化 根根 据据 系系 统统 需需 求求 进进 行行 算算 法

61、法 仿仿 真真 和和 高高 级级 语语 言言 ( (如如MATLAB) MATLAB) 模模拟拟实实现现，通通过过仿仿真真验验证证算算法法的的正正确确性性、精精度度和效率，以确定最佳算法，并初步确定相应的参数。和效率，以确定最佳算法，并初步确定相应的参数。 核核算算算算法法需需要要的的DSPDSP处处理理能能力力。一一是是选选择择DSPDSP的的重重要要因因素素，另另一一影影响响目目标标板板的的DSPDSP结结构构（如如采采用用单单DSPDSP还还是是多多DSPDSP，并行结构还是串行结构等）。，并行结构还是串行结构等）。 优优化化算算法法。一一方方面面提提高高算算法法的的效效率率，另另一一方

62、方面面使使算算法法更更加加适适合合DSPDSP的的体体系系结结构构（如如对对算算法法进进行行并并行行处处理理的的分分解解或或流流水水处处理理的的分分解解等等），以以便便获获得得运运算算量量最最小小和和使用资源最少的算法。使用资源最少的算法。 第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用8989 （2） DSP芯片及外围芯片的确定 根根据据算算法法的的运运算算速速度度、精精度度和和存存储储要要求求等等参参数数选选择择DSPDSP芯芯片片及及外外围围芯芯片片。每每种种DSPDSP芯芯片片都都有有它它特特别别适适合合处处理理的领域。的领域。 如如：TMS3

63、20C54xTMS320C54x系系列列适适合合通通信信领领域域的的应应用用（对对VertbiVertbi译译码码、FFTFFT等等算算法法的的支支持持，保保证证了了通通信信信信号号处处理理算法的实现效率）。算法的实现效率）。 TMS320C24xxTMS320C24xx系系列列适适合合家家电电产产品品领领域域，不不论论是是对对算算法法的的支支持持、存存储储器器配配置置，还还是是外外设设支支持持，都都能能充充分分保保证证应用的效率。应用的效率。第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用9090 （3 3） 软硬件设计阶段（三步）软硬件设计阶段（三步

64、） 按按选选定定的的算算法法和和DSPDSP芯芯片片对对系系统统的的各各项项功功能能进进行行软软硬硬件件分分工工。如如FFTFFT、数数字字上上/ /下下变变频频器器、RAKERAKE分分集集接接收收是是否否需需要要专专门门芯芯片片或或FPGAFPGA芯芯片片实实现现，译译码码判判决决算算法法是是用用软软件判决还是硬件判决等。件判决还是硬件判决等。 根根据据系系统统技技术术指指标标进进行行硬硬件件设设计计，完完成成DSPDSP芯芯片片外外围围电电路路和和其其他他电电路路( (如如转转换换、控控制制、存存储储、输输出出输输入入等等电路电路) )的设计。的设计。 根根据据系系统统技技术术指指标标要

65、要求求和和所所确确定定的的硬硬件件编编写写相相应应的的DSPDSP汇汇编编程程序序，完完成成软软件件设设计计（在在实实际际应应用用系系统统中中常常常常采采用用高高级级语语言言和和汇汇编编语语言言的的混混合合编编程程方方法法，即即在在算算法法运运算算量量大大的的地地方方，用用手手工工编编写写的的方方法法编编写写汇汇编编语语言言，而而运算量不大的地方则采用高级语言）。运算量不大的地方则采用高级语言）。第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用9191 （4）硬件和软件调试阶段 硬件调试：一般采用硬件仿真器进行； 软件调试：一般借助DSP开发工具(如软件

