DSP技術及應用張占強dzxzzq@163.com2023/7/281DSP技術及應用DSP技術及應用張占強dzxzzq@163.com202課程的目標介紹典型的DSP處理器的硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、以及開發(fā)環(huán)境；在DSP處理器上編程實現(xiàn)基本的通用運算，如加減乘除等；在DSP實驗箱上學習和熟悉所學內(nèi)容在DSP處理器上編程實現(xiàn)“數(shù)字信號處理”課程所學習的主要算法，如數(shù)字濾波器的設計和實現(xiàn)等2023/7/282DSP技術及應用課程的目標介紹典型的DSP處理器的硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、以及開《DSP技術及應用》主編吳冬梅張玉杰北京大學出版社基本教材2023/7/283DSP技術及應用《DSP技術及應用》主編吳冬梅張玉杰北京大學出版社基本參考書目1.《TMS320C54XDSP硬件開發(fā)教程》清源科技2.《TMS320C54XDSP應用程序設計教程》清源科技3.《DSP算法、應用與設計》（英文版）4.2023/7/284DSP技術及應用參考書目1.《TMS320C54XDSP硬件開發(fā)教程》清源課程的內(nèi)容安排第一章緒論第二章TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)第三章TMS320C54x的指令系統(tǒng)第四章TMS320C54x的軟件開發(fā)第五章DSP集成開發(fā)環(huán)境（CCS）第六章DSP片內(nèi)外設（可編程定時器）第八章TMS320C54x應用系統(tǒng)設計舉例（正弦信號發(fā)生器、FIR數(shù)字濾波器）2023/7/285DSP技術及應用課程的內(nèi)容安排第一章緒論2023/7/285DSP技術及應考核方式學時：48學時，講課：42學時，實驗：6學時閉卷考試總評成績=考試成績×80%+平時成績（20分）平時成績：作業(yè)、實驗、點名2023/7/286DSP技術及應用考核方式學時：48學時，講課：42學時，實驗：6學時2023第一章緒論內(nèi)容提要●

數(shù)字信號處理概述●可編程DSP芯片●TMS320系列

DSP概述●

DSP系統(tǒng)設計概要2023/7/287DSP技術及應用第一章緒論內(nèi)容提要●數(shù)字信號處理概述x(t)抗混疊濾波器A/D轉(zhuǎn)換器x(n)y(n)y(t)數(shù)字信號處理器D/A轉(zhuǎn)換器平滑濾波器1.1概述圖1.1數(shù)字信號處理系統(tǒng)框圖2023/7/288DSP技術及應用x(t)抗混疊A/Dx(n)y(n)y(t)數(shù)字信號處理器DDSP(Digitalsignalprocessor)——數(shù)字信號處理器DSP(Digitalsignalprocessing)——數(shù)字信號處理的理論和方法DSP技術是通過數(shù)字信號處理器來實現(xiàn)數(shù)字信號處理的算法。1.1.1DSP與DSP技術2023/7/289DSP技術及應用DSP(Digitalsignalprocessor)微處理器：通用處理器(GeneralPurposeProcessor)

MCU(MicroControllerUnit)多點控制單元，又稱單片微機(SingleChipMicrocomputer)

DSPARM（AdvancedRISCMachines）

1.1.1DSP與DSP技術2023/7/2810DSP技術及應用微處理器：1.1.1DSP與DSP技術2023/7/1．數(shù)字信號處理的理論和方法的發(fā)展；算法的研究，如何用最小運算量和存儲器的最小使用量來完成指定任務2．DSP處理器性能的提高。

1.1.2DSP技術發(fā)展的兩個領域2023/7/2811DSP技術及應用1．數(shù)字信號處理的理論和方法的發(fā)展；1.1.2DSP技術發(fā)1.1.3數(shù)字信號處理的實現(xiàn)方法（1）在通用型計算機上用軟件實現(xiàn)。

