1、DSP技術(shù),共45學(xué)時(shí)，其中包括35理論學(xué)時(shí)，10學(xué)時(shí)試驗(yàn)。,基本知識(shí),DSP的含義： 模擬信號(hào)（Analog Signals）：在時(shí)域中，時(shí)間和幅值連續(xù)變化的信號(hào)，例如：聲音、溫度、壓力等等 數(shù)字信號(hào)（Digital Signals）：對(duì)模擬信號(hào)按一定的時(shí)間間隔進(jìn)行采樣，并將采樣值進(jìn)行量化，也即時(shí)間和幅值均為離散的信號(hào) 數(shù)字信號(hào)處理（Digital Signal Processing）：用數(shù)學(xué)方法對(duì)上述的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，對(duì)信號(hào)進(jìn)行變化或提取相應(yīng)的信息,基本知識(shí),實(shí)時(shí)處理（Real-Time）：數(shù)字信號(hào)處理與信號(hào)的輸入和輸出保持同步 非實(shí)時(shí)處理（Non Real-Time）：先對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣

2、并存儲(chǔ)，然后再對(duì)其進(jìn)行處理 數(shù)字信號(hào)處理器（Digital Signal Processor）：用于實(shí)時(shí)完成上述數(shù)字信號(hào)處理的微處理器,基本知識(shí),信息化的基礎(chǔ)是數(shù)字化。 數(shù)字化的核心技術(shù)之一就是數(shù)字信號(hào)處理。 數(shù)字信號(hào)處理的任務(wù)，特別是實(shí)時(shí)任務(wù)的處理，在很大程度上需要由DSP或者以DSP器件為核心的ASIC來(lái)完成。 DSP技術(shù)已經(jīng)成為人們?nèi)找骊P(guān)注的并得到迅速發(fā)展的前沿技術(shù)。,移動(dòng)通信系統(tǒng),移動(dòng)通信系統(tǒng),3G手機(jī),2G手機(jī),手機(jī)的功能已不僅僅是通話，還可以用于上網(wǎng)、視頻等許多功能。,GSM手機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖,VOIP,HFC (Hybrid Fiber-Coaxial),HFC即Hybrid Fib

3、erCoaxial的縮寫，是光纖和同軸電纜相結(jié)合的混合網(wǎng)絡(luò)。HFC通常由光纖干線、同軸電纜支線和用戶配線網(wǎng)絡(luò)三部分組成，從有線電視臺(tái)出來(lái)的節(jié)目信號(hào)先變成光信號(hào)在干線上傳輸；到用戶區(qū)域后把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)分配器分配后通過(guò)同軸電纜送到用戶。它與早期CATV同軸電纜網(wǎng)絡(luò)的不同之處主要在于，在干線上用光纖傳輸光信號(hào)，在前端需完成電光轉(zhuǎn)換，進(jìn)入用戶區(qū)后要完成光電轉(zhuǎn)換。,HFC,理想的軟件無(wú)線電,中頻采樣的軟件無(wú)線電,數(shù)字相機(jī),DC ( Digital camera),DV ( Digital Video),數(shù)字相機(jī)框圖,汽車多媒體系統(tǒng),噪聲消除,Video Restoration Schemati

4、c Diagram,實(shí)際效果,機(jī)頂盒（Set-Top-Box）,Set-Top-Box,指紋鑒別,全球定位系統(tǒng)（GPS),還可以有很多例子,醫(yī)院用的CT、B超、核磁共振等。 衛(wèi)星遙感、遙測(cè)。 天氣預(yù)報(bào)、地震預(yù)報(bào)、地震探測(cè) 風(fēng)洞試驗(yàn) 數(shù)字化士兵、數(shù)字化戰(zhàn)爭(zhēng) DSP的應(yīng)用領(lǐng)域取決于設(shè)計(jì)者的想象空間。,數(shù)字化決定未來(lái),程控交換機(jī)取代模擬交換機(jī) GSM和CDMA取代模擬通信系統(tǒng) 數(shù)字相機(jī)的普及，膠卷業(yè)和沖印業(yè)被取代 數(shù)字電視將取代模擬電視 從根本上講，以計(jì)算機(jī)為中心的技術(shù)革命正在改變著工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科學(xué)技術(shù)、國(guó)防、教育的面貌，正在改變著人們的生活習(xí)慣和思維習(xí)慣。,信號(hào)處理的發(fā)展,現(xiàn)代信號(hào)處理的標(biāo)志 19