66、模拟器、DSP开发系统或仿真器)进行。通过比较在DSP上执行的实时程序和模拟程序执行情况来判断软件设计是否正确。 第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用9292 （5）系统集成与测试阶段 系统软硬件分别调试完成后，可以将软件脱离开发系统而直接在应用系统上运行，评估是否完成设计目标。 将模拟算法移植到实时系统后，算法是否能够实时运行要进行测试，如果算法运算量太大而不能在硬件上实时运行，则必须重新修改或简化算法。 第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用93932. DSP芯片的选择（考虑因素）（1）

67、DSP芯片的运算速度 首首先先由由输输入入信信号号的的频频率率范范围围确确定定系系统统的的最最高高采采样样频频率率，再再根根据据算算法法的的运运算算量量和和实实时时处处理理限限定定的的完完成成时时间间确确定定DSPDSP运算速度的下限。运算速度的下限。DSPDSP芯片运算速度主要衡量指标：芯片运算速度主要衡量指标： 指令周期指令周期 MACMAC时间时间 FFTFFT执行时间执行时间 MIPSMIPS：即每秒执行百万条指令：即每秒执行百万条指令第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用9494（2）DSP芯片的运算精度 由系统所需要的精度确定是采用

68、定点还是浮点运算。由系统所需要的精度确定是采用定点还是浮点运算。 大大多多数数定定点点DSPDSP都都采采用用1616位位数数据据格格式式( (除除少少数数DSPDSP处处理理器器采采用用2020位位、2424位位或或3232位位的的格格式式外外 ), ),实实际际应应用用的的DSPDSP处处理器绝大多数是定点处理器。理器绝大多数是定点处理器。 浮浮点点DSPDSP的的数数据据格格式式多多数数为为3232位位( (数数据据总总线线、寄寄存存器器、存存储储器器等等的的宽宽度度也也相相应应是是3232位位) )。在在实实时时性性要要求求很很高高的的场合，往往考虑使用浮点场合，往往考虑使用浮点DSP

69、DSP处理器。处理器。第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用9595 （3）片内硬件资源 由由系系统统数数据据量量的的大大小小确确定定所所使使用用的的片片内内RAMRAM及及需需要要扩扩展展的的RAMRAM；根根据据系系统统用用途途（计计算算& &控控制制）确确定定I/OI/O接接口口的多少。的多少。 不不同同DSPDSP芯芯片片提提供供的的硬硬件件资资源源不不同同，如如片片内内RAMRAM、ROMROM的的数数量量，外外部部可可扩扩展展的的程程序序和和数数据据空空间间，总总线线接接口口、I/OI/O接口等。接口等。 同同一一系系列列的的( (

70、如如TITI的的C54xC54x系系列列) )不不同同型型号号DSPDSP芯芯片片具具有不同的内部硬件资源有不同的内部硬件资源，以适应不同的需要。，以适应不同的需要。 在在一一些些特特殊殊的的控控制制场场合合有有一一些些专专门门的的芯芯片片可可供供选选用用，如如TMS320C2xxTMS320C2xx系系列列自自身身带带有有2 2路路A/DA/D输输入入和和6 6路路PWMPWM输输出及强大的人机接口，特别适合于电动机控制场合。出及强大的人机接口，特别适合于电动机控制场合。 第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用9696 （4）DSP芯片的功耗

71、及价格 某某些些DSPDSP应应用用场场合合，功功耗耗是是一一个个很很重重要要的的问问题题。如如便便携携式式的的DSPDSP设设备备、手手持持设设备备( (手手机机) )和和野野外外应应用用的的DSPDSP设备，对功耗都有特殊的要求。设备，对功耗都有特殊的要求。 在在选选择择DSPDSP芯芯片片时时一一定定要要考考虑虑其其性性能能价价格格比比。如如应应用用于民用品或批量生产的产品中就需要较低廉的价格。于民用品或批量生产的产品中就需要较低廉的价格。 注注：在在开开发发阶阶段段可可选选择择性性能能高高、价价格格稍稍贵贵的的DSPDSP芯芯片片，等等开开发发完完成成后后，会会具具有有较较高高的的性性

