dsp原理及应用-第1章

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1、1第1章TMS320LF240x概述21.1什么是DSP？数字信号处理(DigitalSignalProcessing)——以数值计算的方法对信号进行采集、变换、综合、估值和识别等加工处理。数字信号处理在理论上涉及范围广泛。微积分、概率统计、随机过程、复变函数是数字信号处理的基本工具，网络理论、信号系统等均是它的理论基础。数字信号处理器(DigitalSignalProcessor)——针对数字信号处理的需求而设计的可编程单片机，是电子技术、计算机技术和信号处理技术相结合的产物。国内常用DSP一词来指数字信号处

2、理器。31.1.1DSP技术的发展及现状1978年AMI公司研制出世界上第一枚单片DSP芯片S2811，1979年Intel公司推出的商用可编程器件2920。1980年，NEC公司推出的uPD7720是第一个具有乘法器的商用DSP芯片。在这之后，最成功的DSP当数美国德克萨斯仪器公司（TexasInstruments,TI）的一系列芯片。TI公司从1981年第一代通用定点DSP器件TMS320C10至今，TI公司已成为世界上最大的DSP芯片供应商。2007年TI在DSP市场占有率仍居领先地位，但今后DSP市场竞

3、争可能更加激烈。6新闻晨报讯“中国芯”家族又添新丁。2004年01月19日，我国具有完全自主知识产权的汉芯2号和汉芯3号在沪宣布诞生。上海市副市长出席了汉芯揭幕典礼。据悉，汉芯2号和汉芯3号都是高端的芯片，其中汉芯2号是我国首颗以IP专利授权的方式进入国际市场的“中国芯”，国外公司在其产品中每嵌入一片汉芯2号，都需要缴纳一定数额的专利费；而汉芯3号则申请了6项专利，据称，国际知名企业IBM将在其系统整机方案中采用该芯片。据汉芯研发团队的带头人、上海交通大学微电子学院院长陈进教授介绍，汉芯2号采用0.18微米半导

4、体工艺，具有每秒1.5亿次指令的运算速度；而汉芯3号每秒可处理指令则超过6亿次，可以广泛应用于数据通信、雷达系统、数码产品、指纹识别系统、图像识别以及网络等诸多领域。据介绍，长期以来，国内芯片产业的自给率很低，只能满足国内市场需求的10%左右；目前我国几乎全部依赖进口。7DSP技术的发展方向：提高单片DSP芯片的性能在结构上为多处理器的并行应用提供方便降低工作电压，减少能耗系统芯片的集成技术SOC(SystemonChip)8PC时代的领袖——Intel信息时代的领袖——TI2000年诺贝尔物理奖—TI公司杰克

5、-基尔比91.1.2DSP芯片的基本结构及主要特征1.哈佛结构-程序和数据分开的结构程序和数据存储在两个不同的空间中，程序存储空间和数据存储空间分别独立编址，独立访问，并具有独立的程序总线和数据总线，取指和执行能完全重叠进行。10改进型哈佛结构：多级存储结构，待执行的指令存储在高速缓冲器(Cache)中,当执行该指令时,不需再从存储器中读取指令，节省一个机器周期的时间。122.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机器周期内可以多次访问程序空间和数据空间。例如TMS320C54x内部有

6、P、C、D、E总线，每条总线又包括数据和地址总线，因此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个操作数并向数据存储器写1个操作数133.流水线操作DSP芯片采用多组总线结构,允许CPU同时进行指令和数据的访问。因而，可在内部实行流水线操作。C2000系列芯片执行一条指令，要经过取指、译码、取数、执行运算，分成4个流水线阶段。14图1.14级流水线操作CLKOUT1取指NN+1N+2N+3译码N-1NN+1N+2取数N-2N-1NN+1执行N-3N-2N-1N15164.专门的硬件乘法器和乘加

7、指令MAC在数字信号处理的算法中，乘法和累加是基本的大量运算，占用绝大部分的处理时间。DSP设置了硬件乘法器以及乘加指令MAC，在单周期内取两个操作数一次完成。175.特殊的处理器指令采用特殊的指令：DMOV指令，把指令的数据复制到该地址加1的地址中,原单元的内容不变----数据移位，相当于延迟。LTD指令，在一个指令周期完成LT、DMOV和APAC三条指令的内容。186.丰富的片内存储器件和灵活的寻址方式片内集成FLASH和DARAM，通过片内总线访问这些存储空间，因此不存在总线竞争和速度匹配问题，大大提高数

8、据的读/写速度。197.独立的直接存储器访问(DMA)总线及其控制器DSP为DMA单独设置了完全独立的总线和控制器。8.高速的指令运行周期DSP指令周期可为几ns，LF2407A为40ns。201.1.3DSP的应用自20世纪70年代末诞生，得到飞速发展。已广泛应用，价格越来越低。主要应用:通信图像处理语音处理地质勘测雷达和声纳生物医学自动控制移动通信系统Thehandsetisnot