【正文】 1 DSP原理 及應(yīng)用 任志平 電子信息科學(xué)與技術(shù)教研室 Principle amp。 Application of DSP 2 本課程的要求 考勤： 嚴(yán)禁曠課、遲到，隨機(jī)點(diǎn)名，無(wú)故曠課達(dá) 30%，取消期末考資格；遲到、早退三次算一次曠課。 有事提前請(qǐng)假，點(diǎn)名后補(bǔ)假條無(wú)效； 作業(yè)： 每人準(zhǔn)備一個(gè)筆記本，作業(yè)本 ，不能用單頁(yè)紙，學(xué)期末作業(yè)本就是一本復(fù)習(xí)提綱。 按時(shí)完成作業(yè) ，嚴(yán)禁抄襲，發(fā)現(xiàn)者不論是抄襲者還是被抄者，全部按未交作業(yè)處理。 未按時(shí)交作業(yè)者 ：晚 4個(gè)小時(shí)，成績(jī)扣除 5%，晚 12個(gè)小時(shí)，扣除 30%，晚 24小時(shí)，成績(jī)扣除 60%，晚 48小時(shí)，成績(jī)?yōu)?0。 總成績(jī) =考試成績(jī) *+作業(yè)實(shí)驗(yàn) *+考勤 * 3 有關(guān)本課程學(xué)習(xí)的幾點(diǎn)建議 本課程的前期基礎(chǔ)課程 數(shù)字電路、微機(jī)原理、單片機(jī)原理及應(yīng)用、數(shù)字信號(hào)處理 本課程是一門(mén)實(shí)踐性、應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科， 對(duì) 于課程的理解主要在于課下的功課。 硬件 /軟件同樣重要、不可偏廢 硬件是系統(tǒng)的基礎(chǔ) , 軟件是系統(tǒng)的靈魂 4 課堂授課時(shí)間分配 : (40學(xué)時(shí) ) ? CH1 概述 — 4 ? CH2 TMS320VC33結(jié)構(gòu) — 6 ? CH3 存儲(chǔ)器和高速緩沖器 — 2 ? CH4 外圍 — 6 ? CH5 數(shù)據(jù)格式和浮點(diǎn)運(yùn)算 — 2 ? CH6 尋址方式 — 6 ? CH7 匯編語(yǔ)言指令 — 4 ? CH8 流水線(xiàn)操作 — 2 ? CH9 公共目標(biāo)文件 — 2 ? CH10 十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換與引導(dǎo) — 2 ? CH11 硬件應(yīng)用 — 2 ? 復(fù)習(xí)答疑 — 2 5 第一章 DSP技術(shù)概述 基本內(nèi)容和要求： 1．了解數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理器的概念 2．理解可編程 DSP芯片的基本結(jié)構(gòu)； 3．了解 DSP芯片與其他微處理器的優(yōu)缺點(diǎn)； 4．理解 DSP系統(tǒng)的基本組成及設(shè)計(jì)步驟； 5．掌握 DSP系統(tǒng)中的 DSP芯片的選擇原則； 6．掌握描述 DSP運(yùn)算速度的指標(biāo)； 7. 了解 DSP技術(shù)新的發(fā)展動(dòng)態(tài)、芯片型號(hào)及應(yīng)用領(lǐng)域。 6 第一章 DSP技術(shù)概述 DSP開(kāi)發(fā) DSP系統(tǒng)概述 DSP芯片 7 DSP系統(tǒng)概述 DSP系統(tǒng) 模擬系統(tǒng) 數(shù)字信號(hào) 模擬信號(hào) 運(yùn)算過(guò)程 強(qiáng)調(diào)控制 實(shí)時(shí)處理 FPGA/CPLD DSP芯片 模擬器件 8 DSP的基本概念 信號(hào)：一個(gè)或多個(gè)自變量的函數(shù)。 自變量：時(shí)間、距離、溫度、壓力 對(duì)應(yīng)信號(hào)維數(shù) 信號(hào)的分類(lèi)：模擬信號(hào) 時(shí)域離散信號(hào) 數(shù)字信號(hào) 9 DSP（ Digital Signal Processing）也就是我們常說(shuō)的數(shù)字信號(hào)處理，它是利用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，以數(shù)字形式對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集，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。 