DSP原理与实践-基于TMS320F28x系列：第1章 绪论

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1、安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院 DSPDSP原理与实践原理与实践-基于基于TMS320F28xTMS320F28x系系列列 安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院课程说明课程说明1 1、课程性质及安排、课程性质及安排 专业选修课、专业选修课、4040学时（实验学时（实验2020学时）教学和课后作业。学时）教学和课后作业。2 2、参考资料、参考资料 彭启琮，管庆。彭启琮，管庆。DSPDSP的集成开发环境的集成开发环境-CCS-CCS及及DSP/BIOSDSP/BIOS的原理与应用。的原理与应用。成都：电子工业出版社，成都：电子工业出版社，20042004；周鹏周鹏 等

2、等 DSPDSP原理与实践原理与实践-基于基于TMSTMS 320F28X320F28X系列系列 北京航空航天大学出北京航空航天大学出版社版社 20142014；（TITI网站）网站）（合众达电子）（合众达电子） （北京瑞泰创新）（北京瑞泰创新） 3、课程构架、与其它课程的关系、课程构架、与其它课程的关系 课程构架：课程构架：DSPDSP的原理结构特点硬件软件的原理结构特点硬件软件DSPDSP工程实现；工程实现；先修课：先修课：C C语言、微机原理、单片机和电子专业相关课程。语言、微机原理、单片机和电子专业相关课程。安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院本课程的主要内容本课程的主要内

3、容 数字信号处理器（数字信号处理器（DSPDSP）的结构）的结构 DSPDSP各主要功能模块的功能和工作原理各主要功能模块的功能和工作原理 包括：包括：CPU内部结构，时钟及系统控制，存储器与通用内部结构，时钟及系统控制，存储器与通用IO端端 口中断管理和复位，串行通信接口，事件管理器，各口中断管理和复位，串行通信接口，事件管理器，各个外设模块（个外设模块（ADC、SPI、SCI、McBSP以及以及eCAN等）。等）。DSPDSP软件编程软件编程和开发和开发 包括：指令系统包括：指令系统 伪指令伪指令 开发环境开发环境 基于基于c c语言的简单开发语言的简单开发 DSP应用系统硬件设计应用系统

4、硬件设计 实验的设计与实现实验的设计与实现安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院1.1 DSP1.1 DSP简介简介 1.1.1 DSP概念概念 1.1.2 DSP处理器的发展处理器的发展 1.1.3 DSP处理器的基本特点处理器的基本特点 1.1.4 数字信号处理系统的优势数字信号处理系统的优势 1.1.5 DSP与通用与通用CPU、MCU、ARM以及以及FPGA的区别的区别 1.2 1.2 如何选择如何选择DSPDSP芯片芯片 1.2.1 DSP芯片的分类芯片的分类 1.2.2 TI公司常用公司常用DSP芯片系列芯片系列 1.2.3 DSP芯片的选择芯片的选择1.3 DSP1.3

5、 DSP芯片的应用与技术展望芯片的应用与技术展望 1.3.1 DSP芯片的典型应用芯片的典型应用 1.3.2 DSP技术展望技术展望安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院1.1 DSP简介简介DSP包括两层概念包括两层概念1.数字信号处理（数字信号处理（Digital Signal Processing DSP）强调的是对以数字形式表现的信号进行处理和研究强调的是对以数字形式表现的信号进行处理和研究的方法。是一门涉及许多学科且广泛应用于许多领的方法。是一门涉及许多学科且广泛应用于许多领域的新兴学科。域的新兴学科。2.数字信号处理器（数字信号处理器（Digital Signal Pro

6、cessor DSP）强调的是通过专用集成电路芯片，利用数字信号处强调的是通过专用集成电路芯片，利用数字信号处理理论，在芯片上运行目标程序，实现对信号的某理理论，在芯片上运行目标程序，实现对信号的某种处理。种处理。本书属于第二层概念，所涉及内容为如何利用本书属于第二层概念，所涉及内容为如何利用DSP芯片进芯片进行数字信号的处理。研究的内容为行数字信号的处理。研究的内容为DSP芯片的结构和特点，如芯片的结构和特点，如何通过程序编写，实现对数字信号的处理。何通过程序编写，实现对数字信号的处理。1.1.1 DSP概念概念安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院数字信号处理系统的构成数字信号处

7、理系统的构成 典型的数字信号处理系统抗混叠滤波器A/DD/ADSP芯片平滑滤波器输输入入输输出出安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院数字信号处理的实现方法数字信号处理的实现方法1.在通用的微型计算机（在通用的微型计算机（PC机）上用软件（如机）上用软件（如C、Fortran语言）实现。语言）实现。缺点：速度慢缺点：速度慢 2.用单片机（如用单片机（如MCS-51、96系列等）实现。系列等）实现。缺点：缺点：只用于简单数字信号处理。只用于简单数字信号处理。3.用用FPGA等产品实现数字信号处理算法。等产品实现数字信号处理算法。缺点：专缺点：专用性太强，而且这种方法的研发工作也主要不是

