DSP学习教程课件第一章_绪论(精)

1、第1章绪论第一章绪论数字信号处理技术的 意义、内客DSP芯片及其特点D S P芯片的类别和使用选择DSP的应用和开发对景TMS320F2812主耍涪点TMS320F2812外部弓I脚和估号说明何为DSP ? 数字信号处理- Digital Signal Processing :DSP数字信号处理芯片-Digital Signal Processor :DSPs数字信号处理特点大量的实时计算(FIR HR FFT), 数据具有髙度重复(乘积和操作在滤波、卷积和 FFT 中等常见)数字信号处理技术意义在21世纪，数字信号处理是影响科学和工程最强大 的技术之一它是科研人员和工程师必须掌握的一门技巧信

2、号处理：作用：看号改善；信号检测、估计等等方法：信号波形分析/变换；滤波；现代谱估计/分析；自适应滤波等等第1章绪论ffl 1.1-1败字倍巧处理技术数字信号处理技术信息系统：釆集传输处理数字信号处理技术是指数字信号处理理论的应用实现技术，它以数 字信号处理理论、硬件技术、软件技术为基础和 组成，研究数字信号处理算法及其实现方法。第1章绪论ffl 1.1-1败字倍巧处理技术数字信号处理技术第1章绪论数字信号处理技术数字信号处理算法以数学为基础和工具，研究数字信号处理的数值计算实 现方法，包括算法结构、数值特性。数字信号处理硬件技术以微电子技术为基础，研究完成数字信号处理算法的专 用、通处理器结

3、构、提高处理器速度的技术方法、数字 信号处理系统设计与实现方法等。第1章绪论数字信号处理系统图1 -2 DSPs系统基本组成 a第1章绪论数字信号处理的应用通信72%计算机12%军品4%工业3%仪器2%消费类2%办公自动化2%第1章艷典型AlgorithmEquationFinite Impulse Response FilterInfiniteImpulseResponseFilterConvolutionDiscrete Fourier TransformDiscrete Cosine TransformiAX=艺x(n) cxp| - J(2n IN nk |F(w )- c()./(x

4、).cosJl 0w( (2x I)2 APagersStorageAutomDVD.Cellulai *0嵌入式计算系统是一个较泛的定义 一个非桌面通用计算机的任何计算系统 一个嵌入了电子元器件的计算系统 一个利用应用对象的特点而专门设计的计算系统，即用户化 专用计算系统。嵌入式计算系统一般对系统功能、价格、功耗、体积、速度 等有严格的限制，要求对系统环境变化作出实时的快速反应。dsk6711板实物图第1章遴论- . - - 吋賊艸L:.詁:颐：”爲飓笑、:二:二.亍第1章绪论第1章绪逹本课程的主要内容数字信号(确定、随机)处理的基本方法回顾数字信号处理器(DSP)的结构DSP各主要功能模块

5、的功能和工作原理包括：CPU内部结构，时钟及系统控制，存储器与通用IO端 口中断管理和复位，串行通信接口，事件管理器。DSP软件编程和开发包括：指令系统 伪指令 开发环境 基于c语言的简单开发实时嵌入式系统及高速数字电路的设计与实现第1章绪论课程的考察形式40%30% 8次实验、8份实验报告20%査找文献，写出每人对DSP技术的理解.DSP技术及设备发展趋势的分析等10%主要参考书TMS320F2812原理与开发苏奎峰等编著电子工业出版TMS320C2000系列DSP原理及实用技术何苏勤等编著ATI公司网站( ()上下载的各种技术手册第1章绪论二、DSP及其特点 数字信号处理- Digital

6、 Signal Processing :DSP数字信号处理芯片-Digital Signal Processor :DSPs数字信号处理特点大量的实时计算(FIR HR FFT), 数据具有高度重复(乘积和操作在滤波、港积和 FFT 中等常见)针对数字信号处理运算特点设计与通用处理器相比，在寻址和计算方面作了扩充和增强 在相同频率和芯片集成度下，比通用微处理器快几个数量级试验期考实学 第1章绪论二、DSP及其特点采用哈佛结构体系：独立的程序和数据总线，一个机器周期可同 时进行程序读出和数据存取。对应的：冯诺依曼结构。采用流水线技术：硬件乘法器：具有硬件连线的高速“与或”运算器多处理单元：DSP

7、内部包含多个处理单元。特殊的DSP指令：指令具有多功能，一条指令完成多个动作；如：倒位序指令等第1章绪论三、DSP芯片典别和使用选择按特性分：以工作时钟和指令类型为指标分类 按用途分：通用型、专用型 DSP 芯片按数据格式分：定点、浮点 各厂家还根据DSP芯片的CPU结构和性能将产品分成若干系列TITI 公司的 TMS320TMS320 系列 DSPDSP 芯片是目前最有影响、最为成功的数字信号处理器，其产品销量一直处于 领先地位，公认为世界 DSPDSP 霸主。结构特A第1章绪论DSPs的四大厂商Texas Instruments（德州仪器）公司Agere,即Lucent Technolog

8、ies （朗讯技术）公司Analog Devies（模拟设备）公司 Motorola（摩托罗拉）公司大约还有80家DSPs产商Figure *1. DSP merchant market share figures for 1997 show that Motorola and Lucent togethernearly match Tl. Motorolas share includes sales to other Motorola divisions, but Lucents marketshare data excludes internal sales (believed to to

9、tal less than 1 5% of Luce nts sales). Thesefigures exclude hybrid CPU/DSPs. (Source: Forward Concepts)第1章夢塗DSPs的四大厂商Other (3%)第1章绪论三、DSP芯片典另JJ和使用选择 TMS320C1X:io, cio, C14 （不常用了） TMS320C2X:20, C25 （不常用了）第1章绪论三、DS浮点趙片 TMS320C3X：多处理起片 TMSC8X: C80, C82CCMOS三、DSP芯片典另JJ和使用选择DSP的综合性能指标与芯片的处理器能力、片内、 片外数据传输

