《DSP系统与芯》课件.pptVIP

**********************DSP系统与芯片DSP系统概述硬件部分DSP系统硬件主要包括处理器、存储器、外设接口等，负责数据采集、处理和输出。软件部分DSP系统软件主要包括操作系统、驱动程序、应用软件等，负责控制硬件并实现信号处理算法。DSP系统的发展历程1早期DSP芯片20世纪70年代，DSP芯片诞生，主要应用于音频处理和数字滤波。2专用DSP芯片的兴起20世纪80年代，专用DSP芯片开始出现，性能和功能不断提升。3通用DSP芯片的普及20世纪90年代，通用DSP芯片逐渐普及，应用范围扩展到图像处理、通信等领域。4嵌入式DSP系统的发展21世纪初，嵌入式DSP系统开始兴起，并应用于各种消费电子产品。5DSP技术的新发展近年来，DSP技术不断发展，涌现出多种新技术，如多核DSP、GPU加速等。DSP系统的应用领域移动设备数字音频处理、语音识别、图像处理等计算机音频/视频编解码、数据压缩、网络通信等汽车汽车导航、安全系统、引擎控制等医疗医疗影像处理、生物信号分析、医疗设备控制等DSP系统架构概述DSP系统通常由以下几个主要部分组成：处理器核心、存储器、输入输出接口、外设等。处理器核心是DSP系统的核心部分，负责执行信号处理算法。存储器用于存储数据和程序，输入输出接口负责与外部世界进行数据交换，外设用于扩展系统功能。DSP系统的核心单元算术逻辑单元(ALU)负责执行各种算术和逻辑运算，如加减乘除、逻辑运算、位运算等。存储器访问单元(MAU)负责从存储器中读取数据，并写入数据到存储器，是CPU与存储器之间的桥梁。程序计数器(PC)存储下一条指令的地址，控制指令的执行顺序。状态寄存器(SR)记录CPU的当前状态信息，如运算结果、中断状态等。DSP系统的存储单元片上存储器包括高速缓存（Cache）和片上RAM，用于存储频繁访问的数据和指令。外部存储器通常为SDRAM或DDR，用于存储更大的数据和程序。专用存储器如ROM、EEPROM等，用于存储系统引导程序或关键配置信息。DSP系统的输入输出接口串行接口SPI,I2C,UART等串行接口用于连接外设，例如传感器、存储器、显示器等。并行接口并行接口用于高速数据传输，例如连接外部存储器或高速数据采集设备。网络接口以太网接口或其他网络接口用于连接网络，实现远程数据传输和控制。DSP系统的存储结构程序存储器存储DSP程序代码，通常采用ROM或FLASH。数据存储器存储DSP程序运行时所使用的数据，通常采用SRAM或DRAM。高速缓存提高数据访问速度，通常采用SRAM或DRAM。DSP系统的指令集1专用指令DSP芯片通常包含针对特定应用的专用指令，例如快速傅立叶变换(FFT)和数字滤波。2优化性能这些指令可以有效地执行常见的信号处理操作，从而提高性能和效率。3降低功耗与通用处理器相比，DSP指令集可以更有效地利用硬件资源，从而降低功耗。DSP系统的编程模型指令集DSP系统通常使用专用指令集，优化了数字信号处理操作，例如乘加运算。数据类型支持固定点和浮点数据类型，以满足不同精度和范围的信号处理需求。内存架构DSP系统通常包含多个内存区域，例如数据内存、程序内存和外部存储器。中断和异常处理提供中断机制和异常处理机制，以响应外部事件或内部错误。DSP系统的程序流程控制1顺序执行2分支跳转条件语句3循环控制循环语句DSP系统的中断机制外部中断来自外部设备的信号，如按键、定时器、串口等。定时器中断由定时器产生的周期性中断，用于实时任务调度。异常中断程序运行过程中发生的错误，如除零错误、内存溢出等。DSP系统的DMA技术直接内存访问(DMA)DMA允许外设直接访问系统内存，无需CPU干预。这极大地提高了数据传输效率，减轻了CPU负担。DMA的优势提高数据传输速度降低CPU使用率简化编程复杂度DMA的工作原理DMA控制器根据预设的控制参数，将数据从外设传输到内存，或从内存传输到外设。DSP系统的外设接口串行接口串行接口，如SPI、UART，用于与外设进行低速、异步通信。并行接口并行接口，如并行总线，用于与外设进行高速、同步通信。网络接口网络接口，如以太网接口，用于与网络设备进行数据传输。DSP系统的数模转换模数转换(ADC)将模拟信号转换为数字信号，是DSP系统获取外部世界信息的必要环节。数模转换(DAC)将数字信号转换为模拟信号，是DSP系统输出处理结果的关键步骤。DSP系统的信号