5、世紀(jì)初，傅里葉變換 信號(hào)分析：加深對(duì)信號(hào)特性的理解 例： a、用頻譜儀來(lái)分析信號(hào)，了解信號(hào)的頻譜分布、噪聲、雜散等。 b、技術(shù)監(jiān)督部門用各種手段來(lái)檢查產(chǎn)品質(zhì)量,信號(hào)處理的發(fā)展,信號(hào)處理：改變信號(hào)的某些性能 例： a、信號(hào)的編碼/解碼，調(diào)制/解調(diào)，壓縮/解壓，擴(kuò)頻/解擴(kuò)等 b、電視信號(hào)的調(diào)制是信號(hào)處理的杰作（調(diào)頻的伴音副載頻，彩色副載頻，殘留邊帶調(diào)制）,為什么要采用數(shù)字信號(hào)處理,（1）靈活性 模擬處理系統(tǒng)：修改硬件設(shè)計(jì)或調(diào)整硬件參數(shù) 數(shù)字處理系統(tǒng)：改變軟件設(shè)置 例：模擬濾波器，數(shù)字濾波器，自適應(yīng)濾波器 （2）精度 模擬處理系統(tǒng)：元器件精度 數(shù)字處理系統(tǒng)：A/D的位數(shù)和計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)、算法,為什么要采

6、用數(shù)字信號(hào)處理,（3）可靠性和重復(fù)性 模擬系統(tǒng)：受環(huán)境溫度、濕度、噪聲、電磁場(chǎng)等的干擾和影響大 數(shù)字系統(tǒng)：可靠性和重復(fù)性好,可重復(fù)性,抗噪聲干擾,為什么要采用數(shù)字信號(hào)處理,（4）大規(guī)模集成 模擬系統(tǒng)：盡管已有一些模擬集成電路，但品種少、集成度不高、價(jià)格較高 數(shù)字系統(tǒng)：DSP體積小，功能強(qiáng)，一致性好，使用方便，性能/價(jià)格比高 但是，模擬信號(hào)是不可取代的,為什么要采用數(shù)字信號(hào)處理,（5）實(shí)時(shí)性 模擬系統(tǒng)：除開電路引入的延時(shí)外，處理是實(shí)時(shí)的 數(shù)字系統(tǒng)：由計(jì)算機(jī)的處理速度決定 （6）高頻信號(hào)的處理 模擬系統(tǒng)：可以處理包括微波毫米波乃至光波信號(hào) 數(shù)字系統(tǒng)：按照奈奎斯特準(zhǔn)則的要求，受到S/H、A/D和處理

7、速度的限制,為什么要采用數(shù)字信號(hào)處理,（7）模擬與數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換 現(xiàn)實(shí)世界的信號(hào)絕大多數(shù)是模擬的（溫度、速度、壓力等），轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)也是模擬的（電流、電壓等），要實(shí)現(xiàn)數(shù)字處理，就必須進(jìn)行轉(zhuǎn)換。,DSP信號(hào)流圖,What is a Digital Signal Processing solution,DSPS,Real-World Signals Temperature Sound Pressure Image Analog Lines,DSP Core,DSP市場(chǎng)份額,市場(chǎng)對(duì)DSP工程師的需求急劇增長(zhǎng),1999 2000 2001 2002 2003,DSP與MCU硬件結(jié)構(gòu)比較,多總線：片內(nèi)

8、多條數(shù)據(jù)、地址和控制總線 流水線執(zhí)行：多個(gè)控制和運(yùn)算部件并行工作 硬件乘法器 特殊指令： MAC（連乘加指令，單周期同時(shí)完成乘法和加法運(yùn)算） RPTS和RPTB（硬件判斷循環(huán)邊界條件，避免破壞流水線） 特殊尋址方式： 位倒序?qū)ぶ罚▽?shí)現(xiàn)FFT快速倒序） 循環(huán)尋址,DSP與MCU硬件結(jié)構(gòu)比較,特殊片上外設(shè)： 軟件插等待電路（便于與慢速設(shè)備接口） 數(shù)字鎖相電路 PLL（有利系統(tǒng)穩(wěn)定） 豐富片上存儲(chǔ)器類型：RAM、ROM、Flash等 豐富片上外部：定時(shí)器、異步串口、同步串口、DMA控制器、HPI接口、A/D和通用I/O口等,DSP2xx 1,43,多總線結(jié)構(gòu),ROM/Flash,SARAM,B0DA

9、RAM,B1, B2DARAM,Memory-MappedRegisters,外部地址總線,外部數(shù)據(jù)總線,Control Bus,PAB,DRAB,DWAB,PRDB,DRDB,DWEB,ExternalSignals,CPU,On-ChipPeripherals/Registers,流水線操作,TI公司主推的三大DSP平臺(tái),C2000系列DSP應(yīng)用領(lǐng)域,C2000系列DSP,子系列,C2xx子系列：16位定點(diǎn)DSP、20MIPS 代表器件：TMS320F206PZ C24x子系列：16位定點(diǎn)DSP、20MIPS 代表器件：TMS320F240 LF240 x子系列：16位定點(diǎn)DSP、40MI