8、由用性太强，而且这种方法的研发工作也主要不是由一般的用户来完成的。一般的用户来完成的。4.用通用的可编程用通用的可编程DSP芯片实现。芯片实现。DSP芯片有更适合芯片有更适合于数字信号处理的软件和硬件资源，非常适合于通于数字信号处理的软件和硬件资源，非常适合于通用数字信号处理的开发，为数字信号处理的应用打用数字信号处理的开发，为数字信号处理的应用打开了新局面。开了新局面。安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院1.1.2 DSP处理器的发展处理器的发展19781978年，年，AMIAMI公司公司生产的生产的S2811S2811；19791979年美国年美国IntelIntel公司公司的

9、商用可编程器件的商用可编程器件29202920；这两种是这两种是DSPDSP芯片的一个主要里程碑芯片的一个主要里程碑。特点：没有现代特点：没有现代DSPDSP芯片所必须有的单周期乘法器。芯片所必须有的单周期乘法器。19801980年，日本年，日本NECNEC公司公司推出推出PD7720PD7720。特点：是第一片具有乘法器的商用特点：是第一片具有乘法器的商用DSPDSP芯片。芯片。安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院 19821982年，美国年，美国德克萨斯州仪器公司德克萨斯州仪器公司（TI-Texas TI-Texas Instruments Instruments）推出第一代）

10、推出第一代DSPTMS320010DSPTMS320010及其系列产及其系列产品，目前已发展到第六代。品，目前已发展到第六代。TITI公司的系列公司的系列DSPDSP产品已经成为了当今世界最有产品已经成为了当今世界最有影响的影响的DSPDSP芯片，其芯片，其DSPDSP市场占有量占全世界份额的近市场占有量占全世界份额的近50%50%，成为世界上最大的，成为世界上最大的DSPDSP芯片供应商。芯片供应商。安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院19821982年，年，日本东芝公司日本东芝公司推出浮点推出浮点DSPDSP芯片。芯片。19841984年，年，AT&TAT&T公司公司推出推出D

11、SP32DSP32，是较早的具备较高，是较早的具备较高性能的浮点性能的浮点DSPDSP芯片。芯片。19861986年，年，MotorolaMotorola公司公司推出了定点推出了定点DSP MC56001DSP MC56001。19901990年，推出了与年，推出了与IEEEIEEE浮点格式兼容的浮点浮点格式兼容的浮点DSPDSP芯芯片片MC96002MC96002。美国美国模拟器件公司模拟器件公司（Analog DevicesAnalog DevicesADAD）相继）相继推出了定点推出了定点DSPDSP芯片芯片ADSP21xxADSP21xx系列，浮点系列，浮点DSPDSP芯片芯片ADSP

12、210 xxADSP210 xx系列。系列。安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院3030多年来，多年来，DSPDSP芯片得到了迅猛发展，芯片得到了迅猛发展，主要体现在如下方面：主要体现在如下方面：1.1.在生产工艺上在生产工艺上：采用：采用1 1m m以下的以下的CMOSCMOS制造工艺技制造工艺技术和砷化镓集成电路制造技术，使集成度更高，功术和砷化镓集成电路制造技术，使集成度更高，功耗更低，从而使高频、高速的耗更低，从而使高频、高速的DSPDSP处理器得到更大处理器得到更大的发展。的发展。2.2.基本结构上：以基本结构上：以RISCRISC结构、单片并行计算机结构结构、单片并行计

13、算机结构为主导，脉冲阵列和数据流阵列也将成为并行处理为主导，脉冲阵列和数据流阵列也将成为并行处理器的主要体系结构。设计、测试简单，易模块化，器的主要体系结构。设计、测试简单，易模块化，易于实现流水线操作和多处理器结构。易于实现流水线操作和多处理器结构。安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院3.3.模拟模拟/数字混合上：数字混合上：集滤波、集滤波、A/DA/D、D/AD/A及及DSPDSP处理处理于一体，将成为于一体，将成为DSPDSP发展的主要方向，是发展的主要方向，是DSPDSP厂商的厂商的主要增长点。主要增长点。4.DSP4.DSP技术与技术与ASICASIC技术融合上：在技术融

14、合上：在DSPDSP芯片中嵌入芯片中嵌入ASICASIC模块，进一步扩大模块，进一步扩大DSPDSP逻辑控制功能。逻辑控制功能。5.5.代码兼容性上：将推出更新的、更强大的优化代码兼容性上：将推出更新的、更强大的优化C C编译器来适应不同型号的编译器来适应不同型号的DSPDSP代码生成，各种代码生成，各种DSPDSP的的开发、加速、并行处理插件板也将大量涌现。开发、加速、并行处理插件板也将大量涌现。安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院1.1.3 DSP处理器的基本特点处理器的基本特点1.DSP芯片的主要结构特点芯片的主要结构特点1 1哈佛结构（改进的哈佛结构）哈佛结构（改进的哈佛结

