毕业设计（论文）-TMS320VC5402数字信号处理器

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1、第1章绪论.第1章绪论1.1课题来源及意义数字信号处理，就是对信号的处理（包括对信号进行采集、变换、滤波、增强、压缩、识别等），是20实际60年代前后发展起来的并广泛应用于许多领域的新兴学科。进入70年代以来，随着计算机、大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（VLSI）以及微处理器技术的迅速发展，数字信号处理无论在理论上还是在工程应用中，都是目前发展最快的学科之一，并且日趋完善和发展。数字信号处理中最基本的技术数字信号的产生，没有信号就根本无法谈起信号处理了。正弦交流信号是一种应用极为广泛的信号,它通常作为标准信号,用于电子电路的性能试验

2、或参数测量。另外,在许多测试仪中也需要用标准的正弦信号检测一些物理量。正弦信号用作标准信号时,要求正弦信号必须有较高的精度、稳定度及低的失真率。目前产生正弦信号的方法较多,但各种方法都难以克服的问题是正弦信号出现频率偏差时的自动校正。为此本文采用数字信号处理技术，利用DSP芯片实现的正弦信号发生器,可实现正弦信号的频率偏差的自动调整,可产生高精度、高稳定度的低频正弦信号,能基本满足一些需要高精度正弦信号的场合。用DSP实现的正弦信号发生器,其调幅、调频功能均由软件实现,而且有较好的可扩展性、稳定性,与计算机接口方便。1.2DSP芯片特点DSP（

3、DigitalSignalProcessor）芯片，又称数字信号处理器，是一种特别适用于进行实时信号处理的微处理器，它的主要特点是：1．哈佛结构早期的微处理器内部大多采用冯·纽曼(Von-Neumann)结构，其片内程序空间和数据空间是结合在一起的，取指令和取操作数都是通过一条总线分时进行的。当高速运算时，不但不能同时取指令和取操作数，而且还会造成传输通道上的瓶颈现象。而DSP内部采用的是程序空间和数据空间分开的哈佛(Havard)结构，允许同时取指令（来自程序存储器）和取操作数（来自数据存储器）。而且，还允许在程序空间和数据空间之间相互传送数

4、据，即改进的哈佛结构。2．多总线结构许多DSP芯片内部都采用多总线结构，这样可以保证在一个周期内可以多次访问程序空间和数据空间。例如TMS320C54X内部有P、C、D、E等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入1个操作数，大大提高了DSP的运行速度。因此，对DSP来说，内部总线是个十分重要的资源，总线越多，可以完成的功能就越复杂。2第1章绪论3．流水线结构DSP执行一条指令，需要通过取指、译码、取操作数和执行等几个阶段。在DSP中，采用流水线结构，在

5、程序中这几个阶段是重叠的，如图1-1所示。这样，在执行本条指令的同时，还依次完成了后面3条指令的取操作数、译码和取指，将指令周期降低到最小值。NN+1N+2N+3N-1NN+1N+2N-3N-2N-1NN-2N-1NN+1时钟取指译码取操作数执行图1-1四级流水线操作利用这种流水线结构，加上执行重复操作，就能保证数字信号处理中用得最多的乘法累加运算可以在单指令周期内完成。4．多处理单元DSP内部一般都包括有多个处理单元，如算术逻辑单元（ALU）、辅助寄存器运算单元（ARAU）、累加器（ACC）以及硬件乘法器（MUL）等。他们可以在一个指令周期内

6、同时进行运算。例如，当执行一次乘法和累加器的同时，辅助寄存器单元已经完成了下一个地址的寻址工作，为下一次乘法和累加运算作好了充分的准备。因此，DSP在进行连续的乘加运算时，每一次乘加运算都是单周期的。DSP的这种多处理单元结构，特别适应于FIR和IIR滤波器。此外，许多DSP的多处理单元结构还可以将一些特殊的算法，例如FFT的位码倒置寻址和取模运算等，在芯片内部用硬件实现以提高运行速度。5．特殊的DSP指令为了更好的满足数字信号处理的需求，在DSP的指令系统中，设计了一些特殊的DSP指令。例如TMS320C25中的MACD（乘法、累加和数据移动

7、）指令，具有执行LT、DMOV、MPY和APAC等4条指令的功能；TMS320C54X中的FIRS和LMS指令，则专门用于系数对称的FIR滤波器和LMS算法。6．指令周期短早期的DSP的指令周期约400ns，采用4μmNMOS制造工艺，其运算速度为5MIPS（每秒执行5百万条指令）。随着集成电路工艺的发展，DSP广泛采用亚微米CMOS制造工艺，其运算速度越来越快。以TMS320C54X为例，其运行速度可达100MIPS，TMS320C6203的时钟为300MHZ，运行速度达到2400MIPS。2第1章绪论7．运算精度高早期的DSP的字长为8位，

8、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。此外，一批浮点DSP，例如TMS320C3X、TMS3230C4X，