DSP教案1(简介)讲课用

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1、数字信号处理器原理及应用第一章数字信号处理器（DSP）简介一.为什么用DSP二.DSP特点三.DSP的种类四.TI的DSP五.DSP应用领域六.DSP系统开发步骤七.DSP知识平台八.DSP课程内容九.教学模式十.参考书主要内容一、为什么用DSPDigitalSignalsProcessing数字信号处理（方法、技术）DigitalSignalsProcessor数字信号处理器1、DSP含义作为一个案例研究，我们来考虑数字领域里最通常的功能：滤波。简单地说，滤波就是对信号进行处理，以改善其特性。例如，滤波可以从信号里清除噪声或静电干扰，从而

2、改善其信噪比。为什么要用微处理器，而不是模拟器件对信号做滤波呢？我们来看看其优越性：模拟滤波器（或者更一般地说，模拟电路）的性能要取决于温度等环境因素。而数字滤波器则基本上不受环境的响。数字滤波易于在非常小的宽容度内进行复制，因为其性能并不取决于性能已偏离正常值的器件的组合。一个模拟滤波器一旦制造出来，其特性（例如通带频率范围）是不容易改变的。使用微处理器来实现数字滤波器，就可以通过对其重新编程来改变滤波的特性。2、信号处理方式的比较比较因素模拟方式数字方式修改设计的灵活性修改硬件设计，或调整硬件参数改变软件设置A/D的位数和计算机字长算法精

3、度元器件精度可靠性和可重复性受环境温度、湿度、噪声、电磁场等的干扰和影响大不受这些因素的影响大规模集成尽管已有一些模拟集成电路，但品种较少、集成度不高、价格较高DSP器件体积小、功能强、功耗小、一致性好、使用方便、性能/价格比高实时性除开电路引入的延时外，处理是实时的由计算机的处理速度决定高频信号的处理可以处理包括微波毫米波乃至光波信号按照奈准则的要求，受S/H、A/D和处理速度的限制3、一个硬件系统适用于不同的软件4、数字信号处理的实现(1)在通用的微机上用软件实现。(2)用单片机来实现。(3)利用专门用于信号处理的可编程DSP来实现。(4

4、)利用特殊用途的DSP芯片来实现。(5)用FPGA开发ASIC芯片实现数字信号处理算法。(6)在通用的计算机系统中使用加速卡来实现。▲二、DSP的特点1、DSP与MCU的比较2、DSP特点(1)几种微处理器Microprocessora.通用处理器（GPP）采用冯.诺依曼结构，程序和数据的存储空间合二而一8086/286/386/486/Pentium/PentiumII/PentiumIIIPentiumⅣPowerPc64-bitCPU（SUNSparc，DECAlpha,HP）CISC复杂指令计算机,RISC精简指令计算机采取各种方法提

5、高计算速度，提高时钟频率，高速总线，多级Cashe，协处理器等采用冯.诺依曼结构的处理器冯.诺依曼结构的处理器取指令过程b.SingleChipComputer/MicroControllerUnit（MCU）除通用CPU所具有的ALU和CU，还有存储器（RAM/ROM）寄存器，时钟，计数器，定时器，串/并口，有的还有A/D，D/AINTELMCS/48/51/96（98）MOTOROLAHCS05/011c.DSP采用哈佛结构，程序和数据分开存储采用一系列措施保证数字信号的处理速度，如对FFT的专门优化采用哈佛结构的DSP处理器哈佛结构的指

6、令流的定时关系改进的哈佛结构(2)DSP典型系统2、DSP芯片的主要特点哈佛(Harvard)结构和改进的哈佛结构专用的硬件乘法器指令系统的流水线操作片内外两级存储结构特殊的DSP指令快速指令周期DSP的特点考虑一个数字信号处理的实例，比如有限冲击响应滤波器（FIR）。用数学语言来说，FIR滤波器是做一系列的点积。取一个输入量和一个序数向量，在系数和输入样本的滑动窗口间作乘法，然后将所有的乘积加起来，形成一个输出样本。类似的运算在数字信号处理过程中大量地重复发生，使得为此设计的器件必须提供专门的支持，促成了了DSP器件与通用处理器（GPP）的

7、分流。(1)对密集的乘法运算的支持GPP不是设计来做密集乘法任务的，即使是一些现代的GPP，也要求多个指令周期来做一次乘法。而DSP处理器使用专门的硬件来实现单周期乘法。DSP处理器还增加了累加器寄存器来处理多个乘积的和。累加器寄存器通常比其他寄存器宽，增加称为结果bits的额外bits来避免溢出。同时，为了充分体现专门的乘法-累加硬件的好处，几乎所有的DSP的指令集都包含有显式的MAC指令。(2)存储器结构传统上，GPP使用冯.诺依曼存储器结构。这种结构中，只有一个存储器空间通过一组总线（一个地址总线和一个数据总线）连接到处理器核。通常，

8、做一次乘法会发生4次存储器访问，用掉至少四个指令周期。大多数DSP采用了哈佛结构，将存储器空间划分成两个，分别存储程序和数据。它们有两组总线连接到处理器核，允许同时