15、构）2.2.多总线结构多总线结构3.3.流水线技术流水线技术4.4.专用的硬件乘法器专用的硬件乘法器5.5.多处理单元多处理单元6 6特殊的特殊的DSPDSP指令指令7 7快速的指令周期快速的指令周期8.8.低功耗以及丰富的外设低功耗以及丰富的外设 安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院1.1.4 数字信号处理系统的优势数字信号处理系统的优势1.1.灵活性灵活性修改硬件设计，或调整硬件参数。修改硬件设计，或调整硬件参数。改变软件设置。改变软件设置。例：模拟滤波器，数字滤波器，自适应滤波器例：模拟滤波器，数字滤波器，自适应滤波器安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院2.可靠性

16、强可靠性强放大器放大器A放大器放大器B计算机计算机A计算机计算机B只要误差不超过只要误差不超过0、1判决电平判决电平A、B结果结果可能不同可能不同A、B结果结果果相同果相同安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院3.集成度高集成度高表面贴装表面贴装ASICASIC芯片芯片DSPDSP系统系统DSPDSPCPLDCPLDFPGAFPGA开发开发压缩体积压缩体积降低成本降低成本安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院4.接口方便：接口方便：以现代数字技术为基础的系统或设备都以现代数字技术为基础的系统或设备都是兼容的，系统接口方便。是兼容的，系统接口方便。5.灵活性好灵活性好DSPD

17、SP系统系统DSPDSPCPLDCPLDFPGAFPGA可编程可编程可编程可编程可编程可编程改变软件改变软件不同的功能不同的功能硬件更简单硬件更简单DSPDSP系统开发系统开发周期大大缩短周期大大缩短安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院6.保密性好保密性好DSPDSP系统系统DSPDSPCPLDCPLDFPGAFPGA保密保密性好性好保密保密性好性好保密保密性好性好隐蔽内部总线地址变化隐蔽内部总线地址变化做成做成ASICASIC保密保密性能性能几乎几乎无懈无懈可击可击安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院7.时分复用时分复用系统系统n n信道信道1 1信道信道2 2信道信

18、道n n信号的采样信号的采样频率与频率与DSPDSP系统的运算系统的运算速度相比较速度相比较低的场合。低的场合。实时性要求不实时性要求不高的场合。高的场合。应应用用场场合合系统系统2 2系统系统1 1DSPDSP系统系统安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院8.大规模集成大规模集成尽管已有一些模拟集成电路，但品种较尽管已有一些模拟集成电路，但品种较少、集成度不高、价格较高少、集成度不高、价格较高DSP 体积小、功能强、功耗小、一致性体积小、功能强、功耗小、一致性好、使用方便、性能好、使用方便、性能/价格比高价格比高安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院模拟信号的不可替代性模

19、拟信号的不可替代性 自然界的信号绝大多数是模拟信号；自然界的信号绝大多数是模拟信号；现实世界的信号绝大多数是模拟的（温度、速度、压现实世界的信号绝大多数是模拟的（温度、速度、压力等），转换成的电信号也是模拟的（电流、电压等）。力等），转换成的电信号也是模拟的（电流、电压等）。要实现数字处理，就必须进行转换。要实现数字处理，就必须进行转换。模拟信号处理系统从根本上说是实时的；模拟信号处理系统从根本上说是实时的；除开电路引入的延时外，处理是实时的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由计算机的处理速度决定 射频信号的处理还要由模拟系统来完成。射频信号的处理还要由模拟系统来完成。可

20、以处理包括微波毫米波乃至光波信号可以处理包括微波毫米波乃至光波信号按照奈奎斯特准则的要求，受按照奈奎斯特准则的要求，受S/H、A/D和处和处理速度的限制理速度的限制安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院1.1.5 DSP与通用与通用CPU、MCU、ARM以及以及FPGA的区别的区别 1.通用通用CPU2.MCU3.ARM4.FPGA安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院1.2.1 DSP芯片的分类芯片的分类1 按照基础特性分类：按照基础特性分类：（1）静态DSP芯片 （2）一致性DSP芯片2 按照数据格式分类：按照数据格式分类：（1）定点DSP芯片 （2）浮点DSP芯片3

21、按照用途分类：按照用途分类：（1）通用型DSP芯片 （2）专用型DSP芯片4 按照成产厂商分类：按照成产厂商分类：美国德克萨斯州仪器公司（Texas Instruments，TI）、美国模拟器件公司（Analog Devices Inc.ADI）、飞思卡尔公司（Freescale，原Motorola-摩托罗拉）、杰尔系统公司（Agere Systems，原Lucent-朗讯）1.2 如何选择如何选择DSP芯片芯片安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院1.2.2 TI公司常用的公司常用的DSP芯片系列芯片系列 目前，目前，TI公司的公司的TMS320系列的系列的DSP形成了相对形成了相

