DSP大作业(哈工程)

数字信号处理器原理及应用学生编号：名称：日期：2017年5月23日星期二1.主要的数字信号处理器制造商有哪些？分别有哪些系列？回答：(1)德州仪器(最著名的数字信号处理器芯片制造商)。德州仪器公司在市场上的三大系列产品：(1)用于数字控制和运动控制的TMS320C2000系列，主要包括TMS320C24x/F24x、TMS 320 c 240 x/lf240 x、TMS320C24xA/LF240xA、TMS320C28xx等。(2) TMS320C5000系列适用于低功耗、手持设备和无线终端应用，主要包括TMS320C54x、tms320c54x、TMS320C55x等。(3) TMS320C6000系列适用于高性能、多功能和复杂应用领域，主要包括TMS320C62xx、TMS320C64xx、TMS320C67xx等。(2)美国模拟设备公司。其主要系列：(1)定点DSP芯片包括ADSP2101/2103/2105、ADSP2111/2115、ADSP2126/2162/2164、ADSP2127/2181、ADSP-BF532和Blackfin系列；(2)浮点数字信号处理器芯片包括ADSP21000/21020、ADSP21060/21062、虎鲨TS101、TS201S。(3)摩托罗拉公司(稍后发布)。其主要系列包括：(1)定点DSP处理器MC56001；(2)浮点数字信号处理器芯片MC96002兼容IEEE浮点格式；(3)数字存储处理器53611、16位数字存储处理器56800、24位数字存储处理器563XX、MSC8101等产品。(4)吉尔公司。主要系列有：SC1000和SC2000系列嵌入式DSP内核主要针对电信基础设施、移动通信、多媒体服务器和其他新兴应用。2.浮点数字信号处理器和定点数字信号处理器的特点是什么？回答：浮点数字信号处理器和定点数字信号处理器在动态范围、速度、价格等宏观特性上有很大差异。(1)动态范围：定点数字信号处理器的字长每增加1位，动态范围就扩大6dB。16位字长的动态范围为96dB。程序员必须时刻注意溢出的发生。例如，当图像被处理时，当图像被旋转、移动等时，很容易溢出。此时，校准要么连续移动，要么被截断。前者需要大量的程序空间和执行时间，而后者很快导致图像质量的恶化。总之，它降低了整个系统的性能。在处理低信噪比信号时也会出现类似的问题，如语音识别、雷达和声纳信号处理。32位浮点数字信号处理器的动态范围可达1536分贝，不仅大大扩展了动态范围，提高了运算精度，而且由于大大减少了校准、移位和溢出校验，大大节省了运算时间和存储空间。由于浮点数字信号处理器的浮点运算是在硬件上实现的，并且可以在一个周期内完成，所以它的处理速度比定点数字信号处理器要快得多。这一优势在高精度复杂算法的实现中尤为突出，为复杂算法的实时处理提供了保证。32位浮点数字信号处理器的总线宽度比定点数字信号处理器宽得多，因此寻址空间也大得多。一方面，它为大而复杂的算法提供了可能性，因为省级DSP目标子程序已经使用了几十兆或更多的内存；另一方面，它也为高级工具软件如高级语言编译器和DSP操作系统的应用提供了条件。DSP的进一步发展必须是多处理器的应用。新的浮点数字信号处理器已经开始响应通信端口和资源共享的设置和加强。(2)硬件和软件的区别硬件结构的最大区别在于数据存储结构。浮点数字信号处理器用户不需要知道如何存储数据，但是当使用定点数字信号处理器时，他们需要知道数据存储数据格式，并且必须对数据格式进行一些转换。浮点数字信号处理器具有浮点/整数乘法器、整数/浮点算术逻辑单元ALU、适于以扩展精度存储浮点结果的寄存器等。