72、价价比比（DSPDSP芯芯片片发发展展迅迅速，价格不断下降）速，价格不断下降） 。 第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用9797 （5）DSP芯片的开发工具 快快捷捷、方方便便的的开开发发工工具具和和完完善善的的软软件件支支持持是是开开发发大大型复杂型复杂DSPDSP系统必备的条件。系统必备的条件。 常常用用的的软软硬硬件件开开发发工工具具：SimulatorSimulator软软件件仿仿真真器器、EmulatorEmulator在在线线仿仿真真器器和和C C编编译译器器等等。如如TITI公公司司的的CCSCCS集集成成开开发发环环境境、XD

73、SPXDSP实实时时软软件件技技术术等等，为为用用户户快快速速开开发发实时高效的应用系统可提供巨大帮助。实时高效的应用系统可提供巨大帮助。 第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用9898 （6）其他因素 除了上述因素外，选择除了上述因素外，选择DSPDSP芯片还应考虑到以下因素：芯片还应考虑到以下因素： 封装的形式（封装的形式（DIPDIP、PGAPGA、PLCCPLCC、PQFPPQFP等）等） 质量标准（工业级或军用级标准）质量标准（工业级或军用级标准） 供供货货情情况况（如如果果所所设设计计的的DSPDSP系系统统不不仅仅仅仅是是一一个个

74、实实验验系系统统，而而是是需需要要批批量量生生产产并并可可能能有有几几年年甚甚至至十十几几年年的的生生命周期，那么需要考虑所选的命周期，那么需要考虑所选的DSPDSP芯片供货情况如何）芯片供货情况如何） 生命周期生命周期第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用9999确定确定DSPDSP的运算量是非常重要的的运算量是非常重要的 ，考虑两种情况，考虑两种情况 。1) 1) 按样点处理按样点处理 所谓按样点处理，就是所谓按样点处理，就是DSPDSP算法对每一个输入样点算法对每一个输入样点循环一次。数字滤波就是这种情况，在数字滤波器中，循环一次。数字滤

75、波就是这种情况，在数字滤波器中，通常需要对每一个输入样点计算一次。通常需要对每一个输入样点计算一次。n n2) 2) 按帧处理按帧处理 有些数字信号处理算法不是每个输入样点循环有些数字信号处理算法不是每个输入样点循环一次，而是每隔一定的时间间隔一次，而是每隔一定的时间间隔( (通常称为帧通常称为帧) ) 循环循环一次。一次。第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用100100 3. DSP应用系统的开发工具 设设计计人人员员在在为为实实时时系系统统选选择择处处理理器器时时，都都极极为为看看重重先先进进的的、易易于使用的开发环境与工具。于使用的开发

76、环境与工具。 DSPDSP厂厂商商及及第第三三方方公公司司为为DSPDSP系系统统集集成成和和硬硬软软件件的的开开发发提提供供了了大量有用的工具。大量有用的工具。 用用汇汇编编语语言言或或C C语语言言编编写写的的源源程程序序，通通过过编编译译、连连接接工工具具产产生生DSPDSP的的执执行行代代码码。在在调调试试阶阶段段，利利用用软软仿仿真真(simulator)(simulator)在在计计算算机机上上仿仿真真运运行行；或或利利用用硬硬件件调调试试工工具具( (如如XDS510)XDS510)将将代代码码下下载载到到DSPDSP中中，并并通通过过计计算算机机监监控控、调调试试运运行行该该程

77、程序序。调调试试完完成成后后，将将该该程程序代码固化到序代码固化到EPROMEPROM中，以便中，以便DSPDSP目标系统脱离计算机单独运行。目标系统脱离计算机单独运行。第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用101101几种常用的开发工具。（1）代码生成工具 代码生成工具包括编译器、连接器、优化C编译器、转换工具等。 使用汇编语言或C语言(最新版的CCS中带的代码生成工具可以支持C+)编写源程序代码。 使用代码生成工具进行编译、连接，最终形成机器代码。 第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用10