10、PS 代表器件：TMS320LF2407 F28x子系列：32位定點(diǎn)DSP、150MIPS 代表器件：TMS320F2812、TMS320F2810,C2000系列DSP,LF240 x內(nèi)部結(jié)構(gòu),Peripherals optimized for digital control,XD(15-0) XA(18-0),CAN 2.0B,SPI,2 SCI,A/D Converter 12-Bits, 16 Channels,WD Timer,2 Timers,5 Compares,8 PWM Outputs,Dead Band Logic,3 Input Captures,2 QEP channe

11、ls,Event Manager,2 Status Registers,32-Bit Accumulator,3 32-Bit Timers,8 Auxiliary Registers,Stack Point （SP）,32-Bit ALU,Shift L (0,1,4,-6),32-Bit P Register,32-Bit T Register,32 x 32 Multiply,32-Bit Barrel Shifter (L),Repeat Count,Program / Data / I/O Buses,Program FLASH 128K words,150-MIPS C28x 32

12、位DSP Core,Data RAM 18K words,Peripheral Bus,Boot ROM 4K words,LF2407 Shown,C2000系列DSP,F28x內(nèi)部結(jié)構(gòu),Up To 40 MIPS,Control Performance,High-Precision Control,Multi-Function, Appliance & Consumer Control,150 MIPS!,Software Compatible,High-end Derivatives,Application specific versions,Scaled Down versions,C

13、2000系列DSP,Roadmap,C5000系列DSP的應(yīng)用,C5000系列DSP,子系列,C54x子系列：16位定點(diǎn)DSP、100160MIPS 代表器件：TMS320VC5402、VC5409、VC5410、VC5416 C55x子系列：16位定點(diǎn)DSP、400MIPS 代表器件：TMS320VC5510、VC5509、VC5502 C54xARM7子系列： 代表器件：TMS320VC5470、VC5471、DSC21 C55xARM9子系列： 即OMAP平臺(tái)：Open Multimedia Applications Platform 代表器件：OMAP5910,High Perform

14、ance 160-MIPS performance 16K words SRAM 3 McBSPs 6-channel DMA 8/16-bit HPI 1.2-V and 1.8-V core options Low Power 72 mW active power (100 MIPS) Small Size 144-pin LQFP Ultra-small 144 microStar BGA (12 mm x 12 mm),D(15-0),A(22-0),C5000系列DSP,C54x內(nèi)部結(jié)構(gòu),C5000系列DSP,C54x與C55x內(nèi)含的差別,VC5510 Device Specific

15、 Information,3 Multi-channel Buffered Serial Ports,128 Channels Each,240 Ball, 15x15u*BGA,Package,24 KByte Cache,I-Cache,Connect Peripherals directly to the DSP,8 GP I/O Lines,Easier Debug,Advanced Emulation,Supports Cheaper & Faster Memories,External Memory Interface (EMIF),Enhanced HPI,16-bit,160

16、KW SRAM 16 KW ROM,On-Chip Memory,CORE,C55xTM CPU,Data Read (3-16 bit),Data Write (2-16 bit),I-Cache,Advanced Power Management,Instruct Buffer Unit,IdleDomainRegister,Program 32 bits,Dual Mac,Accumulators,ALU,BarrelShifter,40-bit CMPS Operator (Viterbi)EXP Encoder,40-bit(-32, 31),17 x 17 MPY40-bit AD

17、DRRND, SAT,17 x 17 MPY40-bit ADDRRND, SAT,40-bitAcc C,40-bitAcc B,40-bitAcc A,40-bitAcc B,40-bitAcc D,8 Aux.Reg,3Addr.Units,4 Data Reg,16-bitALU,Advanced Emulation,32 bit-EMIF,Peripherals Bus,TMS320C55xTM,160 KW SRAM,C5000系列DSP,C5510內(nèi)部結(jié)構(gòu),C5000系列DSP,C5509內(nèi)部結(jié)構(gòu),128K on-chip memory: 32KW DARAM, 96Kw SAR

18、AM,32KW ROM,64-bit unique device ID, secure ROM, JTAG w/ disconnect option for security,16-bit EMIF,16-bit HPI muxed w/address bus,USB 1.1 port,3 McBSPs,I2C multi-master and slave interface,10-bit 500 us ADC for keypad, button and battery monitoring functions,Real-Time Clock w/ 32KHz crystal input,

19、separate power,3 timers: 2 general purpose, 1 watchdog,36/35 GPIO, 8/7 Dedicated (u*BGA/LQFP),TMS320C5509 144 or 200 MHz,16 bit-EMIF,Peripherals,I2CInterface,DPLL,X4 PLL,Peripherals Bus,Peripherals Bus,2 Timers,8 GPIO,MultiMedia Card/Secure Digital (MMC/SD) Serial Ports,Memory Stick (MS) Serial Port