C語言、匯編或MATLAB語言等編程（2）在通用計算機系統(tǒng)中加上專用的加速處理器實現(xiàn)。（3）在通用的單片機（MCS-51、MCS-96系列）上實現(xiàn)。（4）用通用型可編程DSP芯片來實現(xiàn)。（5）用專用型DSP芯片實現(xiàn)。2023/7/2812DSP技術及應用1.1.3數(shù)字信號處理的實現(xiàn)方法（1）在通用型計算機上用軟1.1.4DSP系統(tǒng)的特點（1）精度高，抗干擾能力強，穩(wěn)定性好。（2）編程方便，易于實現(xiàn)復雜算法。（3）可程控。（4）接口簡單。（5）集成方便。2023/7/2813DSP技術及應用1.1.4DSP系統(tǒng)的特點（1）精度高，抗干擾能力強，穩(wěn)定

DSP芯片是一種特別適合于進行數(shù)字信號處理運算的處理器，其主要應用是實時快速地實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。

1.2可編程DSP芯片2023/7/2814DSP技術及應用DSP芯片是一種特別適合于進行數(shù)字信號處理1．改進的哈佛結(jié)構(gòu)

DSP芯片普遍采用數(shù)據(jù)總線和程序總線分離的哈佛結(jié)構(gòu)或改進的哈佛結(jié)構(gòu),比傳統(tǒng)處理器的馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)有更快的指令執(zhí)行速度。1.2.1DSP芯片的結(jié)構(gòu)特點2023/7/2815DSP技術及應用1．改進的哈佛結(jié)構(gòu)1.2.1DSP芯片的結(jié)構(gòu)特點2023馮.諾依曼結(jié)構(gòu)哈佛結(jié)構(gòu)1.2.1DSP芯片的結(jié)構(gòu)特點程序與數(shù)據(jù)存儲器CPUADB程序存儲器CPU數(shù)據(jù)存儲器ABDBABDB2023/7/2816DSP技術及應用馮.諾依曼結(jié)構(gòu)哈佛結(jié)構(gòu)1.2.1DSP芯片的結(jié)構(gòu)特點程序與1.2.1DSP芯片的結(jié)構(gòu)特點改進的哈佛結(jié)構(gòu)程序存儲器CPU數(shù)據(jù)存儲器ABDBABDB2023/7/2817DSP技術及應用1.2.1DSP芯片的結(jié)構(gòu)特點改進的哈佛結(jié)構(gòu)程序存儲器CP(1)馮·諾伊曼（VonNeuman）結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)采用單存儲空間，即程序指令和數(shù)據(jù)共用一個存儲空間，使用單一的地址和數(shù)據(jù)總線，取指令和取操作數(shù)都是通過一條總線分時進行。

1.2.1DSP芯片的結(jié)構(gòu)特點2023/7/2818DSP技術及應用(1)馮·諾伊曼（VonNeuman）結(jié)構(gòu)圖1.2.1馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)CPUI/O口ROM串行接口RAM并行接口外部存儲器接口地址總線AB數(shù)據(jù)總線DB1.2.1DSP芯片的結(jié)構(gòu)特點2023/7/2819DSP技術及應用圖1.2.1馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)I/O口ROM串行接口RAM并行（2）哈佛（Harvard）結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)采用雙存儲空間，程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開，有各自獨立的程序總線和數(shù)據(jù)總線1.2.1DSP芯片的結(jié)構(gòu)特點2023/7/2820DSP技術及應用（2）哈佛（Harvard）結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)采外部管理數(shù)據(jù)總線外部管理地址總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)地址總線程序數(shù)據(jù)總線程序地址總線CPUI/O口ROM串行接口RAM并行接口外部存儲器接口圖1.2.2哈佛結(jié)構(gòu)外部管理數(shù)據(jù)總線外部管理地址總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)地址總線程序數(shù)據(jù)總線程序地址總線1.2.1DSP芯片的結(jié)構(gòu)特點2023/7/2821DSP技術及應用外部管理數(shù)據(jù)總線外部管理地址總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)地址總線程序數(shù)據(jù)（3）改進型的哈佛結(jié)構(gòu)改進型的哈佛結(jié)構(gòu)是采用雙存儲空間和數(shù)條總線，即一條程序總線和多條數(shù)據(jù)總線。1.2.1DSP芯片的結(jié)構(gòu)特點2023/7/2822DSP技術及應用（3）改進型的哈佛結(jié)構(gòu)改進型的哈佛結(jié)構(gòu)2．采用多總線結(jié)構(gòu)TMS320C54x系列內(nèi)部有P、C、D、E等4組總線，每組總線中都有地址總線和數(shù)據(jù)總線，這樣在一個機器周期內(nèi)可以完成如下操作：①從程序存儲器中取一條指令；