22、对成熟而独立的三大系列，它们是：成熟而独立的三大系列，它们是：安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院Up To 40 MIPS控制性能控制性能 高精度控制高精度控制C242F241LC2404ALF2401ALC2402A多功能多功能,家电家电&消费类控制消费类控制 F240F243LC2406ALF2402ALF2403ALF2406ALF2407AF2810128-LQFPF2812176-LQFPF2812179-u*BGA150 MIPS!高端延伸系列特定应用系列LowCostversions成本优化系列C2812F2801?Long Team?C2810F2806F2808

23、安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院多核多核增强应用增强应用DSP+RISCFeature IntegrationPower Efficiency/System Density代码兼容性代码兼容性OMAP5910C55x+ARM9C5509A400 MIPS,USBC5510320-400MIPSC55xTM DSPMulticoreOMAPTMC55x+ARM9C55xTM DSPIn SiliconAnnouncementRoadmapTNET30104800 MIPSC5420200 MIPSC5421200 MIPSC5441532 MIPSC5470C54x+ARM7C5

24、501600 MIPSC5502400-600 MIPSC540980-160 MIPSC5410A100-160MIPSC5416120-160MIPSC540150 MIPSC5402100-160MIPSC5404120 MIPSC5407120 MIPSC54CST120 MIPSC54V90120 MIPSC5503 64KB RAMC5507 128KB RAMLow cost FingerprintC5471C54x+ARM7安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院代码兼容性代码兼容性C6416T1 GHzC6411C6416T720 MHzC6415T720 MHzC6

25、414T720 MHzDM642高性价比系列高性价比系列C6412DM641DM640C6415T1 GHzC6414T1 GHz高性能高性能特定应用系列特定应用系列浮点系列浮点系列C6701C6712C6711C6201C6202C6203C6204C6205C6211 More than 20 code-compatible devices Ranging from sub$9 to 1GHz 30K+Programmers Millions shipped to dateIncreasing Performance,Memory&PeripheralsC6713C6416C6415C64

26、14C6413C6410安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院 1.TMS320C2000系列系列DSP在保持运算能力的同时，兼在保持运算能力的同时，兼顾了在控制领域的需求，在顾了在控制领域的需求，在DSP内部集成了功能强内部集成了功能强大的外部事件控制资源，特别适合用于控制对象复大的外部事件控制资源，特别适合用于控制对象复杂同时又需要较高实时运算能力的领域，如电机控杂同时又需要较高实时运算能力的领域，如电机控制，工业自动化控制，信号采集与处理等。制，工业自动化控制，信号采集与处理等。TMS320C24X系列芯片为数字控制系统的应系列芯片为数字控制系统的应用做了优化设计，芯片内部具有

27、多达用做了优化设计，芯片内部具有多达16路的路的10位数位数模转换功能，具有多个通用定时器和一个监视模转换功能，具有多个通用定时器和一个监视（Watchdog）定时器，具有多达）定时器，具有多达16个通道的个通道的PWM（Pulse Width Modulation）通道，最多具有）通道，最多具有41个个通用输入输出引脚。通用输入输出引脚。安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院 TMS320C28x是到目前为止用于数字控制领域是到目前为止用于数字控制领域性能最好的性能最好的DSP芯片。这种芯片采用芯片。这种芯片采用32位的定点位的定点DSP核，最高速度可达核，最高速度可达400MIP

28、S，可以在单个周期内完，可以在单个周期内完成成3232位的乘累加运算，具有增强的电机控制外位的乘累加运算，具有增强的电机控制外设、高性能的模数转换能力和改进的通信接口，具设、高性能的模数转换能力和改进的通信接口，具有有8GB的线性地址空间，采用低电压供电（的线性地址空间，采用低电压供电（3.3V外外设设/1.8V核），与核），与TMS320C24x源代码兼容。源代码兼容。安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院TMS320LF2407A 针对数字控制系统应用作了优化设计，其时钟周期针对数字控制系统应用作了优化设计，其时钟周期为为25ns（时钟频率为（时钟频率为40MHz），），16*1

29、6的硬件乘法的硬件乘法器，器，2个个10位、位、16路的路的A/D转换区，转换时间为转换区，转换时间为500ns，16路的路的PWM（Pulse Width Modulation）通道，通道，4个定时器，内置个定时器，内置SPI、SCI、CAN的通讯外的通讯外设，设，41个个GPIO口。口。安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院TMS320F2812 TI公司最新推出的、功能最强、性能优越的公司最新推出的、功能最强、性能优越的32为定为定点点DSP芯片之一。时钟周期为芯片之一。时钟周期为6.67ns（时钟频率为（时钟频率为150MHz），），32*32位的硬件乘法器，位的硬件乘法器，

