LDX_DSP原理与应用_张卫宁_总复习1创新.ppt

DSP原理及应用 第1章：DSP技术概要 目录 1 DSP系统和芯片的结构特点 2 DSP芯片的分类、性能及其应用 1、 DSP系统和芯片的结构特点 数字信号处理DSP（Digital Signal Processing）： 是研究如何对信号采样、变换、滤波、估计、增强、混合、比较、压缩及识别等处理算法的一门学科。 第1章：DSP技术概要 实时处理（Real-Time）：数字信号处理与信号的输入和输出保持同步 非实时处理（Non Real-Time）：先对信号进行采样并存储，然后再对其进行处理 第1章：DSP技术概要 （1） DSP芯片的结构特点 ☆ 经典的DSP算法举例 求两序列信号h(n)、x(n)的卷积： 求两序列信号y(n)、x(n)的相关函数： 数字滤波器的数学表达式为 ： 对信号进行快速傅立叶变换FFT ： ☆数字信号处理的突出特点：ΣAi×Xi 、高速实时 第1章：DSP技术概要 (2) DSP特别适合于数字信号处理的结构 １. 采用改进型哈佛结构 计算机的总线结构通常可分为二种： ① 冯·诺依曼结构 ② 哈佛结构 　 第1章：DSP技术概要 冯·诺依曼结构 特点：程序和数据共用同一套总线，对程序和数 据需要分时读写，执行速度慢，数据吞吐 量低，计算机结构简单，不适于进行高速 度的数字信号处理 第1章：DSP技术概要 多数微处理器和单片机采用冯·诺依曼结构，如图所示 第1章：DSP技术概要 哈佛结构 特点：程序、数据具有独立的存储空间，有独立 的程序总线和数据总线，可同时对程序和 数据进行寻址和读写访问，执行速度高， 数据吞吐量大，计算机结构复杂，非常适 于进行高速的数字信号处理。 (a) 哈佛结构 (b) 改进型哈佛结构 第1章：DSP技术概要 (a) 哈佛结构 (b) 改进型哈佛结构 第1章：DSP技术概要 DSP采用的是改进型哈佛总线结构，如上图(b)所示 改进之处主要体现在下列3点： 1）片内RAM可映像至数据空间，也可映像至程序空间 2）片内ROM可映像至程序空间，也可映像至数据空间 3）具有根装载(Bootloader)功能，即把片外的指令代码调至数据存储器，供CPU零等待运行。 第1章：DSP技术概要 思考问题1: P13 1.2 1.3题 第1章：DSP技术概要 2.流水线操作 ☆指令的执行通常分为以下4个阶段： 取指 Fetch 译码 Decode 取操作数 Operand 执行 Execute 第1章：DSP技术概要 第1章：DSP技术概要 ☆ DSP采用多级流水线结构 所谓流水线操作就是将一条指令的不同阶段分配在连续的几个周期上，通过不同的硬件去完成指令的不同执行阶段(称为级)。 第1章：DSP技术概要 一个4级流水线的示意图如图1-6所示。虽然就一条指令而言，似乎要用4个时钟周期才能完成全部操作，但从多条指令的角度看，则可认为每条指令的运行时间是单周期。这样，就使指令的运行速度得到了很大提高。 第1章：DSP技术概要 思考问题: P13 1.5题 第1章：DSP技术概要 3. 片内集成有硬件乘法器和乘加单元 DSP内集成了硬件乘法器，可在单周期内完成16×16位、32×32位等的乘法运算。 DSP内集成了乘加单元，从硬件结构上为高速完成卷积、相关、FFT及数字滤波等信号处理算法提供了基础。 第1章：DSP技术概要 TMS320C6000系列片内有2个硬件乘法器，支持在单周期内完成下列乘法运算。 16位×16位 16位×32位 双16位×16位 4个8位×8位 第1章：DSP技术概要 4. 功能强大的CPU结构 DSP的CPU一般包括：算术逻辑运算单元ALU、累加器、硬件乘法器、乘加单元、加法器、桶型移位器、程序地址产生和数据地址产生等部分。 例如：TMS320C6000采用双数据通道和8个功能单元的结构。具有超长指令字(VLIW)操作能力。 第1章：DSP技术概要 5.硬件循环重复机制 许多DSP芯片具有指令重复循环的专用硬件及重复操作指