数字信号处理器（DSP）原理与应用全套课件.ppt

数字信号处理器（DSP）原理与应用 傅星 xingfu@ 17-313参考书与相关网址 数字信号微处理器的原理与开发，天津大学出版社，2004 DSP芯片的原理与开发应用（第2版），张雄伟，曹铁勇编著，电子工业出版社，2000 DSP基础与应用系统设计，王念旭编著，北京航空航天大学出版社，2001 主要内容 一、DSP的一般概念 二、DSP系统构成及设计方法 三、DSP 芯片的基本结构和特征 四、定点DSP及定点运算 五、浮点DSP及浮点运算 六、TMS320系列DSP芯片的工作原理 七、DSP系统软硬件设计 八、DSP应用实例 一、DSP的一般概念 数字信号处理（Digital Signal Processing） 以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估 值、增强、压缩、识别等处理 数字信号处理器（Digital Signal Processor）DSP芯片 是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理 器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理 算法 数字信号处理的实现方法 在通用的计算机（如PC机）上用软件（如Fortran、C语言）实现 ；速度慢 在通用计算机系统中加上专用的加速处理机实现；应用受限制 用通用的单片机（如MCS-51、96系列等）实现 ；仅限于简单算法 用通用的可编程DSP芯片实现 ；广泛应用 用专用的DSP芯片实现 ；应用受限制 数字信号处理的实现方法 DSP芯片的主要应用领域 DSP芯片的主要应用领域 DSP芯片的主要应用领域 DSP芯片的主要应用领域 DSP芯片的主要应用领域 DSP芯片的主要应用领域 DSP芯片的主要应用领域 DSP芯片的主要应用领域 DSP芯片的主要应用领域 DSP系统基本构成 2、DSP芯片主要特点 在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法 程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据 片内具有快速 RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问 具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持 快速的中断处理和硬件I/O支持 具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器 可以并行执行多个操作 支持流水线操作，使取指、译码和执行操作可以重叠执行 DSP的优缺点 优点：大规模集成性、 稳定性好 精度高 可编程性 高速性能 可嵌入性 接口和集成方便 缺点：成本较高 高频时钟的高频干扰 功率消耗较大等 DSP技术更新速度快，开发和调试工具不尽完善 3、DSP芯片的发展历史 世界上第一个单片 DSP 芯片应当是1978年 AMI公司发布的 S2811 1980 年，日本 NEC 公司推出的μPD7720是第一个具有乘法器的商用 DSP 芯片 美国德州仪器（Texas Instruments）公司为世界上最大的 DSP 芯片供应商，其DSP市场份额占全世界份额近 50％， AD公司的ADSP2101，ADSP2111, ADSP2171, ADSP21000等系列；Motolora公司的MC56001，MC96002等 DSP芯片的发展（续） 完成乘加操作的时间下降到10ns以下 乘法部件占模片区从40％下降到5％ 引脚数从64增加到200以上 重量和体积大大下降 采用低电压，功耗大大下降 TI DSP 芯片发展比较表 TMS320系列主要芯片发展 4、DSP分类 5、DSP的性能指标 运算速度 DSP芯片的价格 DSP芯片的硬件资源 DSP芯片的运算精度 DSP芯片的开发工具 DSP芯片的功耗 其它： DSP芯片的运算速度 指令周期：即执行一条指令所需的时间 MAC时间：即一次乘法加上一次加法的时间 FFT执行时间：即运行一个N点FFT程序所需的时间 MIPS：即每秒执行百万条指令 MOPS：即每秒执行百万次操作 MFLOPS：即每秒执行百万次浮点操作 BOPS：即每秒执行十亿次操作 价格 商业级 ：一般应用；适用于实验室等环境较好场合； 工业级 ：可靠性好；适用于工业现场等环境恶劣场合； 军品 ：可靠性高；适用于各种恶劣场合； 航空级 ：可靠性很高；适用于特殊场合； 硬件资源 内存：RAM、ROM、Flash等 寄存器：通用、特殊功能 I/O数量：单向、双向 寻址能力：直接、间接 定时器、计数器： 通讯接口： 内置功能单元：A/D、D/A等 运算精度 CALU： 寄存器： 硬件乘法器： 片内RAM： 开发工具 功耗 其它 封装的形式： 质量标准： 供货情况： 生命周期： 运算量是DSP芯片处理能力的标志 中低速语音