30、2个个12位、位、16路的路的A/D转换器，转换时间为转换器，转换时间为80ns，16路的路的PWM通通道，道，4个定时器，一个个定时器，一个SPI，两个，两个SCI，一个改进的，一个改进的控制局域网控制局域网eCAN，一个多通道缓冲串行接口，一个多通道缓冲串行接口McBSP，56个个GPIO引脚，其具有增强的电机控制引脚，其具有增强的电机控制外设，高性能的模数转换能力和改进的通信接口，外设，高性能的模数转换能力和改进的通信接口，与与TMS320LF24X源代码兼容。源代码兼容。安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院2.TMS320C5000系列系列DSP芯片兼顾了高性能和低功耗芯片

31、兼顾了高性能和低功耗的要求，大量应用与消费类电子产品中，如手机，的要求，大量应用与消费类电子产品中，如手机，PDA等。目前包括了等。目前包括了TMS320C54x和和TMS320C55x两大类。这两类芯片软件完全兼容，所不同的是两大类。这两类芯片软件完全兼容，所不同的是TMS320C55具有更低的功耗和更高的性能。具有更低的功耗和更高的性能。TMS320C54X是为实现低功耗、高性能而专门设计是为实现低功耗、高性能而专门设计的定点的定点DSP芯片，其主要应用是无线通信系统等。芯片，其主要应用是无线通信系统等。安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院TMS320VC5402 其主要用于无

32、线通讯、无线其主要用于无线通讯、无线Modem（调制解调器）、（调制解调器）、网络电话和数字电话系统等。其单周期定点指令执网络电话和数字电话系统等。其单周期定点指令执行时间为行时间为10ns（时钟频率为（时钟频率为100MHz），），17*17bit的的并行乘法器与专用的并行乘法器与专用的40bit加法器相结合可以在一个加法器相结合可以在一个非并行指令周期内完成一次乘加操作（非并行指令周期内完成一次乘加操作（MAC）；）；具有并行具有并行I/O口，一个增强的口，一个增强的8bit主机接口主机接口HPI；两；两个个McBSP等。等。安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院3.TMS320

33、C6000系列系列DSP提供了目前业界最高性能水提供了目前业界最高性能水平的平的DSP解决方案解决方案,主要适合于无线基站、无线主要适合于无线基站、无线PDA、网络系统、网络系统、Modem、数字音频、通信、雷达、图像、数字音频、通信、雷达、图像、3G无线通讯、无线通讯、GPS导航等需要大运算能力的应用场导航等需要大运算能力的应用场合。合。应用于数字视频的应用于数字视频的DaVinci（达芬奇）技术（达芬奇）技术 DM64X数字媒体处理器数字媒体处理器 TI 的的 DaVinci 技术是一组专门为高效和引人注目的数字视频而设计的基于技术是一组专门为高效和引人注目的数字视频而设计的基于 DSP

34、的系统解决方案的系统解决方案 适用于数码摄像机、视频安全设备、高级医疗成像设备、适用于数码摄像机、视频安全设备、高级医疗成像设备、便携式视频播放器或任何其它您能想象得到的视频应用便携式视频播放器或任何其它您能想象得到的视频应用安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院TMS320C6416 时钟频率高达时钟频率高达800MHz，用于视频、语音、，用于视频、语音、3G无线无线基站、基站、64位装入和存储，两级位装入和存储，两级CACHE与增强型与增强型DMA控制器相连，且能控制外围设备，从而是控制器相连，且能控制外围设备，从而是Cache空间增大，数据结构支持空间增大，数据结构支持8位的运

35、算操作，尤位的运算操作，尤其适用于其适用于8位图像信号的处理，内部嵌入各种应用位图像信号的处理，内部嵌入各种应用软件，包括回音抵消，图像压缩等。软件，包括回音抵消，图像压缩等。安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院4.OMAP（Open Multimedia Application Platform，开放式多媒体应用平台）系列开放式多媒体应用平台）系列 TI公司的公司的OMAP处理器是一种为满足移动多媒处理器是一种为满足移动多媒体信息处理及无线通信应用开发出来的高性能、高体信息处理及无线通信应用开发出来的高性能、高集成度嵌入式处理器。从智能电话到平板电脑、从集成度嵌入式处理器。从智能

36、电话到平板电脑、从电子阅读器到企业和工业应用，电子阅读器到企业和工业应用，TI 的智能多核的智能多核OMAP处理器提供了一个可扩展、高性能的超低功处理器提供了一个可扩展、高性能的超低功耗平台，在满足用户体验期望的同时也超出了用户耗平台，在满足用户体验期望的同时也超出了用户期望。期望。其代表产品有其代表产品有OMAP54x、OMAP44x以及以及OMAP36x系列等。系列等。安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院5.DaVinci（达芬奇）系列（达芬奇）系列 DaVinci数字媒体处理器提供片上系统，包括视频数字媒体处理器提供片上系统，包括视频加速器和相关外设。它采用了加速器和相关外设