10、能力有关。只能作为系统设计的参考数据。指令周期：执行一条指令所需的时间DSP 指令周期为 ns 级MIPS:兆条指令/秒，一般为 20lOOMIPsMOPS：兆次操作数/秒MFLOPS:兆次浮点操作/秒MBPS:兆位/秒第1章绪论三、DSP芯片典另!J和使用选择使用选择 性能：描述 DSP 性能的最重要的技术指标是运算速度片内硬件资源:包括片内 RAM、 ROM 的数量、 1/()接口、 总线 驱动能力、外部可扩展的程序和数据空间等等第1章绪论 价格：量大价格便宜，厂家主推的产品，价格便宜。第1章绪论第一代：1980 年左右，Texas Instrument(TI)公司：TMS32010 哈佛

11、结构：Intel 公司：2920,硬件乘法器：AMI 公司 S28H；NEC upd7720日立公司：61810 第二代：1985 年左右，功能、速度、内存有突破。TI：TMS320C20;AD：ADSP2100；NEC：upd77230；Motorola：DSP5600 第三代：1987 年左右，浮点，能用高级语言。TLTMS320C30,AD: ADSP21000, Motorola: DSP96002 第四代：近几年的 DSP芯片。TI 公司：TMS320C2XX/C5X/C54X,TMS320C62XX/C67XX/C8X ; AD 公司:ADSP210XX/211XX 多处理器并行工

12、作，多处理器系统，特殊指令，有单独的 DMA 总线和控制器第1章绪论DSP的应用几乎遍及电子学每一个领域o通用数字信号处理器：自适应滤波，卷积，相关，数字滤波，FFT,希尔伯特变换，波形生成，窗函数等等。 语音信号处理：语音增强、识别、合成、编码、信箱等，文字/语音转换图形/图像处理：三维动画，图象鉴别/增强/压缩/传输，机器人视觉尊等图 特殊应用数字信号处理：振动和噪声分析与处理，声纳和雷达信号处理， 通信信号处理，地震信号分析与处理，汽车安全及全球定位，生物医学工程等等。在医疗、军事、汽车等行业，以及通信市场、消费类电子产品等中具有广阔的市 场前景。DSP芯DSP芯第1章绪论DSP芯 提高

13、性育氐 应用性能、处理速度、集成度。 降低功耗：己从 3.3V 降到 1.2V,电压低于 IV 的产品也在研发。加强融合：DSP与 MCU （微控制器）融合是大势所趋。 下降价格：近大批量应用导致价格下降。拓宽应用：InternetAudioVideo3GB3G 等领域将大量应用。第1章绪论IIPERFORMANCE I-36第1章绪论 Different families and sub-families exist tosupport different markets.吕心 三刁 Multi Channel andMulti Function Apps Comm Infrastructu

14、re Wireless Base-stationsDSL ImagingMulti-media Servers VideoIntegration for systemefficiency and low cost HighDSP oerformanee Algorithmic processing power Dedicated hardware for math in tensivefunctionsMath Code Efficiency第1章绪论Control Systems Motor Control StongeBestMIPSTMC2000Digital Control savvy

15、 coreFlash memoryFlexible, robust peripheralsAn MCU with the powerfulprocessing core of a DSPControlCodeEfficiency38第1章绪论Digital Power SuppliesAdvanced Sensing一Digital Motor ControlIndustrial DrivesServo ControlHome appliancesElectric PowerSteeringCommercial, Industrial, &Consumer UPSMulti-chann

16、el DC/DCconvertersSolar & Wind invertersHybrid Vehicles3-phase metering with PLCTorque, pressure, liquidflow, or gas sensorsAutomotive RadarSubwoofersFast, high resolution signal processingPeripheral suite optimized for control applicationsC2000 Control ADDlications37DeviceJ 一Production J,Sampli

17、ngC2000 Roadma/ DevelopmentDelfi。C28xxxFutureF281xk 150 MIPSF282XX150 MIPS XDMAF283xx300 MFLOPSDMA600 MFLOPS16-oitADC/ F280 xx60-100V MIPSPiccolo40 MIPSsVREG. COMPgekvPiccoloI 60 MIPSAVREG, COMPC28XXX第1章绪论五、TMS320F2812主耍特点高性能静态CMOS技术：150MHz 时钟、低功耗设计、编程电压 3.3V。JTAG边界扫描（Boundary Scan）支持高性能的 32 位中央处理器：

18、哈佛总线结构、双 16 位乘加单元、迅速的中断 响应和处理 片 内存储器：128KFlash. 2 个 4K 的随机存储器、1 个 8K 的 SARAM,2 个 1K 的 SARAM根只读存储器（Boot ROM） 4KX16位可编程等待状态: 时钟与系统控制：片上振荡器、看门狗定时器模块 三个外部中断 外部中断扩展（PIE）模块：可支持 45 个外部中断 128位的密钥第1章绪论五、TMS320F2812主耍待点 3个32位的CPU定时器马达控制外围设备：两个事件管理器串 口外围设备：SPI /SCI/ UART/eCAN/McBSP 12位的ADC, 16通道：80ns/12.5MSPS有56个独立的可编程、多用途通用输入/输出（GPIO）引脚高级的仿真特性：分析和设置断点的功能，实时硬件调试功能 开发工具：ANSI C/C+编译器/汇编程序/连接器、支持 TMS320C24X/240X 的 指令、代码编辑集成环境、DSP/BIOS、硬件评估板外部存储