張永祥T(mén)MS320C54系列DSP原理與應(yīng)用

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1、第一章數(shù)字信號(hào)處理概述1.1數(shù)字信號(hào)處理概述1.2數(shù)字信號(hào)處理器概述1.3DSP芯片運(yùn)算基礎(chǔ)第一章數(shù)字信號(hào)處理概述2首都師范大學(xué)信息工程學(xué)院一、數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的組成1.1數(shù)字信號(hào)處理概述1、將輸入的信號(hào)通過(guò)一個(gè)A/D（AnalogtoDigital）轉(zhuǎn)換器，它對(duì)連續(xù)信號(hào)進(jìn)行帶限濾波、采樣保持和編碼，將連續(xù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。2、DSP芯片對(duì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行各種算法處理；3、處理后的數(shù)字信號(hào)根據(jù)需要再經(jīng)D/A（DigitaltoAnalog）轉(zhuǎn)換器，對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行解碼、低通濾波，就可得到所需的模擬信號(hào)。3首都師范大學(xué)信息工程學(xué)

2、院二、數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)現(xiàn)在通用的計(jì)算機(jī)上用軟件實(shí)現(xiàn)。在通用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中加上專(zhuān)用的加速卡來(lái)實(shí)現(xiàn)。用單片機(jī)（如Aduc812,AT89C51等）來(lái)實(shí)現(xiàn)。用通用的可編程DSP芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。用特殊用途的DSP芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。用可編程陣列器件FPGA實(shí)現(xiàn)。1.1數(shù)字信號(hào)處理概述4首都師范大學(xué)信息工程學(xué)院第1種方法的缺點(diǎn)是硬件設(shè)備體積較大、運(yùn)算速度較慢，在一些對(duì)系統(tǒng)空間要求較為嚴(yán)格的場(chǎng)合無(wú)法安裝，以及在一些要求實(shí)時(shí)性較高的場(chǎng)合很難實(shí)現(xiàn)，常用于數(shù)據(jù)算法的模擬和仿真。第2種方法雖然運(yùn)算速度有所提升，但設(shè)備體積大依然是一較大問(wèn)題。第3種方法由于不適合復(fù)

3、雜的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)，應(yīng)用場(chǎng)合受到限制。第5種方法專(zhuān)用性較強(qiáng)，應(yīng)用場(chǎng)合也同樣受到限制。第6種方法也是目前數(shù)字信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)的一種主要方法，在消費(fèi)類(lèi)和汽車(chē)電子領(lǐng)域占有主要的市場(chǎng)份額；但它也主要是作為協(xié)處理器。只有第4種方法才為數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用打開(kāi)了新的局面。1.1數(shù)字信號(hào)處理概述5首都師范大學(xué)信息工程學(xué)院三、數(shù)字信號(hào)處理的特點(diǎn)精度高。靈活性高?？煽啃詮?qiáng)。便于集成化。數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)也有其局限性，例如，數(shù)字系統(tǒng)的速度還不算高，在海量數(shù)據(jù)處理時(shí)，常常要求幾百、幾千個(gè)數(shù)字處理器并行工作，使得成本增加；A/D轉(zhuǎn)換器由于轉(zhuǎn)換速度不夠高，對(duì)當(dāng)前

4、的一些高頻率的信號(hào)仍然無(wú)法處理；價(jià)格較貴，在處理簡(jiǎn)單任務(wù)時(shí)，性?xún)r(jià)比低。1.1數(shù)字信號(hào)處理概述6首都師范大學(xué)信息工程學(xué)院數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）是進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理的專(zhuān)用芯片，DSP可以快速地實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的采集、變換、濾波、估值、增強(qiáng)、壓縮、識(shí)別等處理，以得到符合人們需要的信號(hào)形式，給信號(hào)處理的應(yīng)用打開(kāi)了新的局面。1.2數(shù)字信號(hào)處理器概述7首都師范大學(xué)信息工程學(xué)院一、DSP芯片的分類(lèi)按照DSP工作的數(shù)據(jù)格式定點(diǎn)DSP芯片和浮點(diǎn)DSP芯片。按照DSP工作的工作時(shí)鐘和指令類(lèi)型一致性DSP芯片和靜態(tài)DSP芯片。按照DSP工作的用途通用型DSP

5、芯片和專(zhuān)用型DSP芯片。1.2數(shù)字信號(hào)處理器概述8首都師范大學(xué)信息工程學(xué)院二、DSP芯片的特點(diǎn)改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的總線(xiàn)結(jié)構(gòu)——馮·諾依曼結(jié)構(gòu)相比，哈佛總線(xiàn)結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是程序和數(shù)據(jù)分別具有獨(dú)立的存儲(chǔ)空間，有著各自獨(dú)立的程序總線(xiàn)和數(shù)據(jù)總線(xiàn)。支持流水線(xiàn)操作1.2數(shù)字信號(hào)處理器概述9首都師范大學(xué)信息工程學(xué)院采用專(zhuān)用的硬件乘法器特殊的DSP指令快速的指令周期專(zhuān)用的數(shù)據(jù)地址發(fā)生器1.2數(shù)字信號(hào)處理器概述10首都師范大學(xué)信息工程學(xué)院三、DSP芯片的發(fā)展1978年世界上誕生了首枚DSP芯片——AMI公司的S2811，1979年美國(guó)Intel公

6、司生產(chǎn)了商用可編程器件2920，這兩種DSP芯片都不具備單周期硬件乘法器，故其結(jié)構(gòu)與性能都與現(xiàn)代DSP芯片相差很大。1980年，日本NEC公司推出的uPD7720是第一個(gè)具有硬件乘法器的DSP處理器，1981年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室推出的DPSI與uPD7720都是16位字長(zhǎng)，具有片內(nèi)乘法器和存儲(chǔ)器。1.2數(shù)字信號(hào)處理器概述11首都師范大學(xué)信息工程學(xué)院第一代美國(guó)TI公司1982年推出TMS32010系列，這種DSP器件采用微米工藝、NMOS技術(shù)制作，雖然功耗和尺寸較大，但運(yùn)算速度卻比MPU快幾十倍，尤其在語(yǔ)音合成和編解碼器中得到了廣泛應(yīng)用

7、。第二代DSP芯片TMS320C20,TMS320C25/C26/C28系列等。第三代DSP芯片有TMS320C30/C31/C32/C33系列等。第4代DSP芯片有TMS320C40/C44系列。第5代DSP芯片有TMS320C5x/C54x/C55x、多處理器DSP芯片TMS320C80/C82。第6代DSP芯片TMS320C62x/C67x系列等。。1.2數(shù)字信號(hào)處理器概述12首都師范大學(xué)信息工程學(xué)院目前TI公司常用的DSP芯片可以被歸納為三大系列，即：TMS320C2000系列（包括TMS320C2x/C2xx）。TMS3

8、20C5000系列（包括TMS320C5x/C54x/C55x）。TMS320C6000系列（TMS320C62x/C67x）。1.2數(shù)字信號(hào)處理器概述13首都師范大學(xué)信息工程學(xué)院四、DSP芯片的應(yīng)用通用的數(shù)字信號(hào)處理：FFT、FIR濾波、IIR濾