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第八章数字信号处理的硬件实现 赵发勇 zfy_72@163.com 物电学院 8.1 概述 发展历史 诞生于20世纪70年代末 第一阶段，DSP的雏形阶段（1980年前后） 1978年，AMI公司生产出第一片DSP芯片S2811； 1979年，美国Intel公司推出商用可编程器件DSP芯片Intel2920 。 8.1 概述 1980年，日本NEC公司推出μPD7720，第一片具有乘法器的商用DSP芯片 1982年，TI公司成功推出其第一代DSP芯片TMS32010及其系列产品TMS32011、TMS320C10/C14 /C15/C16/C17 日本Hitachi（日立 ）公司第一个采用CMOS工艺生产浮点DSP芯片 1983年，日本Fujitsu（富士通）公司推出的MB8764，指令周期为120ns，具有双内部总线，使数据吞吐量发生了一个大的飞跃 1984年，ATT（电话电报公司）公司推出DSP32，是较早的具备较高性能的浮点DSP芯片 8.1 概述 第二阶段，DSP的成熟阶段（1990年前后） 硬件结构：更适合数字信号处理的要求，能进行硬件乘法和单指令滤波处理，其单指令周期为ns。 如：TI公司的TMS320C20和TMS320C30，CMOS制造工艺，存储容量和运算速度成倍提高，为语音处理、图像处理技术的发展奠定了基础。 主要器件有：TI公司的TMS320C20、30、40、50系列，Motorola公司的DSP5600、9600系列，ATT公司的DSP32等。 8.1 概述 第三阶段，DSP的完善阶段（2000年以后） 信号处理能力更加完善，而且使系统开发更加方便、程序编辑调试更加灵活、功耗进一步降低、成本不断下降 各种通用外设集成到片上，大大地提高了数字信号处理能力 DSP运算速度可达到单指令周期10ns左右，可在Windows 下用C语言编程，使用方便灵活 广泛应用：通信、计算机领域，并渗透到日常消费领域。 8.1 概述 2003年初首个DSP“中国芯”—“汉芯一号”诞生之后，已取得了150万片的国际订单； 2004年初“汉芯二号”24位DSP；以IP专利授权方式进入国际市场的高端处理器芯片； “汉芯三号”32位DSP芯片，申请了６项专利，具有高速度、低功耗的特点。 “汉芯”系列是由上海交通大学微电子学院研制成功的，标志着我国DSP技术研究取得重大突破。 8.1 概述 通用汁算机和单片机的结构大体有两类，一是哈佛结构，二是冯·诺依曼结构（通用PC机）。 哈佛结构的最大特点是计算机具有各自独立的数据存储空间和程序存储空问，因此有着独立的数据总线和程序总线。这样做的优点是可以同时对数据与程序寻址，即计算机的CPU在对数据读写的同时也可对程序进行读写，从而大大提高了运算的速度。 缺点是机器的结构变得复杂。 8.1 概述 1)采用哈佛（Harvard）总线结构。与哈佛结构相关，DSP芯片广泛采用流水线操作以减少指令执行时间. 8.1 概述 2)具有高速阵列乘法器等专用硬件。精度至少为16×16位定点，一些DSP的片内已含有40×40位的浮点乘法器。 8.1 概述 3)具有高速的片内数据存储器和程序存储器。 对于一些简单、单一的操作，例如卷积、相关等，可以在片内完成，避免与外部的低速存储器打交道。新近的DSP产品均为双端口片内RAM。 4)具有满足信号处理应用要求的一些特殊指令。 5)具有高速的I/O接口。 8.1 概述 四、DSP芯片简介 DSP芯片最早出现在20世纪80年代初。现在的主要公司有 8.1 概述 衡量DSP性能优劣的方法有两种： 1、单位时间内能够完成的指令数（MIPS）； 2、采用一些典型操作处理能力来比较性能， 如：单位时间内完成的乘加次数或完成 基2FFT需要的指令周期数。 在近20年里，DSP芯片在信号处理，通信，雷达等许多领域得到广泛的应用。目前，DSP芯片的价格越来越低，性能价格比日益提高，具有巨大的应用潜力。它的应用主要有： 1.信号处理---如数字滤波，快速傅立叶变换，相关运算，谱分析，卷积，模式匹配，加窗，波形产生等； 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，可视电话等； 5.军事---如必威体育官网网址通信，雷达处理，声纳处理，导航，导弹制导等； 6.仪器仪表---如频谱分析，函数发生，锁相环，地震处理等； 7.自动控制---如引擎控制，声控，自动驾驶，机器人控制，磁盘控制等； DSP应用 8.4 基于TMS320系列DSP系统的设计与调试 8.4 基于TMS320系列DSP系统的设计与调试 DSP系