DSP原理及应用——TMS320DM6437 课件 第一章:DSP概述.pptx

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DSP原理及应用

第一章绪论;第一章绪论

;1.1数字信号处理概述;1.2DSP芯片;1.2DSP芯片;1.2.2.DSP芯片的特点

(1)存储器采用哈佛结构

微处理器的存储器结构主要有冯·诺依曼(VonNeumann)结构和哈佛(Harvard)结构两类。

冯·诺依曼(VonNeumann)结构,

只有一个存储器空间、一套地址总

线和一套数据总线,程序和数据都

存放到这个存储器空间,且统一分

配存储地址。因此执行运算时,处

理器必须分时访问程序和数据空间。

;哈佛(Harvard)结构,程序存储器和数据存储器分开,每个存储器都有独立的地址总线和数据总线,可同时从程序存储器取指令和从数据存储器取操作数,从而实现并行工作,提高运算速度。

;(2)多通路、多总线结构

DSP芯片都采用多总线结构,可同时进行取指令和多个数据存取操作,使CPU在一个机器周期内可多次对程序空间和数据空间进行访问,大大提高了DSP的运行速度;(3)流水线操作

流水线(Pipeline)操作是将指令的执行分解为预取指(Prefetch)、取指(Fetch)、译码(Decode)、寻址(Access)、取数(Read)、执行(Execute)等几个阶段。如图所示。在TMS320C64x+DSP中,每个周期内可执行8条指令。

;(4)独立的硬件乘法累加单元

由于数字信号处理任务中,都包含有大量重复的乘法和累加操作,通用处理器的乘法运算使用软件进行移位或加法来实现,需要若干个机器周期,而DSP处理器使用专门的硬件乘法器,并使用累加器来处理多个乘积的累加,即通过DSP指令集中的MAC指令实现单周期乘加运算,从而有效提高了数字信号处理的速度。

(5)具有特殊的DSP指令;(6)独立的DMA总线和控制器

DSP处理器中设置了独立的DMA总线和控制器,通过与CPU的程序总线和数据总线并行工作,使得在数据传输时不影响CPU及其总线的工作,从而提高数据吞吐率,加快信号处理速度,如TMS320C64x中使用了64个独立通道的增强型DMA(EDMA)总线及控制器。;(7)硬件配置强

新一代DSP芯片集成了众多类型的硬件设备,包括定时器、串行口、并行口、主机接口(HPI)、DMA控制器、等待状态发生器、中断处理器、PLL时钟产生器、JTAG标准测试接口、ROM、RAM及FLASH等,从而提高了DSP的处理速度、降低了系统功耗,简化了接口设计、方便了多处理器扩展,非常适于嵌入式便携数字设备应用。

(8)支持多处理器结构

支持多处理器结构,可以实现完成巨大运算量的多处理器系统,即将算法划分给多个处理器,借助高速通信接口来实现计算任务并行处理的多处理器阵列;1.2.3.DSP的分类

DSP芯片可以按照基础特性(工作时钟或指令类型)、用途、数据格式进行分类。

基础特性(工作时钟或指令类型):

静态DSP:在一定时钟频率范围内的任何频率上都能正常工作。

一致性DSP:对于两种或两种以上DSP芯片,其指令集和相应机器代码及管脚结构相互兼容。

用途:

通用型DSP:可用指令编程的DSP芯片,通过编程可实现复杂的数字信号处理算法,具有较强处理能力。

专用型DSP:为特定DSP运算而设计,针对某一应用算法,由内部硬件电路实现,适于数字滤波、FFT、卷积等特殊运算。

;

数据格式:

定点DSP:以定点数据格式工作,大多数定点DSP芯片采用16位定点运算。

浮点DSP:以浮点数据格式工作,浮点格式包括自定义浮点格式和IEEE标准浮点格式。;

数据格式:

定点DSP:以定点数据格式工作,大多数定点DSP芯片采用16位定点运算。

浮点DSP:以浮点数据格式工作,浮点格式包括自定义浮点格式和IEEE标准浮点格式。;1.2DSP芯片;TMS320系列DSP主要由三大支撑平台构成,包括:

TMS320C2000(主要用于包括电机控制等的系统控制优化领域)

TMS320C5000(主要用于便携式、低功耗消费电子产品)

TMS320C6000(主要用于高速信号处理及高性能图像、

视频处理领域);1.3.1DSP系统的构成

;1.3.2?DSP系统的设计流程;1.3.3?算法开发

1.3.4?DSP芯片的选择

(1)速度

(2)价格

(3)硬件资源

(4)运算精度

(5)芯片的功耗;1.3.5DSP技术的应用

(1)信号处理:滤波,FFT,

(2)通信:调制解调,自适应滤波

(3)语音:语音编码,语音合成

(4)图形图像:图像增强,图像处理,

(5)军事:雷达,制导

(6)仪器仪表:频谱分析,数据采集

(7)自动控制:发动机控制

(8)医疗工程:医疗设备

(9)家用电器:

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