_绪论《tmscx dsp结构原理及应用》.ppt

D S P 原理 与 应 用The principle and application of DSP 第一章 绪论 知识要点 本章主要对数字信号处理进行简要介绍 数字信号处理 DSP基本知识； 可编程DSP芯片 发展、特点、分类、应用和发展趋势； DSP系统 构成、特点、设计过程以及芯片的选择； DSP产品 第一章 绪论 什么是DSP? DSP (Digital Signal Processing) 理论层面：涉及多门学科并广泛应用于许多科学和工程领域的新兴学科，主要研究数字信号处理的理论和方法；语音图像压缩编码，加密解密，调制解调，智能天线等。 应用层面：利用专门或通用数字信号处理芯片，通过数字计算的方法对信号进行处理的方法与技术；如：处理速度与运算精度。 DSP (Digital Signal Processor) 用于数字信号处理的可编程微处理器； 相关技术：MCU, CPU 第一章 绪论 DSP的理论基础 以众多的经典理论体系作为自己的理论基础，同时它又是新兴学科理论基础。 经典理论体系 微积分，概率统计，随机过程，数值分析，网络理论，通信理论，控制论。 新兴学科 人工智能，模式识别，神经网络等。 DSP的实现方法 PC机软件实现 主要用于DSP算法的模拟与仿真，验证算法的正确性和性能;灵活方便，但速度较慢。 PC机+专用处理机 运算能力强、处理速度快；但专用性强，不适合嵌入式应用，应用受到很大的限制。 通用单片机 适用于简单的DSP算法，完成一些不太复杂的数字信号处理任务，如数字控制等；但不适合复杂的密集DSP算法（如乘法-累加等）。 DSP的实现方法 专用DSP芯片 （特殊功能：如FFT、数字滤波、卷积、相关等算法）这种芯片将相应的信号处理算法在芯片内部用硬件实现，无须进行编程。处理速度极高，但专用性强，应用受到限制。 基于DSP核的ASIC芯片 DSP核（DSP器件的CPU）配以用户资源（存储器和外设）组成的专用集成电路。 通用可编程DSP芯片 具有更加适合于数字信号处理的软件和硬件资源，可用于复杂的数字信号处理算法，特点是灵活、速度快，可实时处理。 DSP系统的特点 与模拟系统(ASP)相比，DSP系统有如下特点： 精度高、可靠性强 仅受量化误差及有限字长影响，信噪比高，器件性能影响小 灵活性强，可程控 可通过对芯片编程改变其处理功能，从而达到不同的目的，而无需重新设计电路、布线与制版； DSP芯片提供高速计算平台，可实现复杂的信号处理算法。 接口简单、方便 电气特性简单，数据流采用标准协议 集成度高，必威体育官网网址性强 可编程芯片的采用，隐蔽内部逻辑及总线 可编程DSP芯片 DSP芯片的结构特点 （1）哈佛结构 可编程DSP芯片 DSP芯片的结构特点 （1）哈佛结构 （2）多总线结构 多总线结构可以保证在一个机器周期内多次访问程序空间和数据空间。 （3） 流水线技术 DSP处理器流水线技术是将各指令的各个步骤重叠起来执行，而不是一条指令执行完成之后，才开始执行下一条指令。 可编程DSP芯片 DSP芯片的结构特点 （4）多处理器结构 DSP内部一般包括多个处理单元，如 ALU、ARAU、ACC及MUL等，可以在一个指令周期内同时进行运算。 （5）指令周期短、功能强 制造工艺影响运算速度: 4?m NMOS，亚微米CMOS；特殊专用指令 （6） 运算精度高 字长：8位，16位、24位、32位；累加器达到40位，防溢出。 浮点DSP （7）功耗低 一般DSP芯片功耗为0.5～4W。低功耗0.1W，0.25mW… （8）外设丰富，硬件配置强 HPI,DMAC,SP,PLL… 可编程DSP芯片 DSP芯片的分类 按基础特性分类 静态DSP 一致性DSP 按用途分类 通用型 专用型 按数据格式分类 定点型 浮点型 DSP芯片现状及发展趋势 发展历程 1978年， AMI公司S2811 ，第一片DSP诞生 1979年，Intel公司2920，DSP的里程碑 1980年，NEC公司uPD7720，乘法器商用DSP 1990s，DSP芯片趋于成熟 2000s，DSP芯片趋于完善 主要厂商： 美国德州仪器公司（TI公司） 美国摩托罗拉公司 美国Analog Devices公司 美国AT T公司 Lucent公司 DSP芯片现状及发展趋势 DSP发展现状 制造工艺 NMOS → 亚微米CMOS → 深亚微米CMOS 存储器容量 片内由几百 → 几百K；片外可达Mbit甚至Gbit级 内部结构 多处理单元，多总线，多级流水线，接口完善 运算速度 指令周期400ns → 10ns，速度 2.5MIPS → 2000MIPS以上 集成规模 集成A/D,D/A,滤波 → 模拟混合式DSP 运算精度 字长8 → 16 → 24