张永祥TMS320C54系列DSP原理与应用.ppt

1、第一章数字信号处理概要、1.1数字信号处理概要1.2数字信号处理器概要1.3 DSP芯片运算基础、第一章数字信号处理概要、2、首都师范高等院校信息工程学院、1、数字信号处理系统的构成、1.1数字信号处理概要、1、输入信号为1个a/d(anaa 2.DSP 对变换后的数字信号进行各种算法处理的3 .处理后的数字信号根据需要经由D/A(Digital to Analog :数字到模拟)转换器，通过对数字信号进行解码并低通滤镜，从而能够得到必要的模拟计程仪信号。 3、首都师范高等院校信息工程学院，二、数字信号处理的实现是在通用的订正机上以软件实现的。 在通用的订正机系统中加入专用的加速度卡来实现。

2、用单片微型计算机(例如，Aduc812、AT89C51等)实现。 用通用的可程序设计师DSP芯片实现。 用特殊用途的DSP芯片实现。 用可程序设计师阵列老虎钳FPGA实现。 1.1数字信号处理概要，4，首都师范高等院校信息工程学院，第一种方法的缺点是硬件设备大型，运算速度慢，在对系统空间要求严格的情况下不能实现，在实时性高的情况下难以实现，经常用于数据算法的仿真和仿真。 第二种方法虽然运算速度有所提高，但设备体积大仍然是个大问题。 应用的情况有限，因为第三方法不适合于复杂的数字信号处理系统。 第五种方法专用性强，应用时也受到同样限制。 第六种方法也是目前数字信号处理实现的主要方法，在消费类和汽

3、车电子领域占主要市场份额，但也主要作为协处理器发挥作用。 只有第四种方法为数字信号处理的应用开辟了新的局面。 1.1数字信号处理概要、5、首都师范高等院校信息工程学院、三、数字信号处理的特征精度高。 柔软性很高。 可靠性高。 集成化容易。 数字信号处理器系统也具有限制，例如，要求数字处理器在处理大量数据时并行地工作几百个、几千个，这样经常增加成本。 由于A/D转换器的转换速度不高，因此A/D转换器不能处理当前射频波的信号以高的价格进行处理，由此如果处理简单的塔斯克，则由于低的性价比。 1.1数字信号处理器概况、6、首都师范高等院校信息工程学院、数字信号处理器(DSP )是进行数字信号处理的专用

4、芯片，DSP可快速实现信号采集、转换、滤波、评估价值、增强、压缩、识别等处理，从而获得符合人们需求的信号格式、1.2数字信号处理器概述、7、首都师范高等院校信息工程学院，DSP芯片的分类遵循DSP工作的数据格式固定DSP芯片和浮点DSP芯片。 DSP中运行的动作时钟和指令类型的一致性DSP芯片和静态DSP芯片。 在DSP中工作的用途通用型DSP芯片和专用型DSP芯片。 1.2数字信号处理器简介、8、首都师范高等院校信息工程学院、二、DSP芯片特点改进的哈佛结构与传统的男低音结构冯诺依曼结构相比，哈佛男低音结构的主要特征是普兰与数据具有各自独立的存储空间，并分别有独立的普兰男低音和数据男低音。

5、1.2数字信号处理器简介、9、首都师范高等院校信息工程学院、采用专用硬件乘法器的特殊DSP指令快速指令周期专用数据地址发生器、1.2数字信号处理器简介、10、首都师范高等院校信息工程学院、三、 DSP芯片的发展1978年世界上第一个DSP芯片AMI公司的s诞生1979年美国的因特尔公司生产了商用程序设计师布尔型老虎钳2920。 这两种类型的DSP芯片都不包括单周期硬件乘法器，因此其结构和性能与现代DSP芯片差别很大。1980年日本NEC公司推出的uPD7720是第一个带有硬件乘法器的DSP处理器，1981年美国美国贝尔实验室推出的DPSI和uPD7720都是16二进制位的字数，具有芯片上乘法器

6、和内存。 1.2数字信号处理器简介、11、首都师范高等院校信息工程学院、第一代美国TI公司1982年发布了TMS32010系列。 该DSP去老虎钳采用微工艺、NMOS技术制作，电功耗和尺寸大，但运算速度比MPU快几十倍，特别是在语音合成和编译码器中广泛应用。 第二代DSP芯片TMS320C20、TMS320C25/C26/C28系列等。 第三代DSP芯片包括TMS320C30/C31/C32/C33系列等。 第四代DSP芯片包括TMS320C40/C44系列。 第五代DSP芯片包括TMS320C5x/C54x/C55x和多处理机DSP芯片TMS320C80/C82。 第六代DSP芯片TMS32