37、。它采用了DSP（TMS320C64x）和和ARM（ARM9）双核架构，以及视频前端、视频）双核架构，以及视频前端、视频加速器和很强继承性的软件，专为数字视频、影像加速器和很强继承性的软件，专为数字视频、影像和视觉应用而设计。和视觉应用而设计。TMS320DM644x处理器利用处理器利用TMS320C64x+DSP内核，该内核针对视频编码和解码应用等数字视频内核，该内核针对视频编码和解码应用等数字视频终端设备进行了优化，可升级的达芬奇处理器系列终端设备进行了优化，可升级的达芬奇处理器系列还包括多媒体编解码器、加速器、外设和框架。其还包括多媒体编解码器、加速器、外设和框架。其应用于数字标牌、可视

38、门铃、内窥镜、视频通信系应用于数字标牌、可视门铃、内窥镜、视频通信系统、视频会议、视频安全以及视频基础设施等领域。统、视频会议、视频安全以及视频基础设施等领域。安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院1.2.3 DSP芯片的选择芯片的选择抗混叠滤波器A/DD/ADSP芯片平滑滤波器输输入入输输出出典型的典型的DSPDSP系统系统安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院总体设计方案总体设计方案DSPDSP系统设计前：系统设计前：明确设计任务明确设计任务 给出设计任务书给出设计任务书 功能描述准确功能描述准确 功能描述清楚功能描述清楚

39、 描述的方式描述的方式 人工语言人工语言 流程图流程图 算法描述算法描述 将设计任务书转化为量化的技术指标。将设计任务书转化为量化的技术指标。DSP应用应用定义系统性能指标定义系统性能指标选择选择DSP芯片芯片软件编程软件编程硬件设计硬件设计软件调试软件调试硬件调试硬件调试系统集成系统集成系统调试系统调试安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院技术指标的确定技术指标的确定系统采样系统采样频率频率 信号信号频率频率 最复杂的算法最复杂的算法所需最大时间所需最大时间 对实时程对实时程度的要求度的要求 片内、外片内、外RAMRAM的容量的容量 数据量及程数据量及程序的长短序的长短1616、3

40、232位位定点、浮点运算定点、浮点运算 系统所要求的精度系统所要求的精度输入输出输入输出端口要求端口要求计算、控制计算、控制选定选定DSPDSP芯片芯片型号型号 安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院其它因素的考虑其它因素的考虑成本成本供货能力供货能力技术支持技术支持开发系统开发系统体积体积功耗功耗工作环境温度工作环境温度DSPDSPA/DA/DD/AD/ARAMRAM性能指标性能指标安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院 数据格式数据格式 数据宽度数据宽度 速度速度 存储器的安排存储器的安排 开发工具开发工具 支持多处理器支持多处理器 功耗和电源管理功耗和电源管理 成本成

41、本安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院DSPDSP芯片芯片 根据是用于控制还是计根据是用于控制还是计算目的，选择：算目的，选择：不同的厂商不同的厂商不同系列不同系列不同工作频率不同工作频率不同工作电压不同工作电压不同工作温度不同工作温度采用定点或浮点型芯片采用定点或浮点型芯片 安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院DSP应用系统的开发工具应用系统的开发工具开发工具的好坏对代码的长度、代码的执开发工具的好坏对代码的长度、代码的执行速度起着关键的作用，开发工具的功能行速度起着关键的作用，开发工具的功能是否齐全，使用是否方便，在很大程度上是否齐全，使用是否方便，在很大程度上将影

42、响将影响DSPDSP系统的开发周期以及产品上市系统的开发周期以及产品上市时间。时间。由于不同厂商、不同系列的由于不同厂商、不同系列的DSPDSP都有自己都有自己的开发工具，因此开发工具的选择也是重的开发工具，因此开发工具的选择也是重要的一环。要的一环。安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院代码产生工具代码产生工具 对用户开发的高级语言或汇对用户开发的高级语言或汇编语言源代码进行编译，生成可以在目标编语言源代码进行编译，生成可以在目标DSPDSP上运行的可执行代码。上运行的可执行代码。代码调试工具代码调试工具 根据调试者的命令观察根据调试者的命令观察DSPDSP的的状态，控制状态，控制

43、DSPDSP代码的执行，进行结果显示，代码的执行，进行结果显示，对用户的代码进行调试或性能测试。对用户的代码进行调试或性能测试。DSPDSP的开发工具的开发工具安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院1.1.代码产生工具代码产生工具 （1 1）TMS320TMS320优化优化C C编译器编译器（Optimizing ANSI Optimizing ANSI C CompilersC Compilers）C C编译器的输入是编译器的输入是C C语言源代语言源代码，输出为码，输出为TMS320TMS320汇编代码，它用于把符合汇编代码，它用于把符合ANSIANSI标准的标准的C C代码转换

