第1章数字信号处理和DSP系统

1、DSP原理与应用原理与应用 DSP Principles and Applications教材：教材：1 汪春梅汪春梅, 孙洪波孙洪波. TMS320C55x DSP原理及应用原理及应用(第第 3 版版). 北京北京: 电子工业出版社电子工业出版社, 2011.授课班级：授课班级： 电信电信 1301-04课程资料下载：课程资料下载：11 选选DSP原理与应用原理与应用课程课程资料请勿扩散资料请勿扩散1授课教师授课教师主讲主讲教师教师：潘建军：潘建军 博士博士 副教授副教授Mobile-mail: 办公室：办公室：健翔桥校区健翔桥校区2-

2、2-527（原（原513-东）东）实验实验指导教师指导教师：沈冰夏沈冰夏沈冰夏沈冰夏：2-3-501息与通信工程学院电子信息工程系信息与通信工程学院电子信息工程系2课程性质课程性质u专业任选课（专业任选课要求专业任选课（专业任选课要求14学分学分 ）u学分：学分：2.5u授课学时：主讲授课学时：主讲 32学时学时 实验实验 8学时学时u电子信息工程专业、通信工程专业电子信息工程专业、通信工程专业培养目标培养目标：电子信息专业、通信工程专业的本科生运用电子信息专业、通信工程专业的本科生运用所掌握的理论知识和技能，从事所掌握的理论知识和技能，从事信号获取、信号获取、处理和

3、应用处理和应用，通信及系统和网络，模拟及数，通信及系统和网络，模拟及数字集成电路设计和应用，微波及电磁技术理字集成电路设计和应用，微波及电磁技术理论和应用等方面的科研、技术开发与管理工论和应用等方面的科研、技术开发与管理工作。作。【摘自摘自全国高等学校工程教育专业认证全国高等学校工程教育专业认证标准（试行）（标准（试行）（2011年年3月）月）】3课程性质课程性质u 先修必修课程先修必修课程u 先修相关选修课程先修相关选修课程计算机基础，公选计算机基础，公选FPGA设计及应用，专选设计及应用，专选4课程名称课程名称课内课内学时学时讲课讲课上机上机/ /实验实验考核考核学期学期C C语言程序设计

4、语言程序设计A A6464484816161 1数据结构与算法数据结构与算法484840408 82 2计算机计算机硬硬件基础件基础4848323216163 3数字数字电子技术电子技术6464484816163 3数字信号处理数字信号处理565656560 05 5课程性质课程性质u 相关独立实践环节相关独立实践环节 数字信号处理课程设计（开设学期：数字信号处理课程设计（开设学期：5，周数：，周数：2）u 并行紧密相关选修独立实践环节并行紧密相关选修独立实践环节 DSP原理与应用课程设计原理与应用课程设计 （要求必须选修本课程，（要求必须选修本课程， 开设学期：开设学期：5，周数：，周数：2

5、 ， 选修人数选修人数99人，分三组，人，分三组，12-16周分散进行）周分散进行） 课程设计指导教师：课程设计指导教师：潘建军潘建军/沈冰夏沈冰夏 题目题目1：信号采集和滤波信号采集和滤波DSP程序设计程序设计 66人（第一、三组人（第一、三组 ） 题目题目2：数模转换数模转换DSP程序设计程序设计 33人（第二组人（第二组 ） 依学号顺序给每位同学分配一个题目依学号顺序给每位同学分配一个题目5u 后续相关专选课程后续相关专选课程 嵌入式信息系统（开设学期：嵌入式信息系统（开设学期：7，32学时）学时） 片上电子信息系统（开设学期：片上电子信息系统（开设学期：7，40学时）学时）u 上课时间

6、地点：上课时间地点：4,6-14(3,4,5),15(3,4) 共共11次课次课 2-1-四阶梯四阶梯u 课程讲授特点：课程讲授特点：不强调底层，重在应用开发不强调底层，重在应用开发u 学好本门课程的诀窍学好本门课程的诀窍上课认真听讲，课下认真复习、做作业、动手实践上课认真听讲，课下认真复习、做作业、动手实践6授课内容和安排授课内容和安排第第1 章章 数字信号处理和数字信号处理和DSP系统系统 2 学时学时第第2章章 TMS320C55x 的硬件结构的硬件结构 6 学时学时第第3章章 软件开发工具软件开发工具CCS 6 学时学时第第4章章 TMS320C55x 的软件设计的软件设计 4 学时学

