数字信号处理（dsp） 第1章 绪论

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1、数字信号处理（DSP）第一章绪论：DSP的学习方法WhatHowWhy：数字信号处理原理概述：DSP芯片的特点DSP芯片的现状和发展方向1.1数字信号处理原理概述DSP的两个含义：DigitalSignalProcessing数字信号处理DigitalSignalProcessor数字信号处理器DSP是信息技术的基础信息化的基础是数字化数字化的核心技术之一是数字信号处理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DSP器件或以DSP为核心的ASIC来完成DSP技术已成为人们日益关注的并得到迅速发展的

2、前沿技术(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)专用集成电路数字信号处理：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，增强，压缩，识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。数字信号处理优点（与模拟信号处理相比较）（1）高精度模拟系统，如模拟滤波器，是利用电阻、电容、电感等元器件实现的，元器件精度要达到的精密器件很难实现，受此限制，模拟系统的精度很难提高。数字系统，若采用16位字长，计算精度可达量级；采用字长32位，精度可达量级，所以在很多高精度测量中，数字技术

3、是非常有效的工具，有时甚至为了满足精度要求，一定要采用数字系统。数字信号处理优点（2）高稳定性模拟系统，元器件值会随环境条件变化（如R、L、C随温度变化），造成系统性能不稳定。数字系统，只有“0”和“1”两种电平，一般不随环境条件(如温度、电磁感应等)变化，工作稳定。数字信号处理优点（3）高度灵活性模拟系统，系统特性取决于其中的各个元件，要改变系统特性，必须改变其中的元件。数字系统，只要改变系统存储器中的数据，即可改变系统参数，从而改变系统特性。数字信号处理优点（4）大规模集成模拟系统，尽管已有一些模拟集成电路，但

4、品种较少、集成度不高、价格较高数字系统，器件体积小、功能强、功耗小、一致性好、使用方便、性能/价格比高数字信号处理的缺点（1）实时性模拟系统：除开电路引入的延时外，处理是实时的数字系统：由计算机的处理速度和软件算法的简易程度决定（2）高频信号的处理模拟系统：可以处理包括微波毫米波乃至光波信号数字系统：按照奈奎斯特准则的要求，受S/H、A/D和处理速度的限制（3）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（温度、速度、压力等），转换成的电信号也是模拟的（电流、电压等）。要实现数字处理，就必须进行转换。要使实信

5、号采样后能够不失真还原，采样频率必须大于信号最高频率的两倍。数字信号处理的实现方法：（1）在通用计算机上用软件实现（2）用单片机实现（3）在通用计算机系统中加上加速卡实现（4）利用FPGA等可编程阵列产品开发ASIC芯片实现（5）利用DSP芯片实现数字信号处理系统数字信号处理器：数字信号处理器（DSP芯片）就是一种特别适合于进行数字信号处理运算的处理器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。1.2DSP芯片的特点（1）哈佛结构（2）流水线操作（3）专用硬件乘法器（4）特殊DSP指令GPP的总线结构造成执行

6、速度慢，数据吞吐量低的缺点。CPU存储器（数据和指令）数据总线地址总线冯•诺依曼（VonNeuman）结构程序空间和数据空间放在同一个存储器里；程序、数据共用一组总线；取指令和取操作数要分时进行；DSP的总线结构从而提高速度，目前的水平已达到90亿次浮点运算/秒（9000MFLOPS）CPU程序存储器数据存储器数据总线数据总线地址总线地址总线哈佛（Harvard）结构程序与数据存储空间分开各有独立的地址总线和数据总线取指和读数可以同时进行流水线操作（pipeline）指令操作四步骤：取指、译码、取数、执行GPP：指

7、令操作不能重叠执行，必须等一条指令的四步骤操作结束后才能进行下一条指令操作。DSP：采用“流水线操作”，多条指令操作可以同时进行，即：使取指、译码、取数和执行操作可以重叠执行，从而提高了处理速度。流水线操作示意图专用硬件乘法器在卷积、数字滤波、FFT、相关、矩阵运算等算法中，都有A（k）B（n—k）一类的运算，大量重复乘法和累加通用计算机的乘法用软件实现，由一系列加法指令完成，用若干个指令周期。DSP有硬件乘法器，用MAC指令（取数、乘法、累加）在单周期内完成。乘法运算例如：MAC*AR5,#1234H,A本条指

8、令将AR5所指数据存储器的值乘以常数1234H，并将乘积加到累加器A中。特殊的DSP指令DSP对指令进行了特殊的设计，用来实现一个指令周期内完成多个操作。例如，特殊的读写指令，可以在一个读写周期完成两次读写操作等。DSP性能指标MAC时间--即一次乘法加上一次加法的时间。指令周期--就是执行一条指令所需要的时间，通常以ns为单位。MIPS--MillionI