44、为目标代码转换为目标DSPDSP汇编代码，汇编代码，使用户可以用使用户可以用C C语言编写代码。并且，配套的语言编写代码。并且，配套的代码调试工具支持代码调试工具支持C C代码的源码调试。代码的源码调试。TITI公司公司的编译器支持除的编译器支持除TMS320C1xTMS320C1x外的所有外的所有DSPDSP产品。产品。TITI公司的开发工具公司的开发工具安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院（2 2）TMS320TMS320汇编器、连接器（汇编器、连接器（AssemblerAssembler、LinkerLinker）汇编器和连接器用于把汇编代码转汇编器和连接器用于把汇编代码转换

45、为可在目标换为可在目标DSPDSP上运行的可执行目标代码。上运行的可执行目标代码。支持宏汇编和目标库，产生的目标代码可重新支持宏汇编和目标库，产生的目标代码可重新定位，在程序地址空间中的具体地址可变。定位，在程序地址空间中的具体地址可变。其中汇编器用于把汇编语言文件转换成机器语其中汇编器用于把汇编语言文件转换成机器语言的目标文件。连接器用于把多个目标文件连言的目标文件。连接器用于把多个目标文件连接成可执行的目标代码。在连接过程中，连接接成可执行的目标代码。在连接过程中，连接器完成目标代码的定位、解决符号的外部引用器完成目标代码的定位、解决符号的外部引用等。等。安徽工程大学电气工程学院安徽工程大

46、学电气工程学院2 2代码调试工具代码调试工具（1 1）TMS320TMS320源码调试器（源码调试器（C Source DebuggerC Source Debugger）它它在在PCPC机或工作站上运行，是开发环境中主机与软件仿机或工作站上运行，是开发环境中主机与软件仿真器、软件评价模块或硬件仿真器之间的标准接口。真器、软件评价模块或硬件仿真器之间的标准接口。它与这些调试器一起配合使用，完成对用户程序的调它与这些调试器一起配合使用，完成对用户程序的调试。试。程序调试可以在程序调试可以在C C、汇编或、汇编或C/C/汇编混合模式下进行汇编混合模式下进行调试，调试器具有条件执行、单步执行、断点等

47、基本调试，调试器具有条件执行、单步执行、断点等基本功能，并支持多个功能，并支持多个DSPDSP。安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院TMS320TMS320软件仿真器是一个软件程序，它在软件仿真器是一个软件程序，它在PCPC机或机或工作站上运行，通过模拟工作站上运行，通过模拟DSPDSP的运行验证和调试的运行验证和调试TMS320TMS320程序。程序。采用软件仿真器，编程者可以在没有目标硬件的采用软件仿真器，编程者可以在没有目标硬件的情况下进行软件开发。情况下进行软件开发。在软件仿真器上调试用户软件时，可以用对主机在软件仿真器上调试用户软件时，可以用对主机数据文件的读写代替对特定

48、数据文件的读写代替对特定I/OI/O的数据读写，以模拟的数据读写，以模拟与与DSPDSP接口的接口的I/OI/O器件；另外软件仿真还可以模拟中断器件；另外软件仿真还可以模拟中断信号。信号。（2）TMS320软件仿真器（软件仿真器（TMS320 Software Simulators）安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院TMS320TMS320有一系列系统调试工具用于代替或有一系列系统调试工具用于代替或协助目标系统进行软件评价和开发。协助目标系统进行软件评价和开发。现有的产品有：现有的产品有：DSKDSK初学者开发套件初学者开发套件（DSP Starter KitDSP Starte

49、r Kit）EVMEVM软件评估模块软件评估模块（Evaluation ModuleEvaluation Module）XDS510XDS510硬件仿真器硬件仿真器（Extend Development Extend Development Support EmulatorsSupport Emulators）。）。TITI公司还提供集成开发工具公司还提供集成开发工具CCSCCS（Code Code Composer StudioComposer Studio），），CCSCCS可从网上下载，可进可从网上下载，可进行软、硬件仿真和系统分析，受到广泛应用。行软、硬件仿真和系统分析，受到广泛应用。

50、（3）TMS320系统调试和评价工具系统调试和评价工具安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院1.3 DSP芯片的应用与技术展望芯片的应用与技术展望安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院目前目前DSPDSP的应用主要包括如下方面：的应用主要包括如下方面：（1 1）信号处理）信号处理 如数字滤波、自适应滤波、如数字滤波、自适应滤波、快速傅里叶变换、希尔伯特变换、小波变换、快速傅里叶变换、希尔伯特变换、小波变换、相关运算、谱分析、卷积、模式匹配、加窗、相关运算、谱分析、卷积、模式匹配、加窗、波形产生等。波形产生等。1.3.1 DSP芯片的典型应用芯片的典型应用安徽工程大学电气工程