7、时第第5章章 TMS320C55x 信号处理算法设计实例信号处理算法设计实例 6 学时学时第第6章章 TMS320C55x的片内集成外设开发的片内集成外设开发 4 学时学时第第7章章 TMS320C55x 应用设计实应用设计实例例 4 学时学时7实验说明和安排实验说明和安排学时数：学时数： 8学时学时 地点：地点：2-3-507（原（原503）设备：瑞泰创新公司生产的设备：瑞泰创新公司生产的ICETEKVC5509-AG- USB- EDU教学实验系统教学实验系统安装软件：安装软件：MATLAB，CCS ，仿真器驱动，仿真器驱动8序号序号项目名称项目名称 学时学时周次周次1DSP软件开发工具软

8、件开发工具CCS的的使用使用 4102FIR算法的算法的DSP实现实现 413作业说明作业说明u 作业必须做，两次课交一次作业，分别于第作业必须做，两次课交一次作业，分别于第3、5、7、9 次课交，次课交，共交共交4次作业，第次作业，第5次作业不交次作业不交。u 收作业本的下一次课发作业本，并讲解作业。收作业本的下一次课发作业本，并讲解作业。u 作业不得用纸片信纸之类，作业不得用纸片信纸之类，必须做在标准大小的作业必须做在标准大小的作业本上（本上（205160mm）。请）。请 将班级、姓名、学号写在将班级、姓名、学号写在作业本的封面上。作业本的封面上。u 你们可以使用以前没有用完的作业本。你们

9、可以使用以前没有用完的作业本。本课程只需要本课程只需要一个作业本。一个作业本。u 作业结果将记入你们的平时成绩，包括是否正确和是作业结果将记入你们的平时成绩，包括是否正确和是否按时交。否按时交。9答疑安排答疑安排u答疑时间：周答疑时间：周五五 (6-15周周) 8:30-9:35 (课表课表1-2节没课节没课) 考前答疑考前答疑 共共11次次u答疑地点：健翔桥校区答疑地点：健翔桥校区2-2-527 （原（原513-东）东）uE-mail 答疑：答疑：10考核方式和成绩比例考核方式和成绩比例u 理论部分平时成绩（作业、上课考勤、课堂提理论部分平时成绩（作业、上课考勤、课堂提问等）占总成绩的问等）

10、占总成绩的25% 上课积极提问、回答问题，提出好的意见和建议的同学上课积极提问、回答问题，提出好的意见和建议的同学平时成绩加平时成绩加5-10分（满分分（满分100分）分）u 理论部分期末考试成绩占总成绩的理论部分期末考试成绩占总成绩的 60%，考试性质为考查，考试性质为考查， 形式为开卷形式为开卷u 实践成绩占总成绩的实践成绩占总成绩的15% 考核成绩比例分配情况：考核成绩比例分配情况：实验过程表现实验过程表现40%实验完成情况实验完成情况30%实验报告实验报告30%11根据根据校教发校教发201367号北京信息科技大学号北京信息科技大学全日制普通高等教育本科学生学籍管理规定全日制普通高等教

11、育本科学生学籍管理规定 含有实践环节的课程含有实践环节的课程，实践环节成绩不合格，实践环节成绩不合格，则该门课程考核的总成绩为不则该门课程考核的总成绩为不及格。及格。12期末考核资格审核期末考核资格审核根据根据校教发校教发201367号北京信息科技大学全日制号北京信息科技大学全日制普通高等教育本科学生学籍管理规定普通高等教育本科学生学籍管理规定，学生有下列情况学生有下列情况之一的，为不具备相应课程的期末考核资格：之一的，为不具备相应课程的期末考核资格：1. 一学期内该门课程无故缺课累计达到或超过一学期内该门课程无故缺课累计达到或超过该门课程教学时数的三分之一，或没有完成开课该门课程教学时数的三

12、分之一，或没有完成开课学院已明确宣布的出勤要求的；学院已明确宣布的出勤要求的； 2. 完成平时作业未达到规定作业量的三分之二完成平时作业未达到规定作业量的三分之二的。的。 学生不具备期末考核资格的，相应课程的考核成学生不具备期末考核资格的，相应课程的考核成绩记为零分绩记为零分（百分制），且不得参加该门课程的补考。（百分制），且不得参加该门课程的补考。本本门课程期末考核前门课程期末考核前将将对学生进行期末考核资格的审对学生进行期末考核资格的审查查。13第第1章章 数字信号处理和数字信号处理和DSP系统系统 1.1 什么是什么是DSP？1.2 DSP与其他硬件实现比较与其他硬件实现比较1.3 德州

13、仪器公司的嵌入式处理器德州仪器公司的嵌入式处理器1.4 DSP芯片的选择芯片的选择1.5 DSP应用系统设计流程应用系统设计流程1.6 DSP系统的应用领域系统的应用领域141.1 什么是什么是DSP？u 模拟信号模拟信号(Analog Signals)：在时域中，时间和：在时域中，时间和幅值连续变化的信号，是你我每天接触到的现幅值连续变化的信号，是你我每天接触到的现实世界的信号，例如：光、声音、温度、压力实世界的信号，例如：光、声音、温度、压力等等。等等。u 数字信号数字信号(Digital Signals)：对模拟信号按一定：对模拟信号按一定的时间间隔进行采样，并将采样值进行量化，的时间间