78、2102（2）软仿真器(simulator) 软仿真器是一个使用主机的处理器和存储器来仿真TMS320 DSP的微处理器的软件程序，用来进行软件开发和非实时的程序验证。可以在没有目标硬件的情况下作DSP软件的开发和调试。在PC上，典型的软仿真速度是每秒几百条指令。 新型软仿真器作为CCS的一个标准插件已经被广泛应用于DSP的开发中。第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用103103（3）硬仿真器(emulator) 硬硬仿仿真真器器由由插插在在PCPC内内PCIPCI卡卡或或接接在在USBUSB口口上上的的仿仿真真器器和和目目标标板板组组成成。

79、C54xC54x硬硬件件扫扫描描仿仿真真口口通通过过仿仿真真头头(JTAG)(JTAG)将将PCPC中中的的用用户户程程序代码下载到目标板的存储器中，并在目标板内实时运行。序代码下载到目标板的存储器中，并在目标板内实时运行。 TMS320TMS320扩扩展展开开发发系系统统XDSXDS(eXtended (eXtended Development Development System)System)是是功功能能强强大大的的全全速速仿仿真真器器，用用于于系系统统级级的的集集成成与与调调试试。扫扫描描式式仿仿真真(Scan-Based (Scan-Based Emulator)Emulator)是

80、是一一种种独独特特的的、非非插插入入式式的的系系统统仿仿真真与与集集成成调调试试方方法法。程程序序可可以以从从片片外外或或片片内内的的目目标标存存储储器器实实时时执执行行，在在任何时钟速度下都不会引入额外的等待状态。任何时钟速度下都不会引入额外的等待状态。 XDS510/XDS510/XDS510WSXDS510WS仿仿真真器器是是以以PCPC或或SUNSUN工工作作站站为为基基础础的的开开发发系统，可对系统，可对C2000C2000、C5000C5000、C6000C6000等实施全速扫描式仿真。等实施全速扫描式仿真。第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及

81、应用原理及应用104104（4）集成开发环境CCS(Code Composer Studio) CCSCCS是是一一个个完完整整的的DSPDSP集集成成开开发发环环境境，包包括括编编辑辑、编编译译、汇汇编编、链链接接、软软件件模模拟拟、调调试试等等软软件件，是是目目前前使使用用最最为为广广泛泛的的DSPDSP开发软件之一。开发软件之一。 两种工作模式两种工作模式： 软软件件仿仿真真器器，即即脱脱离离DSPDSP芯芯片片，在在PCPC上上模模拟拟DSPDSP指指令令集集与工作机制，主要用于前期算法和调试；与工作机制，主要用于前期算法和调试； 硬硬件件开开发发板板相相结结合合在在线线编编程程，即即

82、实实时时运运行行在在DSPDSP芯芯片片上上，可以在线编制和调试应用程序。可以在线编制和调试应用程序。 第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用105105（5）DSK套件及EVM评估板 DSPDSP入入 门门 套套 件件 DSKDSK、 评评 估估 板板 EVMEVM是是 TITI或或 第第 三三 方方 为为TMS320 DSPTMS320 DSP的使用者设计和生产的一种的使用者设计和生产的一种评估平台评估平台。 DSKDSK或或EVMEVM除除了了提提供供一一个个完完整整的的DSPDSP硬硬件件系系统统外外(A/D(A/D、D/AD/A、外外部部程程序序/ /数数据据存存储储器器、外外部部接接口口等等) )，还还提提供供有有完完整整的的代码生成工具及调试工具代码生成工具及调试工具。 DSKDSK或或EVMEVM不不仅仅可可用用作作DSPDSP实实验验（如如控控制制系系统统、语语音音处处理理等），而且可用来等），而且可用来编写和运行实时源代码编写和运行实时源代码，并对其进行评估。，并对其进行评估。 第一章：绪论第一章：绪论应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用106106n n谢谢