dsp技术原理及应用

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1、目录第1章绪论DSP技术原理及应用第2章TMS320C54x的结构原理河北工业大学信息工程学院第3章TMS320C54x硬件系统设计刘艳萍第4章TMS320C54x指令系统2005、1、16第5章DSP软件开发与设计第一章绪论DSP有两种理解：数字信号处理系统的一般组成一、广义的理解：digitalsignalprocessing—数字信号处理Y(n)二、狭义的理解：digitalsignalprocessor—数字信号处理器抗混叠X(n)X(t)A/D转换DSP芯片D/A转换平滑滤波Y(t)1.1数字信号

2、处理：滤波他是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、估值、增强、压缩、识别等处理，得到符合需抗混叠滤波器将输入信号X(t)中比主要频率高的信号分量滤除，要的信号形式。避免产生信号频谱的混叠现象。数字信号处理的实现方法：A/D——将输入的模拟信号转换为DSP芯片可接收的数字信号。①在通用的计算机上用软件实现。DSP芯片——对A/D输出的信号进行某种形式的数字处理。②在通用计算机系统上加上专用的加速处理机实现。③用通用的单片机实现。D/A——经过DSP芯片处理的数字样值经D/A转换为模

3、拟量，然后④用通用的可编程DSP芯片实现。进行平滑滤波得到连续的模拟信号。⑤用专用的DSP芯片实现。⑥用/CPLD/FPGA实现。数字信号处理系统的一般设计过程数字信号处理器—DSPDSP:是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其DSP应用要求主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。DSP的主要特点：定义系统性能指标⑴哈佛结构：冯．诺曼结构：将指令、数据存储在同一个存储器中，统一编址，译稿指选择DSP芯片令计数器提供的地址来区分是指令还是数据。取指令和取数据都访问统一存储器，数据吞吐率低。基

4、本哈佛结构：程序和数据存储在不同的存储空间，程序存储空间和数据存储空间是两个相互独立的存储空间，每个存储空间独立编址，独立访问。软件编程硬件设计数据地址总线地址总线程序地址总线软件调试硬件调试控制总线冯诺控制总线存储器指基本哈CPU曼结CPU令和数据程序存储器数据存储器佛结构系统集成共用构程序数据总线数据数据总线系统测试和调试数据总线程序/数据数据程序/数据数据高速缓存改进哈佛结构1DSP主要特点续DSP主要特点续⑵多总线结构⑸特殊的DSP指令对DSP来说，总线越多，可以完成的功能就越复杂。在DSP的指令系

5、统中，设计了一些特殊的DSP指令。例如TMS320C54x中的FIRS和LMS指令，则专门用于系数对称的FIR时钟⑶流水线结构NN+1N+2N+3取指滤波器和LMS算法。如四级流水线的操作图：N-1NN+1N+2⑹指令周期短译码N-2N-1NN+1取操作数DSP广泛采用亚微米CMOS制造工艺，如TMS320C54x，其运行N-3N-2N-1N执行速度可达100MIPS。TMS320C6203的时钟为300MHz，运行速度利用这种流水线结构，加上执行重复操作，保证了数字信号处达到2400MIPS。理中用得最多

6、的乘法累加运算可以在单个指令周期内完成。⑺运算精度高⑷多处理单元DSP的字长有16位、24位、32位。为防止运算过程中溢出，累加DSP内部一般都包括有多个处理单元，如算术逻辑运算单元器达到40位。此外，一批浮点DSP，例如TMS320C3x、(ALU)、辅助寄存器运算单元(ARAU)、累加器(ACC)以及硬件乘TMS320C4x、TMS320C67x、ADSP21020等，则提供了更大的法器(MULT)单元等。它们可以在一个指令周期内同时进行运算。动态范围。DSP主要特点续DSP的分类⑻硬件配置强DSP的分

7、类有三种方式：按基础特性分、按数据格式分、按用途分⑴按基础特性分：DSP芯片的工作时钟（主频）和新一代DSP的接口功能愈来愈强，片内具有定时器、串行口、主机接口(HPI)、DMA控制器、软件控制的等待状态产生器、锁相环时指令类型钟产生器以及实现在片仿真符合IEEE1149.1标准的测试仿真接口，①静态DSP芯片：该类型在某时钟频率范围内都能使系统设计更易于完成。另外，许多DSP芯片都可以工作在省电方式，大大降低了系统功耗。正常工作，除计算速度有变化外，没有性能上的下降。如日本OKI电器公司的DSP和TI公司

8、的TMS320C2XX系列；②一致性DSP：两种或更多的DSP芯片，其指令集、机器代码及管脚结构相互兼容。如美国TI公司的TMS320C54X。DSP的分类DSP的选择选择DSP芯片时应考虑如下几个因素：⑵按数据格式分：DSP对数据的处理有两种格式：定点数据格式和浮点数据格式。⑴DSP芯片的运算速度：运算速度可以用以下几种性能指标来衡量；①指令周期：即执行一条指令所需要的时间，通常以ns为单位。①定点DSP芯片：