[工学]10-数字信号处理的应用.ppt

§8．数字信号处理器DSP DSP简史 分立元件构成DSP系统，价格高、体积庞大，应用受到了很大的限制 20世纪70年代，出现了一些DSP子系统的集成电路，主要用于数字乘法器和地址发生器等。 1979年美国Intel公司发布的可编程器件2920，是DSP处理器发展的一个主要里程碑，这是一片带有程序EPROM、数据RAM、A/D和D/A转换器的单片数字信号处理器，可应用于一个全双工的1200bps的调制解调器。 1982年TI公司发布了该公司的第一代DSP处理器TMS32010。运算速度比当时的通用微处理器快几十倍，在语音合成和编码解码器中得到了广泛应用。标志着DSP应用系统由大型系统向小型化迈进了一大步。 80年代中期，基于CMOS工艺的第二代DSP处理器问世，其存储容量和运算速度都得到了成倍提高，成为语音、图象处理技术的基础。 80年代后期，第三代DSP处理器问世，运算速度进一步提高，其应用范围逐步扩大到通信、计算机领域。 进入90年代DSP处理器呈现出加速发展的态势，相继出现了集成度更高的第四代和第五代DSP处理器，集成度极高的DSP处理器不仅在通信、计算机领域大显身手，而且逐渐渗透到日常消费领域。 现在第六代DSP处理器也已经发布，必威体育精装版一代DSP处理器的处理能力是早期Intel2920处理能力的100000倍，所有这一切只用了20年的时间。 DSP的应用现状 3C领域约占整个市场需求的90% 通信 Communication 大约占了60%的DSP市场份额。 移动通信 网络产品 计算机 Computer 硬盘 显卡 网络 消费类 Consumer 数码音响设备 数码相机 数字电视 VCD/DVD 手持式产品 DSP的一些典型应用 信号处理 数字滤波、自适应滤波、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 通信 蜂窝电话、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/视频会议 语音/语言 语音编码、语音合成、语音识别、语音增强、语音信箱、语音存储 图形/图像 二维和三维图形处理、图像压缩/传输、图像增强、动画、机器人视觉、数字地图 仪器仪表 频谱分析、函数发生、锁相环、地震处理、模式匹配 控制 引擎控制、声控、自动驾驶、机器人控制、磁盘控制 医疗 助听、超声设备、诊断工具、病人监护 工业 机器人技术、数值控制、安全技术、电源线监控 家用电器 高保真音响、音乐合成、音调控制、玩具与游戏、数字电话/电视 军事 必威体育官网网址通信、雷达处理、声纳处理、导航制导 DSP的发展趋势 DSP的内核结构进一步改善 DSP和微处理器的融合 DSP和高档CPU的融合 DSP与FPGA的融合 DSP在SoC中的应用 业内人士预言，DSP处理器将是未来集成电路中发展最快的电子产品，它将彻底变革人们的工作、学习和生活方式。 当今世界上主要的半导体器件厂家都已经发布了或正在开发DSP处理器，这反映出它们对DSP处理器的需求量出现巨大增长充满信心 ? b(r) x(n-r) 新输入样本放入样本表的最上端，同时丢弃最老的样本，保持系数与样本表的长度相同 系数与对应的样本相乘，并与之前的运算值相加，M次乘加运算后得到结果 ? a(k) y(n-k)运算与之类似 对DSP处理器的要求 频繁的访问存储器 大量的乘加运算 DSP结构 ? DSP系统结构? 单处理器系统 DSP系统结构 1. 单处理器系统 数据流、系统资源、外部接口 数据流 输入通道：放大、滤波、ADC 放大——增益控制，输出动态与ADC匹配 滤波——抗混迭滤波 ADC——采样、量化、编码 量化：量化误差，信噪比SNR=6dB/Bit 编码：二进制码、偏移二进制码、BCD码 输出通道：DAC、滤波、放大 DAC——零阶保持、阶梯状输出（含有高频分量） 滤波——重构滤波 放大 ADC类型：逐次逼近、双积分、快闪、Sigma-Delta ADC、DAC接口：并行、串行 并行：数据总线、地址总线、控制信号 串行：McBSP（多通道缓冲串口）、SPI、I2C ADSP2116X系列DSP处理器 ADSP21160M ADSP21160N ADSP21161N ADSP21160的内部结构框图 ADSP2116X系列DSP处理器的基本特性 双处理单元和SIMD模式支持 两个独立的完全相同的处理单元PEx和PEy 支持SIMD模式 算术逻辑单元ALU、乘法器、移位器和存/取数据并行操作 处理单元：算术逻辑单元ALU、乘法器、移位器和10端口的数据寄存器堆（16个40位前台寄存器和16个40位后台寄存器） 这些部分可以单周期并行的执行加法、乘法、移位和存/取数据的操作 10端口数据寄存器堆为数据的传递提供了非常大的灵活性 前/