DSP技术与单片机.doc

DSP技术与单片机 一 DSP的介绍 DSP(数字信号处理器)作为一种微处理器，其设计的出发点和通用C P U 以及M C U 等处理器是不同的。DSP 是为完成实时数字信号处理任务而设计的，算法的高效实现是DSP 器件的设计核心。DSP 在体系结构设计方面的很多考虑都可以追溯到算法自身的特点。自从数字信号处理器（DigitalSignalProcessor） 问世以来，由于它具有高速、灵活、可编程、低功耗和便于接口等特点，已在图形、图像处理、语音、语言处理，通用西信号处理，测量分析，通信等领域发挥越来越重要的作用。随着技术成本的降低，控制界已对此产生浓厚兴趣，已在不少场合等到成功应用。 二DSP芯片的特点 数字信号处理不同于普通的科学计算与分析，它强调运算的实时性。除了具备通微处理器所强调的高速运算和控制能力外,针对实时数字信号处理的特点,在处理器的结构、指令系统、指令流程上作了很大的改进,其主要特点如下： 1．采用哈佛结构 DSP芯片普遍采用数据总线和程序总线分离的哈佛结构或改进的哈佛结构,比传统处理器的冯·诺伊曼结构有更快的指令执行速度。 2. 采用多总线结构 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，并由辅助寄存器自动增减地址进行寻址，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，大大地提高了DSP的运行速度。如：TMS320C54x系列内部有P、C、D、E等4组总线，每组总线中都有地址总线和数据总线，这样在一个机器周期内可以完成如下操作： ① 从程序存储器中取一条指令；② 从数据存储器中读两个操作数； ③ 向数据存储器写一个操作数。 3. 采用流水线技术 利用这种流水线结构，加上执行重复操作，就能保证在单指令周期内完成数字信号处理中用得最多的乘法 - 累加运算。 如： 4. 配有专用的硬件乘法-累加器 5. 具有特殊的DSP指令 三 TMS320的介绍 TMS320C54X是TI公司为实现低功耗、告诉实时信号处理而专门设计的16位定点数字信号处理器，采用改进的哈弗结构，具有高度的操作灵活性和运行速度，适用于远程通信等实时嵌入式应用的需要，现已广泛地应用于无线电通信系统中。 图1 TMS320系列命名法 四 DSP目前的主要应用领域 DSP技术在数据通信、汽车电子、图像处理以及声音处理等领域应用广泛。 （1）数字化移动电话 　　 数字移动电话可划为两大类：高速移动电话和低速移动电话。而无论是高速移动电话还是低速移动电话，都要用至少1个DSP，因此，高速发展的数字化移动电话急需极为大量的DSP器件。 （2）数据调制解调器 数字信号处理器的传统应用领域之一，就是调制解调器。调制解调器是联系通信与多媒体信息处理系统的纽带。利用PC机通过调制解调器经由电话线路，实现拨号连接Internet是最简便的访问形式。由于Internet用户急剧增加，由PC机上利用浏览程序调用活动图像信息量增大，就需要使用数据传送速度更高的调制解调器。这就意味，在高速调制解调器里需要更高性能的DSP器件。 （3）磁盘／光盘控制器需求 　　多种信息存储媒体产品的迅速发展，诸如磁盘存储器、CD－ROM和DVD（DigitalVersatileDisk）－ROM的纷纷上市。今日的磁盘驱动器HDD，存储容量已相当可观，大型HDD姑且不谈，就连普通PC机的HDD的存储容量也远在1GB以上，小型HDD向高密度、高存储容量和高速存取方向发展，其控制器必须具备高精度和高速响应特性，它所用的DSP性能也是今非昔比，高速DSP是必不可少的关键性器件。 （4）图形图像处理需求 　　 DVD里应用的活动图像压缩／解压缩用MPEG2编码／译码器，同时也广泛地应用于视频点播VOD、高品位有线电视和卫星广播等诸多领域。这些领域应用的DSP应该具备更高的处理速度和功能。而且，活动图像压缩／解压技术也日新月异，例如，DCT变换域编码很难提高压缩比与重构图像质量，于是出现了对以视觉感知特性为指导的小波分析图像压缩方法。新的算法出现，要求相应的高性能DSP。 （5）汽车电子系统及其它应用领域 　　 汽车电子系统日益兴旺发达，诸如装设红外线和毫米波雷达，将需用DSP进行分析。利用摄像机拍摄的图像数据需要经过DSP处理，才能在驾驶系统里显示出来，供驾驶人员参考。因此，DSP在汽车电子领域的应用也必然会越来越广泛。 （6）声音处理。 声音数字压缩技术早已开始应用，其中以脉冲编码调制(PCM)的方法最普遍。由于其只能压缩50%数字，不足以应付未来计算机应用。而DSP技术已经在音效应用中得到广泛采用，例如应用于多媒体音效卡。而高质量、高速度的声音处理技术，就需要更多高性能DSP的应用。 五 DSP未来的发展趋势 全球DSP产品将向着高性能、低功