最新《DSP器件及应用》绪论解读教学讲义PPT.ppt

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1、《DSP器件及应用》绪论解读绪论DSP技术DigitalSignalProcessing数字信号处理DigitalSignalProcessor数字信号处理器专用DSP是为某一或某些特定功能而专门设计的器件(ASIC)，如FFT计算（Austek公司的A41102等）相关器/FIR滤波器（INMOS的A100等）特点：全部采用硬件处理，处理速度快，可与其他硬件或微处理器构成高速数据处理系统但功能单一，灵活性差，造价较高。除非在速度要求很苛刻的场合，否则一般很少使用IP核（IPcore）DSP把DSP器件

2、的功能、结构、行为等的硬件描述，通过编译下载到FPGA或其它可编程器件中，形成具有ASIC特性的专用DSP器件按实现程度来分，IP核具有软核（SoftCore）、固核（FirmCore）、硬核（HardCore）三种形式特点：高度并行性、速度快灵活的可配置特性，使得FPGA构成的DSP系统非常易于修改、易于测试及硬件升级0.3通用DSP器件①DSP是一个微控制器（MC）、即一个单片机②它是一个高性能的MC③它很适合实时高速数据处理和控制，是基于软件实现数字信号处理的0.3.1通用DSP器件的特点首先，D

3、SP使用哈佛结构或增强哈佛结构其次，DSP使用流水线技术第三，DSP使用硬件乘法加法器（multiplier-accumulator，MAC）第四，DSP具有特殊的适用于数字信号处理的指令和快速寻址方式第五，DSP采用重复使用硬件的技术第六，DSP使用众多性能优良的片内外设资源DSP使用[增强]哈佛结构通用型微处理器：冯。诺依曼结构程序指令和数据共用一个存储空间和单一的地址与数据总线DSP采用哈佛结构或增强哈佛结构将程序指令与数据的存储空间分开，各有自己的地址与数据总线。这就使得处理指令和数据可以并行操

4、作，从而大大提高了处理效率实现取指令和执行指令的完全重叠，这是单周期指令的基础相互独立的总线连接不同的处理部件和模块，在单个周期中完成多个操作，提高了DSP的并行处理能力DSP使用流水线技术DSP采用流水线技术把指令的执行分解为取指、译码、存取操作数、执行等多个阶段，每个阶段由不同的硬件部件完成，各部件并行工作流水线技术允许DSP在一个运行周期中执行多个操作，如在流水作业中，取指、译码、存取操作数、执行操作可以在一个周期内重叠，结果，指令执行可等效成在单个机器周期内完成。流水线减少了指令的平均执行时间，

5、极大提高了处理速度。DSP的哈佛结构为采用流水技术提供了方便。流水线技术示意图时钟周期T1T2T3T4T5T6取指部件NN+1N+2N+3N+4N+5译码部件NN+1N+2N+3N+4存取操作数NN+1N+2N+3执行部件NN+1N+2平均每个周期执行一条指令DSP使用硬件乘法加法器（multiplier-accumulator，MAC）在数字信号处理算法中，乘法和累加是最基本的数量最大运算，例如在数字滤波、FFT等算法中都有类似于∑[a(k)*X(n-k)]的运算。DSP中设置了硬件乘法加法器，其结构

6、独立而联系密切，这使DSP在一个周期内能完成一次加法和一次乘法运算，即乘和累加可以在单个指令周期内完成，极利于滤波、相关、矩阵及FFT等数字信号处理。通用计算机的乘法用软件实现的，用若干个机器周期。DSP中有硬件乘法器，用MAC指令(取数、乘法、累加)在单周期完成。DSP具有特殊的适用于数字信号处理的指令和快速寻址方式如延迟分支等不破坏流水线的分支循环指令、单周期乘加指令、FFT必用的位反转寻址及循环寻址指令、单（或块）指令重复指令等，使DSP具有优秀的性能，很适合实时高速数据处理和控制。DSP采用重复

7、使用硬件的技术如多套总线和多个运算单元等，这给DSP的并行操作创造条件，并行的运算和并行的吞吐使速度成倍增加。DSP使用众多性能优良的片内外设资源如模数接口、中断控制器、DMA控制器、PWM接口、事件捕获器，CAN总线，RAM和ROM/FLASH等，这使DSP可工作于单片模式，其性能、速度、体积、功耗等明显优化。且单独的DMA总线及其控制器，在不影响或极小影响DSP处理速度的情况下，作并行的数据传送，这为DSP多片应用提供了方便。独立的DMA总线和控制器有一组或多组独立的DMA总线，与CPU的程序、数

8、据总线并行工作，在不影响CPU工作的条件下,DMA速度目前已达到800Mbytes/sCPU通用微处理器的CPU由ALU和CU组成，其算术运算和逻辑运算通过软件来实现的，如加法需要10个机器周期，乘法是一系列的移位和加法，需要数十个机器周期。DSP的CPU设置硬件乘法器，可以在单周期内完成乘法和加法。0.3.2通用DSP的发展事实上，随着制造工艺的精进，DSP器件在功耗、速度、处理能力、片内资源（RAM、ROM/EPROM/FLASH、外设