20、s,32 KW ROM,96 KW SARAM,32 KW DARAM,144-pin LQFP, 179-pin u*BGA,Internal and externaltransfers,Six channel DMA,32KW DARAM 16KW ROM,On-Chip Memory,176 TQFP 24x24mm 176 *BGA 15x15mm,Package,Maximum GPIO to meet system needs,100MBps/ 50MBps,No software overhead,Hardware UART,Glueless interface,I2C Inte

21、rface,Allows inexpensive memory off chip,16 KByte I-Cache,3 Multi-channel Buffered Serial Ports,128 Channels 100Mbps each,Low cost SDRAM & SBRAM, Asyn RAM support 400 MBps bandwidth,32-bit External Memory Interface (EMIF),C55xTM DSP Core,I-Cache,Advanced Power Mgmt,Instruction Buffer Unit,IdleDomain

22、Register,Barrel Shifter,40-bit ALU,Advanced Emulation,TMS320C5502 200 MHz,Dual Mac,Accumulators,Registers,AddressUnits,Peripherals,ClockGenerator,GPIO,6 channel DMA,3 McBSPs,Enhanced HPI,H/WUART,Peripherals Bus,I2C Interface,2 Timers,16-bitALU,Watchdog,Data Read (3-16 bit),Data Write (2-16 bit),76 G

23、PIO, 8 Dedicated,16-bit/8-bit Enhanced Host Port Interface,C5000系列DSP,C5502內(nèi)部結(jié)構(gòu)：極好的性能價(jià)格比400MIPS, 500MBps I/O, 90mW, $9.95 in 10Ku,TIs C5000 Power-Efficient DSP Platform,TIs C5000 Power-Efficient DSP Platform,C5471: DSP + ARM,C54x DSP100 MIPs,RAM72Kw(+API),RAM16kb,CLKPLL,RISC - 50 MHz(ARM7TDMI),Codec

24、,DSP SRAM(Optional),RISC RAM/ROM,8x8 Keypad,LEDs, etc.,LCD display,ARM7TDMI Memory Interface(SDRAM, SRAM, ROM, Flash) ARM - Interrupt Handler (INTH) General purpose I/O (ARMI/O) 16C750 UART-IRDA 16C750 UART Serial Port Interface (SPI) I2C Interface Clock Management (CLKM) 16K byte zero wait-state SR

25、AM,TMS320C54x 72kw RAM 2 Multichannel Buffered Serial Port (McBSP) Direct Memory Access controller (DMA) Phase-locked loop External Memory Interface DSP - Interrupt Handler (INTH) ARM Interface (API),PACKAGE: 257 u*BGA 16mm x 16mm,DSC21: DSP + ARM,C54x DSP100 MIPs,RAM32Kw(+API),Image RAM,SDRAM,RAM32

26、kb,CLKPLL,RISC - 50 MHz(ARM7TDMI),Codec,Flash ROM,RISC RAM,Video Block,LEDs, etc.,CCD Module,ARM7TDMI Memory Interface(SDRAM, SRAM, ROM, Flash) ARM - Interrupt Handler (INTH) General purpose I/O (ARMI/O) 16C750 UART USB LCD Driver output RGB Clock Management (CLKM) 32K byte zero wait-state SRAM,TMS3

27、20C54x 32kw RAM 1 Audio Serial Port Direct Memory Access controller (DMA) Phase-locked loop Image buffers (w/RAM) DSP - Interrupt Handler (INTH) ARM Interface (API),PACKAGE: 256 u*BGA 16mm x 16mm,OMAP Application Processor,Highly Integrated OMAP5910 Delivers System-on-a-Chip Functionality,C5000系列DSP

28、,Roadmap,C5502 400 MIPS,C5509 288-400 MIPS,C5510 320-400 MIPS,C55xTM DSP,DSP + RISC,Power Efficiency/System Density,Feature Integration,C5470 C54xTM+ARM7,C5471 C54xTM+ARM7,OMAPTM OMAP5910,C5420 200 MIPS,C5421 200 MIPS,C5441 532 MIPS,C55xTM Multicore,C5407 120 MIPS,C5404 120 MIPS,C6000系列DSP的應(yīng)用,C6000系

29、列DSP,子系列,C62x子系列：32位定點(diǎn)DSP、12002400MIPS 代表器件：TMS320C6211 C67x子系列：32位浮點(diǎn)DSP、12001800MIPS，9001350MFLOPS 代表器件：TMS320C6711、C6712、C6713 C64x子系列：32位定點(diǎn)DSP，40005760MIPS 代表器件：TMS320C66414、C6415、C6416,Advanced VLIW CPU (VelociTI),Interrupts,Control Registers,Control Logic,Emulation,Test,Program Fetch,Instruction Dispatch,Instruction Deco