51、学院安徽工程大学电气工程学院（2 2）通信）通信 如调制解调器、自适应均衡、如调制解调器、自适应均衡、数据加密、数据压缩、回波抵消、多路复数据加密、数据压缩、回波抵消、多路复用、传真、扩频通信、纠错编码、可视电用、传真、扩频通信、纠错编码、可视电话、个人通信系统、移动通信、个人数字话、个人通信系统、移动通信、个人数字助手（助手（PDAPDA）、）、X.25X.25分组交换开关等。分组交换开关等。（3 3）语音）语音 如语音编码、语音合成、语音如语音编码、语音合成、语音识别、语音增强、说话人辨认、说话人确识别、语音增强、说话人辨认、说话人确认、语音邮件、语音存储、扬声器检验、认、语音邮件、语音存

52、储、扬声器检验、文本转语音等。文本转语音等。安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院（4 4）军事）军事 如保密通信、雷达处理、声纳如保密通信、雷达处理、声纳处理、图像处理、射频调制解调、导航、处理、图像处理、射频调制解调、导航、导弹制导等。导弹制导等。（5 5）图形与图像）图形与图像 如二维和三维图形处理如二维和三维图形处理、图像压缩与传输、图像增强、动画与数、图像压缩与传输、图像增强、动画与数字地图、机器人视觉、模式识别、工作站字地图、机器人视觉、模式识别、工作站等。等。（6 6）仪器仪表）仪器仪表 如频谱分析、函数发生、如频谱分析、函数发生、锁相环、地震处理、数字滤波、模式匹配锁

53、相环、地震处理、数字滤波、模式匹配、暂态分析等。、暂态分析等。安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院（7 7）自动控制）自动控制 如引擎控制、声控、机器人如引擎控制、声控、机器人控制、磁盘控制器、激光打印机控制、电动机控制、磁盘控制器、激光打印机控制、电动机控制等。控制等。（8 8）医疗）医疗 助听器、超声设备、诊断工具、病助听器、超声设备、诊断工具、病人监护、胎儿监控、修复手术等。人监护、胎儿监控、修复手术等。（9 9）家用电器）家用电器 如高保真音响、音乐合成、如高保真音响、音乐合成、音调控制、玩具与游戏、数字电话与电视、电音调控制、玩具与游戏、数字电话与电视、电动工具、固态应答

54、机等。动工具、固态应答机等。（1010）汽车）汽车 如自适应驾驶控制、防滑制动器如自适应驾驶控制、防滑制动器、发动机控制、导航及全球定位、振动分析、发动机控制、导航及全球定位、振动分析、防撞雷达等。防撞雷达等。安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院1.3.2 DSP技术展望技术展望安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院 DSP技术的发展趋势，可用四个字技术的发展趋势，可用四个字“多快好省多快好省”来概括。来概括。1.多。多。可从广度和深度看。可从广度和深度看。广度是指广度是指DSP的型号越来越多，已经开始做的型号越来越多，已经开始做市场细分市场细分,如如2000系列是做控制

55、的，系列是做控制的，5000系列是做低系列是做低功耗的，功耗的，6000系列是做高性能处理的。专用芯片越系列是做高性能处理的。专用芯片越来越多。来越多。从深度讲是多从深度讲是多CPU的糅合，一是多的糅合，一是多DSP的糅的糅合，还有就是合，还有就是DSP的核和其他如事务性处理的核糅的核和其他如事务性处理的核糅合在一起，例如合在一起，例如ARM核。核。安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院2.快。快。即：是运算的速度越来越快，指令速度越来越即：是运算的速度越来越快，指令速度越来越 快，频率越来越高，功能越来越强。快，频率越来越高，功能越来越强。3.好。好。主要是指性能价格比。主要是指性

56、能价格比。由于半导体工艺的发展，使得成本降低引起的。由于半导体工艺的发展，使得成本降低引起的。4.省。省。功耗越来越低。功耗越来越低。安徽工程大学电气工程学院安徽工程大学电气工程学院习题与思考题习题与思考题1.什么是什么是DSP？它有哪些主要的基本特点？它有哪些主要的基本特点？DSP芯片有哪些常规芯片有哪些常规的分类方法？的分类方法？2.数字信号处理算法一般地实现方法有哪些？简述数字信号处数字信号处理算法一般地实现方法有哪些？简述数字信号处理系统的优势。理系统的优势。3.DSP与通用与通用CPU、MCU、ARM以及以及FPGA的区别与联系有哪的区别与联系有哪些？些？4.简述简述DSP芯片的发展历程。芯片的发展历程。5.简述简述TI公司常用公司常用DSP芯片系列的特点以及主要用途。芯片系列的特点以及主要用途。6.在设计在设计DSP应用系统时，如何选择合适的应用系统时，如何选择合适的DSP芯片？芯片？7.简述简述DSP芯片的典型应用以及发展技术展望。芯片的典型应用以及发展技术展望。