②從數(shù)據(jù)存儲器中讀兩個操作數(shù)；

③向數(shù)據(jù)存儲器寫一個操作數(shù)。

1.2.1DSP芯片的結(jié)構(gòu)特點2023/7/2823DSP技術及應用2．采用多總線結(jié)構(gòu)TMS320C54x系列內(nèi)部有P、C、D3．采用流水線技術（pipeline）1.2.1DSP芯片的結(jié)構(gòu)特點2023/7/2824DSP技術及應用3．采用流水線技術（pipeline）1.2.1DSP芯1.2.1DSP芯片的結(jié)構(gòu)特點4．多處理單元DSP內(nèi)部包括多個處理單元，如算術運算單元（ALU）、輔助寄存器運算單元（ARAU）、累加器（ACC）及硬件乘法器（MUL）等。5．特殊的DSP指令2023/7/2825DSP技術及應用1.2.1DSP芯片的結(jié)構(gòu)特點4．多處理單元DS1.2.1DSP芯片的結(jié)構(gòu)特點6．指令周期短7．運算精度高MIPS（millionsofInstructionsPerSecond，每秒執(zhí)行百萬條指令）。8．豐富的外設9．功耗低2023/7/2826DSP技術及應用1.2.1DSP芯片的結(jié)構(gòu)特點6．指令周期短7．運算精度在眾多的DSP芯片中，可以按照下列2種方式進行分類。

1.按數(shù)據(jù)格式分類2.

按用途分類

1.2.2DSP芯片的分類根據(jù)芯片工作的數(shù)據(jù)格式，按其精度或動態(tài)范圍，可將通用DSP劃分為定點DSP和浮點DSP兩類。按照用途，可將DSP芯片分為通用型和專用型兩大類。2023/7/2827DSP技術及應用在眾多的DSP芯片中，可以按照下列2種方式進行分類。1.2.3DSP芯片的發(fā)展及趨勢

1.DSP芯片的發(fā)展歷程TI公司浮點、定點DSP占市場份額的60%；AD公司浮點、定點DSP分別占市場份額的16%和13%；Motorola公司浮點、定點DSP分別占市場份額的16%和13%；Lucent公司的定點DSP占5%

2.國內(nèi)的DSP的發(fā)展“華睿一號”DSP芯片，由中國電子科技集團公司第十四研究所、北京國睿中數(shù)科技股份有限公司以及清華大學聯(lián)合研發(fā)2023/7/2828DSP技術及應用1.2.3DSP芯片的發(fā)展及趨勢1.DSP芯片的發(fā)展歷1.2.4DSP芯片的應用2023/7/2829DSP技術及應用1.2.4DSP芯片的應用2023/7/2829DSP技術移動通信系統(tǒng)2011年10月我國的手機用戶突破9.8億戶1.2.4DSP芯片的應用2023/7/2830DSP技術及應用移動通信系統(tǒng)2011年10月我國的手機用戶突破9.8億戶1.