主要有浮点数字信号处理器的编程特点和注意事项；定点DSP在执行浮点运算时缩放、移位和检测溢出操作。比较两个浮点数时，不要使用=来确定它们是否相等。即使比较两个相等的数字，也可能会有细微的舍入差异。3.根据TI公司的C6000系列，描述CACHE、EDMA和EMIF的概念和用途。回答：外部存储器接口(EMIF)是一个在内存管理系统和数字信号处理器设备上的接口，可分为内存管理接口和内存管理接口。一般来说，EMIF可以将数字信号处理器与不同类型的存储器(静态随机存储器、闪存、动态随机存储器等)连接起来。)。一般来说，EMIF是连接到现场可编程门阵列，所以现场可编程门阵列平台充当协处理器，高速数据处理器或高速数据传输接口。该设计接口在现场可编程门阵列模块和随机存取存储器之间提供了无缝连接。在读/写、先进先出或存储模式下，双端口块随机存储器的一端用于实现与数字信号处理器的通信。另一端用于实现与内部FPGA逻辑电路或平台FPGA嵌入式处理器的通信。EDMA:增强型直接存储器存取(EDMA)是数字信号处理器中一项重要的快速数据交换技术，具有独立于中央处理器的后台批量数据传输能力，能够满足实时图像处理中高速数据传输的要求。EDMA的灵活控制不仅可以提高图像数据的传输效率，还可以充分发挥DSP的高速性能。Cache: CACHE:CACHE是一个特殊的内存子系统，其中经常使用的数据被复制以方便快速访问。存储器的高速缓冲存储器存储频繁访问的随机存取存储器位置的内容和这些数据项的存储地址。当处理器引用内存中的地址时，缓存会检查该地址是否存在。如果地址被存储，数据被返回给处理器；如果地址未保存，则执行正常的内存访问。因为高速缓冲存储器总是比主随机存取存储器快，所以当随机存取存储器的存取速度低于微处理器的存取速度时，通常使用高速缓冲存储器。4.数字信号处理器电路板设计属于高速信号设计。在高速信号设计中应该考虑哪些问题？回答：(1)考虑电源和接地的去耦随着数字信号处理器工作频率的提高，数字信号处理器和其他集成电路元件趋于小型化和密集封装。通常，在电路设计中会考虑多层电路板。建议电源和接地可以使用特殊的层。对于各种电源，例如，输入/输出电源电压和数字信号处理器的核心电源电压是不同的，可以使用两个不同的电源层。如果考虑到多层板的高加工成本，特殊层可用于具有更多布线或相对关键布线的电源。其他电源可以像信号线一样布线，但应注意足够的布线宽度。无论电路板是否有特殊的层和电源层，电源和地之间都必须增加一定的合理分布的电容。为了节省空间和减少过孔数量，建议使用更多贴片电容。贴片电容可以放置在印刷电路板的背面，即焊接面，贴片电容通过宽导线连接到通孔，并通过通孔与电源和地层连接。考虑配电的布线规则。分离模拟和数字电源层。高速高精度模拟元件对数字信号敏感。例如，放大器将放大开关噪声，使其接近脉冲信号，因此在电路板的模拟和数字部分，电源层通常需要分离。(2)隔离敏感信号一些敏感信号(如高频时钟)对噪声干扰特别敏感，应采取高级隔离措施。高频时钟(20兆赫以上的时钟，或周转时间小于5纳秒的时钟)必须由地线保护。时钟的线宽必须至少为10米，被保护地线的线宽必须至少为20米。高频信号线的保护地线两端必须通过过孔与地层接触良好，并且必须每隔5厘米钻孔一次，以与地层连接。时钟发送端必须与22 220阻尼电阻串联。可以避免这些线路带来的信号噪声造成的干扰。(3)硬件抗干扰设计：硬件抗干扰效率高。当系统的复杂性、成本和体积可以容忍时，最好采用硬件抗干扰设计。常见的硬件抗干扰技术可以概括为以下：硬件滤波：钢筋混凝土滤波器可以大大削弱各种高频干扰信号。例如，“毛刺”干扰可以被抑制。