[工学]第1章 DSP综述.ppt

教材 高等学校“十一五”规划教材 《TMS320LF240x系列 DSP原理、开发与应用》 哈尔滨工业大学出版社 2006年8月第1版 2007年8月第2版 张毅刚 赵光权 等编著 参考书 (1) TMS320LF240xDSP硬件开发教程,江思敏,机械工业出版社。 (2) TMS320LF240xDSP应用程序设计教程,清源科技,机械工业出版社。 (3) TMS320LF240xDSP结构、原理及应用,刘和平,北京 航空航天大学出版社. (4) TMS320LF/LC24系列DSP的CPU与外设,徐科军等编译,清华大学出版社。 第1章 数字信号处理器(DSP)综述 1.1 什么是DSP DSP-Digital Signal Processor，是数字信号处理器 ，是指以数字信号来处理大量信息的器件，特别适合于实现各种数字信号处理运算的微处理器。 DSP-Digital Signal Processing，是数字信号处理算法的缩写，数字信号处理理论及算法。 早期－在计算机上仿真，算法实现。 现在－20世纪70年代以来，随着计算机技术及大规模集成电路的发展，开始在“数字信号处理器”上实时处理。 由于DSP具有：（1）丰富的硬件资源（2）改进的并行结构（3）高速的数据处理能力和功能强大的指令系统 已成为世界半导体产业中紧随微处理器与微控制器（单片机）之后的又一个热点， 在通信、航空、航天、机器人、工业自动化、自动控制、网络及家电等得到广泛的应用。 1.2 DSP技术的发展及现状 1965年，Cooler和Tukey发明了快速傅立叶算法（FFT），为数字信号处理的应用奠定基础。但由于当时的计算机技术和数字电路技术发展水平的限制，FFT应用受到限制。 20世纪70年代，由于集成电路技术的发展，使用硬件实现FFT和数字滤波的算法成为可能。 1978年，AMI公司宣布第一个DSP问世，但一般认为，70年代后期的Intel推出Intel 2920才是第一片具有独立结构的DSP。 1981年，美国德州仪器（TI）公司研制出了著名的TMS320系列的首片低成本、高性能的DSP——TMS320C10。使DSP技术向前跨出了意义重大的一步。 20世纪90年代以后，由于超大规模集成电路、微处理器技术的迅猛发展，数字信号处理无论在理论上还是在工程应用中，日趋完善和成熟。 特别是20世纪90年代中期，通信、Internet网络、个人消费电子、数字电视、多媒体技术等方面的旺盛需求，极大地刺激了数字信号处理理论，尤其是数字信号处理技术在工程上的实现和推广应用。 DSP的性能指标不断提高，价格不断下降，获得广泛应用，已成为不少新兴科技：通信、多媒体系统、消费电子、医用电子等飞速发展的主要推动力。 （1）多总线、多流水线和多处理器并行 在一些实时性要求很高、涉及大量数据计算的场合（雷达、声纳），单片DSP的处理能力还是不能满足要求。因此，多总线、多流水线和多处理器并行就成为提高系统性能的重要途径之一。 例如，TI公司的某型号DSP，设置了6个8bit的通信口，既可作级联，也可作并行连接。每个口都有DMA能力。 AD公司的SHARC系列DSP为满足多片互联的需要，专门设置有LINK链路口，可无缝连接多达6片DSP，组成一定的拓扑结构的网络，这些都是专门为多处理器应用而设计的。 （2）低电压、低功耗 随着DSP的处理速度越来越快，功耗也随越大。在电池供电的便携式及嵌入式小型或微型设备中的大量使用，迫切要求DSP在提高工作性能的同时，降低工作电压，减少功耗。为此，各DSP生产厂家积极研制并陆续推出多种低电压、低功耗芯片。 例如，TI公司的TMS320VC5416，内核工作电压只有1.5V，有的DSP设置了多种节能等待状态。 （3）系统芯片集成－SOC 系统芯片集成－SOC（System on Chip) 技术，是下一代DSP产品的主要发展方向之一。 芯片技术(IC)能降低电子产品成本和体积，SOC将微处理器、模拟IP核、数字IP核和存储器集成在单一芯片上，体积更小。 最近，可将8个DSP核（每个具有1亿个晶体管）集成到拇指大的一块芯片上。 2010年，可将12个DSP核（每个具有5亿个晶体管）集成到一块芯片，即笔记本电脑集成到手表大小。 （4）新的DSP理论 在DSP芯片向着高性能、高速、低功耗方向发展的同时，数字信号处理理论也在不断地发展。 自适应滤波、卡尔曼滤波、同态滤波等理论逐步成熟和应用，各种快速算法，声音与图像的压缩编码、识别与鉴别，加密解密，调制解调，信道辨别与均衡，智能天线，频谱分析等算法都成为研究