dsp器件原理与应用-01 绪论

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1、第1章绪论1.1.实时数字信号处理数字信号处理（digitalsignalprocessing）涉及许多学科，被广泛应用于许多领域。20世纪60年代以来，随着计算机技术和信息技术的进步，数字信号处理技术得到了飞速发展。数字信号处理指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，以得到符合人们需要的信号形式。实时指的是系统必须在有限的时间内对外部输入信号完成指定的处理，即信号处理的速度必须大于等于输入信号更新的速度（常见信号的典型数据率如图1-1所示），而且从信号输入到处理后输出的延迟必须足够小。图1-1常见信号的典型数据率从图中我们

2、可以看到，不同类型的信号所要求的实时信号处理速度相差很大，它与原始模拟信号带宽以及数据格式等因素密切相关。数字信号处理器（DigitalSignalProcessor，DSP）芯片以数字器件特有的稳定性、可重复性、可大规模集成，以及可编程性高和易于实现自适应处理等特点，给数字信号处理的发展带来了巨大机遇，使信号处理手段更灵活，功能更复杂。随着技术的进步，DSP芯片的运算能力不断提高，功能越来越强大，使信号处理系统的研究重点又重新回到软件算法上，并且由最初的非实时应用转向高速实时应用。11.2.实时数字信号处理系统的构成1.2.1.实时数字信号处理系统的构

3、成图1-2是一个完整的实时数字信号处理系统框图，其中数字信号处理子系统是整个系统的核心。图1-2实时数字信号处理系统1.2.2.数字信号处理子系统目前，数字信号处理子系统的实现方法一般有以下几种：1.在通用计算机系统中用软件实现不适合嵌入式应用速度相对较慢，不适合实时数字信号处理，一般只用于算法的模拟2.在通用计算机系统中用专用的处理模块实现不适合嵌入式应用专用处理模块针对性强，缺乏灵活性，应用受到很大限制3.用通用单片机系统实现只适合一些不太复杂的数字信号处理，不适合以乘加为主的运算密集型算法4.用通用可编程DSP芯片实现与单片机相比，DS

4、P芯片更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5.用专用DSP芯片实现专用芯片针对性强，缺乏灵活性，应用受到很大限制6.用基于通用DSP内核的ASIC实现上述几种方法中，方法4由于其可编程性和强大的处理能力，在实时DSP领域居于主导地位。另外在批量应用中，基于通用DSP内核的ASIC由于较好的系统性价比在近年来得到了广泛应用。以可编程的DSP芯片为核心组成的应用系统具有以下优点：2能够快速制造原理样机和进行验证，加快产品上市时间；高度可编程性使产品能够迅速应用新算法、新标准或新协议；可以通过软件更新，快速地进行产品升级。1.

5、2.3.以通用DSP为核心的实时数字信号处理子系统基于DSP的数字信号处理子系统结构框图如图1-3所示。整个子系统一般由控制处理器、DSP芯片、数据传输网、存储器和I/O接口构成。图1-3基于DSP芯片的数字信号处理子系统结构控制处理器，完成系统控制功能（包括主机命令解释、数据传输控制和数据I/O控制等功能。控制处理器可以用通用微处理器或DSP芯片独立实现，也可以在图1-3中的DSP模块内实现。DSP芯片，完成实时信号处理算法。数据传输网，实现各个模块之间的互连。存储器，数据存储。输入/输出接口，输入待处理的数据或输出处理结果。根据具体应用的不

6、同，上述数字信号处理子系统的复杂程度会有很大的差异，设计和实现难度也千差万别。31.3.DSP芯片1.3.1.DSP芯片概述1.3.1.1.DSP芯片的出现和发展微处理器自20世纪70年代出现以来，就一直沿着通用CPU、微控制器MCU（国内通常称为单片机）和DSP三个方向发展。在20世纪80年代以前，由于实现方法的制约，数字信号处理理论还得不到广泛的应用。直到20世纪70年代末80年代初，世界上第一片单片可编程DSP芯片的诞生，才将理论研究结果广泛应用到低成本的实际系统中，并且推动了新的理论和应用领域的发展。可以毫不夸张地说，DSP芯片的诞生和发展对近2

7、0年来通信、计算机、控制等领域的技术发展起到了十分重要的作用。在数字信号处理技术发展的早期，是通过设计专用的硬件设备来实现数字信号处理算法的。AT&T贝尔实验室在1968年就提出了数字滤波的硬件结构。通过专用硬件设备实现的最大问题是缺乏灵活性。如何能够在一个通用的平台上高效地实现各种数字信号处理算法？对于这样的通用平台，需要满足以下几点要求：用单一指令完成乘法及加法操作；在读/写算术运算单元的同时能够进行算术运算并修改地址指针；能够对数据进行逻辑操作，并能根据逻辑操作的结构改变操作流；能够根据存储的程序完成相应的操作。1978年，AMI公司发布了

8、S2811（SignalProcessingPeripheral）。S2811必