合理接地：对于高速数字和模拟电路系统来说，设计低阻抗和大面积接地层非常重要屏蔽措施：交流电源、高频电源、强电设备和电弧产生的电火花会产生电磁波，成为电磁干扰的噪声源。上述装置可由金属外壳包围并接地，对于屏蔽电磁感应造成的干扰非常有效。光电隔离：光电隔离器可以有效避免不同电路板之间的相互干扰。高速光电隔离器通常用于数字信号处理器和其他设备(如传感器、开关等)之间的接口。)。(4)软件抗干扰设计软件抗干扰具有硬件抗干扰无法替代的优势。在DSP应用系统中，应充分发挥软件的抗干扰能力，将干扰的影响降到最低。下面给出了几种有效的软件抗干扰方法。数字滤波：模拟输入信号的噪声可以通过数字滤波消除。常见的数字滤波技术包括：中值滤波、算术平均滤波等。陷阱设置：在未使用的程序区设置一个引导程序。当程序受到干扰并跳转到这个区域时，引导程序将把强制捕获的程序引导到指定的地址，在那里它将使用特殊的程序来处理错误的程序。指令冗余：在双字节指令和三字节指令之后插入两到三字节的空操作指令NOP，可以防止当被干扰的程序运行时，数字信号处理器系统自动将程序带入正确的轨道。设置看门狗定时：如果一个失控的程序进入“死循环”，通常使用“看门狗”技术来打破程序的“死循环”。原理是使用一个计时器，根据设定的周期产生一个脉冲。如果你不想产生这个脉冲，数字信号处理器应该在设定的时间内清除定时器。然而，当数字信号处理器程序运行时，定时器将不会按照规定被清除，因此由定时器产生的脉冲被用作数字信号处理器复位信号来复位和初始化数字信号处理器。(5)电磁兼容性设计电磁兼容性是指电子设备在复杂电磁环境中正常工作的能力。电磁兼容设计的目的是使电子设备不仅能抑制各种外部干扰，还能减少电子设备对其他电子设备的电磁干扰。在实际印刷电路板中，相邻信号之间或多或少存在电磁干扰，即串扰。串扰的大小与环路之间的分布电容和电感有关。可以采取以下措施来解决这些信号之间的相互电磁干扰：选择合理的导体宽度：瞬时电流对印刷导线的冲击干扰主要是由印刷导线的电感分量引起的，其电感与印刷导线的长度成正比，与宽度成反比。因此，使用短而宽的导线来抑制干扰是有利的。总线驱动器的时钟引线和信号线通常具有大的瞬态电流，并且它们的导体轨迹应该尽可能短。对于分立元件电路，印刷导体的宽度约为1.5毫米，可以满足要求。对于集成电路，印刷导体的宽度在0。2mm和1。0毫米。采用良好的网状布线结构：具体方法是在一层印刷电路板上水平布线，在下一层上纵向布线。(6)散热设计为了便于散热，印刷电路板应单独安装，板间距应大于2厘米，并应注意印刷电路板上元件的布局规则。在水平方向上，大功率器件尽可能靠近印刷电路板的边缘布置，从而缩短传热路径；垂直方向的大功率器件尽可能靠近印刷电路板的顶部，以减少对其他元件温度的影响。对温度更敏感的部件应尽可能放置在温度较低的区域，并且不应直接放置在高热值部件的上方。5.设置你自己的参数，用C语言编写一个低通滤波器程序，并指出这个程序是如何嵌入RF5框架的。答：程序如下：#包括#包括#定义真1#定义false 0#定义n 8#定义bufsize 100int in _ buffer缓冲器大小；int out _ buffer缓冲器大小；静态int处理(int *输入，int *输出)；静态void数据io(voint i，size=bufsize短xx0，x，y；短zn=0，0，0，0，0，0 ；short w2*n 1=101，4356，810，8192，2835，3403，5670，2517，7088，605，5670，193，2835，21，810 ；长y0，z0；而（大小- )xx0=*输入；x=xx0 * 6；z0=(长)x15y0=0；对于(1=0；i15)；y0=圆形(y0)；对于