第1章DSP绪论.ppt.Convertor

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1、DSP原理及应用三系通信工程教研室田爱君第1章DSP绪论1.1数字信号处理概述1.2可编程DSP芯片1.3DSP系统1.4DSP产品简介宿迁学院教案课程名称：DSP原理与应用任课教师：田爱君第课时课题：第1章DSP绪论授课时间：目的要求：1．掌握数字信号处理的特点及应用领域2．掌握DSP系统的组成及主要性能指标3、掌握DSP芯片的分类方法及各种定点和浮点芯片的特征重点难点：1．DSP芯片的特点及硬件组成2、DSP系统的组成及性能指标教具及教学实验设备：教材，教案教参板书PPT教学过程：1、讲授DSP的概念及DSP的应用领域2、讲授DSP

2、芯片的发展历程3、讲授DSP芯片的基本结构4、讲授DSP芯片的特点5、讲授哈佛结构、流水线结构的原理6、讲授DSP系统的组成及主要性能指标第1章DSP绪论1.1数字信号处理概述一、数字信号处理（简称DSP）是一门涉及多门学科并广泛应用于很多科学和工程领域的新兴学科。1.数字信号处理（DigitalSignalProcessing）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2.数字信号处理器（DigitalSignalProcessor）DSP芯片是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主要应用是实时快速

3、地实现各种数字信号处理算法3.数字信号处理包括两个方面的内容:（1）．算法的研究(2)．数字信号处理的实现4.数字信号处理的实现方法①在通用计算机（PC机）上用软件（如Fortran、C语言）实现，但速度慢，不适合实时数字信号处理，只用于算法的模拟；②在通用计算机系统中加入专用的加速处理机实现，用以增强运算能力和提高运算速度。不适合于嵌入式应用，专用性强，应用受到限制；③用单片机实现，用于不太复杂的数字信号处理。不适合于以乘法-累加运算为主的密集型DSP算法；④用通用的可编程DSP芯片实现，具有可编程性和强大的处理能力，可完成复杂的数字

4、信号处理的算法，在实时DSP领域中处于主导地位；⑤用专用的DSP芯片实现，可用在要求信号处理速度极快的特殊场合，如专用于FFT、数字滤波、卷积、相关算法的DSP芯片，相应的信号处理算法由内部硬件电路实现。用户无需编程，但专用性强，应用受到限制；1.2可编程DSP芯片一、DSP芯片的发展概况DSP芯片诞生于20世纪70年代末，至今已经得到了突飞猛进的发展，并经历了以下三个阶段。1.第一阶段，DSP的雏形阶段（1980年前后）。1980年，日本NEC公司推出的μPD7720是第一个具有乘法器的商用DSP芯片美国德州仪器（TexasInstr

5、uments）公司为世界上最大的DSP芯片供应商，其DSP市场份额占全世界份额近50％，2.第二阶段，DSP的成熟阶段（1990年前后）。完成乘加操作的时间下降到10ns以下乘法部件占模片区从40％下降到5％引脚数从64增加到200以上重量和体积大大下降采用低电压，功耗大大下降3.第三阶段，DSP的完善阶段（2000年以后）。二、DSP芯片的特点1．采用哈佛结构DSP芯片普遍采用数据总线和程序总线分离的哈佛结构或改进的哈佛结构,比传统处理器的冯·诺伊曼结构有更快的指令执行速度。(1)冯·诺伊曼（VonNeuman）结构该结构采用单存储空

6、间，即程序指令和数据共用一个存储空间，使用单一的地址和数据总线，取指令和取操作数都是通过一条总线分时进行。（2）哈佛（Harvard）结构该结构采用双存储空间，程序存储器和数据存储器分开，有各自独立的程序总线和数据总线，可独立编址和独立访问，可对程序和数据进行独立传输，使取指令操作、指令执行操作、数据吞吐并行完成，大大地提高了数据处理能力和指令的执行速度，非常适合于实时的数字信号处理。（3）改进型的哈佛结构改进型的哈佛结构是采用双存储空间和数条总线，即一条程序总线和多条数据总线。其特点如下：①允许在程序空间和数据空间之间相互传送数据,使

7、这些数据可以由算术运算指令直接调用,增强芯片的灵活性；②提供了存储指令的高速缓冲器（cache）和相应的指令,当重复执行这些指令时,只需读入一次就可连续使用，不需要再次从程序存储器中读出,从而减少了指令执行作需要的时间。2．采用多总线结构DSP芯片都采用多总线结构，可同时进行取指令和多个数据存取操作，并由辅助寄存器自动增减地址进行寻址，使CPU在一个机器周期内可多次对程序空间和数据空间进行访问，大大地提高了DSP的运行速度。3．采用流水线技术每条指令可通过片内多功能单元完成取指、译码、取操作数和执行等多个步骤，实现多条指令的并行执行，从

8、而在不提高系统时钟频率的条件下减少每条指令的执行时间。4.配有专用的硬件乘法-累加器为了适应数字信号处理的需要，当前的DSP芯片都配有专用的硬件乘法-累加器，可在一个周期内完成一次乘法和一次累加操作，从而可