GSM手機框圖2023/7/2831DSP技術及應用GSM手機框圖2023/7/2831DSP技術Fashionhandsets2023/7/2832DSP技術及應用Fashionhandsets2023/7/2832DSPSmartphoneandMID

（MobileInternetDevice）2023/7/2833DSP技術及應用SmartphoneandMID

（MobileInt2023/7/282023/7/2834DSP技術及應用2023/7/282023/7/2834DSP技術及應用MID2023/7/2835DSP技術及應用MID2023/7/2835DSP技術及應用GPS

(GlobalPositionSystem)2023/7/2836DSP技術及應用GPS

(GlobalPositionSystem)北斗導航系統(tǒng)北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)由空間端、地面端和用戶端三部分組成。空間端包括5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星。地面端包括主控站、注入站和監(jiān)測站等若干個地面站。2023/7/2837DSP技術及應用北斗導航系統(tǒng)北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)由空間端、地面端和用戶端三部分組AirEarlyWarning，AEW

空中預警機2023/7/2838DSP技術及應用AirEarlyWarning，AEW

空中預警機20Radar/Sonar

雷達/聲納2023/7/2839DSP技術及應用Radar/Sonar

雷達/聲納2023/7/2839DSCruisemissile

巡航導彈2023/7/2840DSP技術及應用Cruisemissile

巡航導彈2023/7/2840SmartBomb2023/7/2841DSP技術及應用SmartBomb2023/7/2841DSP技術及應用2023/7/28Pilotlessaircraft

無人偵察機2023/7/2842DSP技術及應用2023/7/28Pilotlessaircraft

無人消費類電子DC/DVHDTVHomeTheaterMP32023/7/2843DSP技術及應用消費類電子DC/DVHDTVHomeTheaterMP322023/7/2844DSP技術及應用2023/7/2844DSP技術及應用汽車電子中的MCU/DSP2023/7/2845DSP技術及應用汽車電子中的MCU/DSP2023/7/2845DSP技術及生物醫(yī)學工程UltrasoundCT(ComputedTomography)MRI(MagneticResonanceImaging)GammaknifeHearingAid2023/7/2846DSP技術及應用生物醫(yī)學工程UltrasoundCT(ComputedT1.3TMS320系列DSP概述TI公司的DSP分類

C2x、C24x稱為C2000系列，主要用于數(shù)字控制系統(tǒng)；C54x、C55x稱為C5000系列，主要用于功耗低、便于攜帶的通信終端；C62x、C64x和C67x稱為C6000系列，主要用于高性能復雜的通信系統(tǒng)，及其圖像處理，如移動通信基站。2023/7/2847DSP技術及應用1.3TMS320系列DSP概述TI公司的DSP分C2000?DSPTIC55x?DSP核心:

世界上最低功耗性能比mW/MIPS的DSPs以達到0.05mW/MIPs的最低功耗性能比而具有最長的電池壽命。最佳的代碼密度兼容C54x?DSP軟件工作頻率將達到1.1GHz最好的DSP編譯器,便于使用兼容C62x?DSP軟件可擴展性能達到400MIPs

最佳的C/C++控制代碼效率兼容C24x?DSP軟件C5000?DSPC6000?DSPTIC28x?DSP核心:

世界上第一顆針對控制進行優(yōu)化的DSPTIC64x?DSP核心:

世界上具有最高性能的DSPsMotorControl

DSPPersonalDSPBroadbandInfrastruc-tureDSPTI公司主推的三大DSP系列2023/7/2848DSP技術及應用C2000?DSPTIC55x?DSP核心:

世OMAP的基本結(jié)構(gòu)開放式多媒體應用平臺（OMAP）是TI專門位支持2.5G和3G手機應用需求而設計的處理器體系結(jié)構(gòu)（DSP＋MCU＋MTC內(nèi)存和流量控制器）。2023/7/2849DSP技術及應用OMAP的基本結(jié)構(gòu)2023/7/2849DSP技術及應用手機80％的DSP用的是TI的DSPCore

SOC？

——SystemOnChip2023/7/2850DSP技術及應用手機80％的DSP用的是TI的DSPCoreSOC？1.4DSP系統(tǒng)設計概要根據(jù)需求寫出任務書確定設計目標算法研究和系統(tǒng)模擬實