7、0C62x/C67x系列等。 的双曲馀弦值。 1.2数字信号处理器概述、12、首都师范高等院校信息工程学院和TI公司目前常用的DSP芯片可归纳为三个系列： TMS320C2000系列(包括TMS320C2x/C2xx )。 TMS320C5000系列(包括TMS320C5x/C54x/C55x )。 TMS320C6000系列(TMS320C62x/C67x )。1.2数字信号处理器简介、13、首都师范高等院校信息工程学院、4、DSP芯片应用使用的数字信号处理器： FFT、FIR过滤烟嘴、IIR过滤烟嘴、日式榻榻米采集、相关性、频谱分析、模式匹配等。 语音识别和处理：语音压缩、语音合成、语音增

8、强、语音邮件、语音存储、数字音效、网络音乐等。 格拉夫快速/图片处理：二维和三维格拉夫快速处理、图像压缩和传输、图像增强、漫动画、机器人视觉等。 通讯：数字调制解调、自适应均衡、数据加密法、数据压缩、回声消除、多路复用、传真、扩频因子通讯、代码纠错化、软件无线电等。 自动控制：音响控制、磁盘/光盘伺服控制、电机控制、机械人控制等。 军事：秘密通讯、导弹制导、电子对抗、雷达处理等。 修正器：数据收集、函数发生、地质勘探等。 医学工程：助听器、医学超声设备、病人防护等。 家电产品：数码电话、数字式电视、高清音频、电子玩具等。 汽车领域：车身系统、防盗系统、传动系统、汽车联网情报系统等。 1.2数字

9、信号处理器简介，14，首都师范高等院校信息工程学院，1，数字定标1 .定标显示法有符号数，是显示16二进制位二进制数字最高位的符号，正数用0表示，负数用1表示，其位数用15二进制位表示数据的有符号数显示也采用了补码方式/无符号数： 103原=00000001100111原=0000001100111有补充符号数：-103原=1000 00000110 0111原-103补充=1000000000001通过人为地将小数点规定在16位的不同位置，从而与不同的大小不同对于整数，小数点通常固定(隐式)在数字部分的最低位二进制位之后，而对于用于表示整数的小数，小数点通常固定(隐式)在数字部分的最高有效位

10、之后，表示纯小数。 数量缩放有Qn表示法和Sm.n表示法两种表示方法。 其中，m是整数的2个补数的整数部分，n是整数的2个补数的小数部分，是1二进制位编码二进制位，整数的总字数是m n 1二进制位。 表示数的整数范围是-2m2m-1，小数的最小极限分辨率是2-n。 1.3 DSP芯片运算基础，16、首都师范高等院校信息工程学院，在实际应用中多采用Qn表现法。 表1.1显示的是16二进制位定点DSP芯片的Qn表现法和Sm.n可表现的十进制数值范围。 由表1.1可知，如果程序设计师所设定的小数点位置不同，则针对同一16位显示的个数也不同。例如： 16进制1000H=4096、16进制1000H=0

11、.125、16进制1000H=1、Q12、1.3 DSP码片运算基础、17、首都师范高等院校信息工程学院q越大数值范围越小，但精度越高，相反，q越小数值范围越宽，但对于固定点数来说，数值范围和精度是一对不符点，为了一个变量能够表现比较大的数值范围，必须牺牲精度来提高精度时，个数的显示范围相应地变小。 在实际定点算法中，为了达到最佳性能，必须把这一点考虑到一盏茶。1.3 DSP芯片运算基础、18、首都师范高等院校信息工程学院、2 .在使用品质因子定点DSP时，如何选择合适的品质因子是个重要问题。 在DSP演算的处理过程中，实际参与演算的是变量，假定一个变量的绝对值的最大值为|max|(|max|

12、32767 )。 如果存在整数m，并且满足2m-1|max|2m，则2-Q=2-152m=2-(15-m )，Q=15-m。 例如，变量的值在-1到1之间，即|max|1，因此m=0，Q=15-m=15。 如果决定了变量的|max|，就可以决定那个品质因子。 1.3 DSP芯片运算基础，19，首都师范高等院校信息工程学院，一般变量确定|max|有理论分析法和统一修正分析法两种方法。 理论分析法是根据现有数学理论(定义、公理、定理、公式、法则等)导出变量的动态范围。 如果某些变量的动态范围在数学上无法确定，则使用集成修正分析方法确定动态范围。 统订分析法是指，通过数理统订的方法对事物的数量进行分析，明确分析后的变量的动态范围。1.3 DSP芯片运算基础、20、首都师范高等院校信息工程学院、二、数学运算包括固定点数的加/减和乘法、除法。 固定分数可以分为无符号数和有符号数。 无符号数显式为正数，带符号的数字可以是正数或负数。 通常负数以补码形式表示，而最高有效位是编码二进制位。1.3 DSP芯片运算基础、21、首都师范高等院校信息工程学院、1.2个定点的加法/减法在将浮点的加法/减法转换为定点加法/减法时，必须保证两个命令的格式一致。 如果两个品质因子不同，可以将较大的品质因子右移，调整为与另一个品质因