【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 秒數(shù)以千萬條復(fù)雜指令程序，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力和高運(yùn)行速度，是最值得稱道的兩大特色。 　　DSP微處理器（芯片）一般具有如下主要特點(diǎn)： 　?。?）在一個(gè)指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法； 　?。?）程序和數(shù)據(jù)空間分開，可以同時(shí)訪問指令和數(shù)據(jù)； 　?。?）片內(nèi)具有快速RAM，通?？赏ㄟ^獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時(shí)訪問； 　　（4）具有低開銷或無開銷循環(huán)及跳轉(zhuǎn)的硬件支持； 　?。?）快速的中斷處理和硬件I/O支持； 　　（6）具有在單周期內(nèi)操作的多個(gè)硬件地址產(chǎn)生器； 　　（7）可以并行執(zhí)行多個(gè)操作； 　?。?）支持流水線操作，使取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行。 當(dāng)然，與通用微處理器相比，DSP微處理器（芯片）的其他通用功能相對(duì)較弱些。DSP優(yōu)點(diǎn)　　對(duì)元件值的容限不敏感，受溫度、環(huán)境等外部因素影響??； 　　容易實(shí)現(xiàn)集成；VLSI 　　可以分時(shí)復(fù)用，共享處理器； 　　方便調(diào)整處理器的系數(shù)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)濾波； 　　可實(shí)現(xiàn)模擬處理不能實(shí)現(xiàn)的功能：線性相位、多抽樣率處理、級(jí)聯(lián)、易于存儲(chǔ)等； 　　可用于頻率非常低的信號(hào)。 DSP缺點(diǎn)　　需要模數(shù)轉(zhuǎn)換； 　　受采樣頻率的限制，處理頻率范圍有限； 　　數(shù)字系統(tǒng)由耗電的有源器件構(gòu)成，沒有無源設(shè)備可靠。 　　但是其優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過缺點(diǎn)。DSP的開發(fā)工具　　數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）作為一種可編程專用芯片，是數(shù)字信號(hào)處理理論實(shí)用化過程的重要技術(shù)工具，在語(yǔ)音處理、圖像處理等技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但對(duì)于算法設(shè)計(jì)人員來講，利用匯編語(yǔ)言或C 語(yǔ)言進(jìn)行DSP 功能開發(fā)，具有周期長(zhǎng)、效率低的缺點(diǎn)，不利于算法驗(yàn)證和產(chǎn)品的快速開發(fā)。 　　由MathWorks 公司和TI 公司聯(lián)合開發(fā)的DSPMATLAB Link for CCS Development Tools（簡(jiǎn)稱CCSLink） 版本（Release13）中增加的一個(gè)全新的工具箱，它提供了MATLAB、CCS 和DSP 目標(biāo)板的接口，利用此工具可以像操作MATLAB變量一樣來操作DSP 器件的存儲(chǔ)器和寄存器，使開發(fā)人員在MATLAB 環(huán)境下完成對(duì)DSP 的操作，從而極大地提高DSP 應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)進(jìn)程。 　　MATLAB 具有強(qiáng)大的分析、計(jì)算和可視化功能，利用MATLAB 提供的數(shù)十個(gè)專業(yè)工具箱，可以方便、靈活地實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)控制、信號(hào)處理、通信系統(tǒng)等的算法分析和仿真，是算法設(shè)計(jì)人員和工程技術(shù)人員必不可少的軟件工具。DSP算法及芯片分類　　DSP運(yùn)算的基本類型是乘法和累加(MAC)運(yùn)算，對(duì)于卷積、相關(guān)、濾波和FFT基本上都是這一類運(yùn)算。這樣的運(yùn)算可以用通用機(jī)來完成，但受到其成本和結(jié)構(gòu)的限制不可能有很高的實(shí)時(shí)處理能力。 　　DSP運(yùn)算的特點(diǎn)是尋址操作。數(shù)據(jù)尋址范圍大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜但很有規(guī)律。例如FFT運(yùn)算，它的蝶形運(yùn)算相關(guān)節(jié)點(diǎn)從相鄰兩點(diǎn)直至跨越N/2間隔的地址范圍，每次變更都很有規(guī)律，級(jí)間按一定規(guī)律排列，雖然要運(yùn)算log2N遍，但每級(jí)的地址都可以預(yù)測(cè)，也就是尋址操作很有規(guī)律而且可以預(yù)測(cè)。這就不同于一般的通用機(jī)，在通用機(jī)中對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作，具有很大的隨機(jī)性，這種隨機(jī)尋址方式不是信號(hào)處理器的強(qiáng)項(xiàng)。 　　無論是專用的DSP芯片或通用DSP芯片在結(jié)構(gòu)考慮上都能適應(yīng)DSP運(yùn)算的這些特點(diǎn)。