东北大学数字信号处理课件-第1章 绪论.ppt

第1章 绪论 1.1 数字信号处理概述 1.2 数字信号处理器概述 1.1 数字信号处理概述 1.1.1 数字信号处理系统的构成 1.1.2 数字信号处理的实现 1.1.3 数字信号处理的特点 1.1 数字信号处理概述 利用数字计算机或专用数字硬件，对数字信号进行的处理运算称为数字信号处理 滤波、卷积、相关、FFT、自适应滤波、DCT、希尔波特变换、频谱分析、模式匹配、加窗和波形发生，等等 DSP：Digital Signal Processing，数字信号处理 应用数字的方法（非模拟电子技术）处理各种类型信息的基本理论和基本算法 DSP：Digital Signal Process，数字信号处理技术 将DSP的算法付诸实现的方法（《现代DSP技术》，潘松等，电子科技大学出版社） FPGA，ASIC/SOC DSP：Digital Signal Processor，数字信号处理器 DSP器件及其应用 1.1.1 数字信号处理系统的构成 1.1.1 数字信号处理系统的构成 1.1.2 数字信号处理的实现 在通用的微机上用软件实现 MediaPlayer，MATLAB，教学，仿真 利用特殊用途的DSP芯片实现 专用集成电路 ASIC（Application－Specific Integrated Circuits） FFT，FIR，速度快，灵活性差 利用专门用于信号处理的通用DSP芯片实现 DSP Processor 较好的处理能力和较快的速度，通用、灵活。指令顺序执行 用FPGA/CPLD用户可编程器件实现 可定制、重配置，并行，速度快，较灵活 可定制性（Customized）：系统设计中硬件结构可变性称为可定制性 可重配置性（Reconfigurable）：系统设计完成后，可以按照用户要求随时进行硬件结构重构，称为可重配置性 1.1.3 数字信号处理的特点 与ASP（Analog Signal Processing ）相比，DSP具有如下特点： 灵活 ASP：修改参数、结构；DSP：编程 可靠（抗干扰能力强） ASP：易受环境条件（温度、电磁感应）影响；DSP：电平0，1（噪声容限） 精确 ASP：模拟元器件精度；DSP：A/D位数（量化误差） ，计算机字长（字长效应） 一致性（重现性） 易于大规模集成 1.1.3 数字信号处理的特点 ASP： 由电阻、电容、电感、运放构成的模拟滤波器 1.1.3 数字信号处理的特点 模拟信号处理的不可替代性： 自然界的信号绝大多数是模拟信号 模拟信号处理系统从根本上说是实时的 例如通信、雷达、声纳、遥感等 DSP：受A/D转换和处理器速度限制 射频（RF）信号的处理要由模拟系统来完成，例如射频信号的发送和接收都是依靠模拟系统来完成的 1.2 数字信号处理器概述 1.2.1 DSP芯片的种类 1.2.2 TMS320 DSP系列 1.2.3 DSP芯片的主要特点 1.2.4 DSP芯片的应用 1.2.1 DSP芯片的种类 DSP芯片可以按照以下3种方式进行分类: 按CPU的工作时钟和指令类型 静态：在某时钟频率范围内的任何时钟频率上，正常工作，无性能下降。C2000 一致性：指令集、机器码、管脚结构相互兼容。C54x 按数据格式 定点DSP：以定点格式工作。 C54x 浮点DSP：以浮点格式工作。 C3x 按用途分 通用型： C54x 专用型ASIC： 数字滤波、卷积、FFT。 A41102(FFT) ADE7758（Poly Phase Multifunction Energy Metering IC with Per Phase Information） 1.2.2 TMS320 DSP系列 通用DSP芯片的代表性产品： TI、ADI、Freescale（Motorola） TI的三大主力DSP产品系列： C2000系列主要用于数字控制系统（电机控制、运动控制） C5000（C54x、C55x）系列主要用于低功耗、便携的无线通信终端产品 C6000系列主要用于高性能复杂的通信系统 OMAP ( 开放式多媒体应用处理器：DSP+ARM ) Davinci( 达芬奇：DSP+ARM ) 1.2.3 DSP芯片的主要特点 哈佛结构（增强哈佛结构） 多总线结构 指令的流水线操作 专用的硬件乘法器 特殊的DSP指令 快速的指令周期 硬件配置强 1.2.3 DSP芯片的主要特点 哈佛结构和改善的哈佛结构 冯·诺依曼结构(Von Neumann Architecture) 程序代码和数据共用一个公共的存储空间和单一的地