DSP的含義 數(shù)字信號(hào)處理 (Digital Signal Processing) 數(shù)字信號(hào)處理的理論和算法 數(shù)字信號(hào)處理 器 (Digital Signal Processor) 實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理算法的微處理器 芯片 10 DSP的基本概念 ? 一個(gè)典型的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng) 抗混疊濾波A / D 微處理器 平滑濾波D / Ax ( t ) x ( n ) y ( n ) y ( t ) 微處理器是數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的核心部件， 通常采用DSP芯片 ，也可采用其它處理器芯片 A/D與 D/A轉(zhuǎn)換器建立起了數(shù)字世界與現(xiàn)實(shí)模擬世界之間的橋梁。 11 )1(. . .)1()()()(11010?????????????LnxhnxhnxhinxhnyLLii? 一個(gè)典型的數(shù)字信號(hào)處理算法 — FIR濾波器 乘與累加（ MAC） 是數(shù)字信號(hào)處理中的典型計(jì)算 12 ? 數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中 微處理器的選擇 ? 通用微型計(jì)算機(jī)（ PC機(jī)） ? 普通單片機(jī)（如 MCS5 96系列等） ? 專(zhuān)用集成電路（ ASIC） ? DSP處理器 優(yōu)點(diǎn)：編程容易，便于實(shí)現(xiàn) 缺點(diǎn)：速度慢、成本高、體積大，難以進(jìn)行實(shí)時(shí)信號(hào)處理和嵌入式應(yīng)用 優(yōu)點(diǎn)：成本低廉 缺點(diǎn)：性能差、速度慢 優(yōu)點(diǎn)：速度高、大規(guī)模生產(chǎn)成本低； 缺點(diǎn)：開(kāi)發(fā)成本高、通用性差。 針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理的要求而設(shè)計(jì)，是數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用的主流芯片。 優(yōu)點(diǎn)：靈活、高速、便于嵌入式應(yīng)用 13 DSP系統(tǒng)的特點(diǎn) 1. 精度高，速度快 模擬網(wǎng)絡(luò)元件 （ R、 L、 C等） 精度 103 模擬網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 難 數(shù)字系統(tǒng) 16位字長(zhǎng) DSP、 D/A 精度 105 14 ,穩(wěn)定性好 信號(hào) 放大器 A 信號(hào) 放大器 B 計(jì)算機(jī) A 計(jì)算機(jī) B A、 B結(jié)果可能不同 A、 B結(jié)果果相同 只要誤差不超過(guò) 0、 1判決電平 15 DSP系統(tǒng) 表面貼裝 ASIC芯片 DSP CPLD FPGA 開(kāi)發(fā) 壓縮體積 降低成本 16 4. 接口方便 以現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)或設(shè)備都是兼容的，系統(tǒng)接口方便。 DSP系統(tǒng) DSP CPLD FPGA 可編程 改變軟件 不同的功能 硬件更簡(jiǎn)單 DSP系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期大大縮短 17 DSP系統(tǒng) DSP CPLD FPGA 可編程 可編程 保密性好 隱蔽內(nèi)部總線(xiàn)地址變化 做成 ASIC 保密性能幾乎無(wú)懈可擊 18 信號(hào)的采樣頻率與 DSP系統(tǒng)的運(yùn)算速度相比較低的場(chǎng)合。 系統(tǒng) n 信道 1 信道 2 信道 n 實(shí)時(shí)性要求不高的場(chǎng)合。 應(yīng)用場(chǎng)合 DSP系統(tǒng) 系統(tǒng) 2 系統(tǒng) 1 19 DSP芯片 一、 DSP芯片的特點(diǎn) 二、 DSP芯片的發(fā)展歷程 三、 DSP芯片的基本結(jié)構(gòu) 四、 DSP芯片的分類(lèi) 五、 DSP芯片的選擇 六、 DSP芯片的應(yīng)用 20 一 DSP芯片的特點(diǎn) (1) 采用哈佛結(jié)構(gòu)，程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間分開(kāi)，可以同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)指令和數(shù)