而專用芯片在結(jié)構(gòu)上考慮的更加專業(yè)化，更為合理，因而有更高的運(yùn)算速度。 　　DSP芯片按用途或構(gòu)成分類可以分為下列幾種類型： 　　為不同算法而專門設(shè)計(jì)的專用芯片：例如用于做卷積/相關(guān)并具有橫向?yàn)V波器結(jié)構(gòu)，INMOS公司的A100、A110；HARRIS公司的HPS43168；PLESSYGEC公司的PDSP16256等。用于做FFT，Austek公司的A41102，PLESSYGEC公司的PDSP16150等。這些都是為做FIR、IIR、FFT運(yùn)算而設(shè)計(jì)的，因而運(yùn)算速度高，但是具有有限的可編程能力，靈活性差。DSP技術(shù)的應(yīng)用　　信號(hào)處理：數(shù)字濾波、自適應(yīng)濾波、FFT、Hilbert變換、相關(guān)運(yùn)算、頻譜分析、卷積、模式匹配、窗函數(shù)、波形產(chǎn)生等。 　　語(yǔ)音處理：語(yǔ)音編碼、語(yǔ)音合成、語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)音增強(qiáng)、語(yǔ)音郵件、語(yǔ)音儲(chǔ)存等。 　　圖像/圖形：二維和三維圖形處理、圖像壓縮與傳輸、圖像識(shí)別、動(dòng)畫、機(jī)器人視覺、多媒體、電子地圖、圖像增強(qiáng)等。 　　軍事：保密通信、雷達(dá)處理、聲吶處理、導(dǎo)航、全球定位、跳頻電臺(tái)、搜索和反搜索等。 　　儀器儀表：頻譜分析、函數(shù)發(fā)生、數(shù)據(jù)采集、地震處理等。 　　自動(dòng)控制：控制、深空作業(yè)、自動(dòng)駕駛、機(jī)器人控制、磁盤控制等。 　　醫(yī)療：助聽、超聲設(shè)備、診斷工具、病人監(jiān)護(hù)、心電圖等。 　　家用電器：數(shù)字音響、數(shù)字電視、可視電話、音樂合成、音調(diào)控制、玩具與游戲等。 　　生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理舉例：3 程序語(yǔ)言及CCS開發(fā)環(huán)境 程序編寫DSP軟件設(shè)計(jì)多用于算法比較復(fù)雜、乘加運(yùn)算量比較大的場(chǎng)合,如通信、雷達(dá)、音視頻處理等。為了追求代碼的高效性,以前大都用匯編語(yǔ)言來編DSP的應(yīng)用軟件。隨著DSP的應(yīng)用范圍不斷延伸，單純的匯編語(yǔ)言程序的難讀性、難移植性、難修改性等缺點(diǎn)日益突出。C語(yǔ)言以其獨(dú)特的可讀性、可修改性和可重用性，使DSP的運(yùn)算速度大幅提高。用C語(yǔ)言進(jìn)行DSP軟件設(shè)計(jì)，其效率一般低于匯編語(yǔ)言編制，這是因?yàn)閰R編語(yǔ)言是低級(jí)語(yǔ)言，形成目標(biāo)代碼的速度比C語(yǔ)言快，因此，用C語(yǔ)言進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，優(yōu)化設(shè)計(jì)顯得尤為重要。鑒于DSP應(yīng)用復(fù)雜性，用C語(yǔ)言進(jìn)行軟件開發(fā)時(shí)，一般先在PC上對(duì)算法進(jìn)行仿真，然后將程序移植到DSP平臺(tái)中。由于DSP程序需要首先使用高級(jí)語(yǔ)言來模擬算法性能，對(duì)于本次設(shè)計(jì)題目基于DSP的快速傅里葉變換算法，采用C語(yǔ)言編程。程序參考教材注：整體程序見附錄 CCS開發(fā)環(huán)境的配置、使用及軟件仿真CCS提供了配置、建立、調(diào)試、跟蹤和分析程序的工具，它便于實(shí)時(shí)、嵌入式信號(hào)處理程序的編制和測(cè)試，它能夠加速開發(fā)進(jìn)程，提高工作效率。CCS提供了基本的代碼生成工具，它具有一系列的調(diào)試、分析能力。CCS支持如下所使的開發(fā)周期的所有階段： CCS開發(fā)環(huán)境的配置Code Composer Studio IDE是強(qiáng)大的DSP集成開發(fā)工具，利用CCS開發(fā)環(huán)境可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)的軟件仿真。針對(duì)所選擇DSP芯片TMS320C5416芯片選擇CCS的型號(hào)，本次設(shè)計(jì)采用CCStudio 。在進(jìn)入CCS開發(fā)環(huán)境前，必須選擇一個(gè)合適的配置環(huán)境。進(jìn)入配置設(shè)定軟件Setup CCStudio 。使用標(biāo)準(zhǔn)配置文件產(chǎn)生一個(gè)系統(tǒng)配置： （1）雙擊桌面上的Setup Code Composer Sutdio圖標(biāo)，出現(xiàn)系統(tǒng)配置配置對(duì)話框。（2）從available factory board中選擇與系統(tǒng)匹配的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置。確定可用配置中是否存在與系統(tǒng)匹配的配置，本次設(shè)計(jì)采用F2812 Device Simulator如圖41所示 圖41（3）單擊選擇的配置，然后單擊ADD按鈕將選擇的配置添加到system configuration中。這樣選擇的配置就出現(xiàn)在系統(tǒng)配置方框中My System圖標(biāo)下面。如果你的配置包含多于一個(gè)的目標(biāo)板，重復(fù)以上步驟直到你為每一個(gè)目標(biāo)板選擇了一個(gè)配置。（4）單擊Save amp。 Quit按鈕保存配置。（5）單擊Yes按鈕，啟動(dòng)配置好的CCS