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第4章 DSP 应用系统综合设计 教学提示：本章以 TMS320C54X 数字信号处理器为对象，讲述了 DSP 系统综合设计 中将涉及的主要问题和解决办法。本章要求学生理解和掌握DSP 应用系统综合设计的一般 过程和方法。重点让学生学会针对不同的应用系统，应根据不同的具体要求，合理地、灵 活地应用相关的知识来解决问题。建议在教学中结合相应的实验，全面理解以DSP 为核心 的应用系统综合设计方法。 4.1 DSP 应用系统概述 本节主要讲述了DSP 应用系统综合设计中将涉及的几个问题：DSP 应用系统的特点、 DSP 的分类及选择和DSP 应用系统设计的一般步骤。 4.1.1 DSP 应用系统的特点 DSP(数字信号处理器)芯片在硬件上采用改进的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器等； 在软件编程上提供特殊的DSP 指令，采用流水线操作等。所以DSP 芯片是一种特别适合 于进行数字信号处理运算的微处理器。与通用微处理器相比，DSP 芯片的数字信号处理功 能非常强大。因此，其主要应用就是实时快速地实现各种数字信号处理算法。例如： (1) 信号处理——如数字滤波、自适应滤波、快速傅里叶变换、相关运算、频谱分析、 卷积等。 (2) 通信——如调制解调器、自适应均衡、数据加密、数据压缩、回波抵消、多路复 用、传真、扩频通信、纠错编码、波形产生等。 (3) 语音——如语音编码、语音合成、语音识别、语音增强、说话人辨认、说话人确 认、语音邮件、语音储存等。 (4) 图像/ 图形——如二维和三维图形处理、图像压缩与传输、图像增强、动画、机器 人视觉等。 (5) 军事——如必威体育官网网址通信、雷达、声纳、导航等。 (6) 仪器仪表——如频谱分析、函数发生、锁相环、地震监测等。 (7) 自动控制——如引擎控制、深空、自动驾驶、机器人控制、磁盘控制。 (8) 医疗——如助听、超声设备、诊断工具、病人监护等。 (9) 家用电器——如高保真音响、音乐合成、音调控制、玩具与游戏、数字电话、数 字电视等。 数字信号处理系统是以数字信号处理为基础，因此具有数字处理的全部特点： (1) 接口方便。DSP 系统与其他以现代数字技术为基础的系统或设备都相互兼容，用 这样的系统接口来实现某种功能要比模拟系统与这些系统接口要容易的多。 (2) 编程方便。DSP 系统中的可编程DSP 芯片可使设计人员在开发过程中灵活方便地 ·138 · 电子系统综合设计 对软件进行修改和升级。 (3) 稳定性好。DSP 系统以数字处理为基础，受环境温度以及噪声的影响较小，可靠 性高。 (4) 精度高。16 位数字系统可以达到的精度。 (5) 可重复性好。模拟系统的性能受元器件参数性能变化比较大，而数字系统基本上 不受影响，因此数字系统便于测试、调试和大规模生产。 (6) 集成方便。DSP 系统中的数字部件有高度的规范性，便于大规模集成。 4.1.2 DSP 芯片的分类及选择 目前，世界上生产DSP 芯片的公司主要有TI(德州仪器) 公司，ADI(美国模拟器件) 公 司，Lucent Technologies( 朗讯技术) 公司和Motorola(摩托罗拉) 公司等。其中TI 公司是世 界上最大的 DSP 芯片供应商，TMS320 系列产品就是该公司的 DSP 产品。不同供应商的 DSP 芯片具有不同的特色和专长，分别适合于不同的应用。 综合以上制造商的DSP 产品，DSP 芯片可以按照以下方式进行分类。 1. 按数据格式分类 根据DSP 芯片工作的数据格式，可以分为定点DSP 芯片和浮点DSP 芯片。数据以定 点格式工作的DSP 芯片称之为定点DSP 芯片，以浮点格式工作的称为浮点DSP 芯片。不 同的浮点DSP 芯片所采用的浮点格式不完全一样，有的DSP 芯片采用自定义的浮点格式， 有的DSP 芯片则采用IEEE 的标准浮点格式。 2. 按用途分类 按照DSP 芯片的用途来分，可分为通用型DSP 芯片和专用型DSP 芯片。通用型DSP 芯 片适合普通的DSP 应用，如TI 公司的TMS320 系列DSP 芯片。专用型DSP 芯片是为特定的