14、隔进行采样，并将采样值进行量化，得到时间和幅值均离散的信号。得到时间和幅值均离散的信号。u 数字信号处理数字信号处理( Digital Signal Processing ) ：用：用数学方法对上述的数字信号进行处理。数学方法对上述的数字信号进行处理。15What are the typical DSP algorithms?u The Sum of Products (SOP) is the key element in most DSP algorithms:161.1 什么是什么是DSP？u 经典的数字信号处理方法：经典的数字信号处理方法： 时域：信号滤波时域：信号滤波FIR、IIR 频

15、域：频谱分析频域：频谱分析FFTu 实时处理实时处理(Real-Time)：数字信号处理与信号的：数字信号处理与信号的输入和输出保持同步。输入和输出保持同步。u 非实时处理非实时处理(Non Real-Time)：先对信号进行采：先对信号进行采样并存储，然后再进行处理。样并存储，然后再进行处理。17Real-time processingu We can say that we have a real-time application if: Waiting Time 018Real-time processingu DSP processors have to perform tasks i

16、n real-time, so how do we define real-time?u The definition of real-time depends on the application.u Example: a 100-tap FIR filter is performed in real-time if the DSP can perform and complete the following operation between two samples:19 990kknxkany1.1 什么是什么是DSP？u 数字信号处理系统的构成数字信号处理系统的构成图图1-1 典型实时

17、数字信号处理系统框图典型实时数字信号处理系统框图1.1 什么是什么是DSP？u 数字信号处理算法的实现数字信号处理算法的实现 x86处理器处理器 在通用微处理器（在通用微处理器（ GPP: General-purpose Processors）用软件实现）用软件实现 利用数字信号处理器利用数字信号处理器（ DSP: Digital Signal Processors ，DSP芯片）芯片） 用用FPGA用户可编程器件来实现用户可编程器件来实现 特定用途集成电路特定用途集成电路 (ASIC: Application Specific Integrated Circuits) u 本课程本课程DSP

18、：特指数字信号处理器（：特指数字信号处理器（Digital Signal Processors），），DSP芯片。芯片。211.1 什么是什么是DSP？u数字信号处理器（数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）是一种专门为实时、快）是一种专门为实时、快速实现各种数字信号处理算法而设计的具速实现各种数字信号处理算法而设计的具有特殊结构的微处理器。有特殊结构的微处理器。u本课程本课程DSP：特指数字信号处理器：特指数字信号处理器（Digital Signal Processors），），DSP芯片。芯片。221.1 什么是什么是DSP？u 数字信号处理器（数字信号

19、处理器（DSP芯片）的特点芯片）的特点 存储器结构存储器结构微处理器的存储器结构分为两大类：微处理器的存储器结构分为两大类：冯冯诺依曼结构和诺依曼结构和哈佛结构。哈佛结构。由于成本的原因，由于成本的原因，GPP广泛使用冯广泛使用冯诺依曼诺依曼存储器结构。典型冯存储器结构。典型冯诺伊曼结构的特点是诺伊曼结构的特点是只有一个存只有一个存储器空间、一套地址总线和一套数据总线储器空间、一套地址总线和一套数据总线；指令、数；指令、数据都存放在这个存储器空间中，统一分配地址，所以据都存放在这个存储器空间中，统一分配地址，所以处理器必须分时访问程序和数据空间。通常，做一次处理器必须分时访问程序和数据空间。通

20、常，做一次乘法会发生乘法会发生4次存储器访问，用掉至少次存储器访问，用掉至少4个指令周期。个指令周期。 231.1 什么是什么是DSP？为了提高指令执行速度，为了提高指令执行速度，DSP采用了程序存储器空间和采用了程序存储器空间和数据存储器空间分开的哈佛结构和多套地址、数据总线。数据存储器空间分开的哈佛结构和多套地址、数据总线。哈佛结构是并行体系结构，程序和数据存于不同的存储器哈佛结构是并行体系结构，程序和数据存于不同的存储器空间，每个存储器空间独立编址、独立访问。因此，空间，每个存储器空间独立编址、独立访问。因此，DSP可以同时取指令（来自程序存储器）和取操作数（来自数可以同时取指令（来自程

21、序存储器）和取操作数（来自数据存储器）；而且，还允许在程序空间和数据空间之间相据存储器）；而且，还允许在程序空间和数据空间之间相互传送数据。互传送数据。哈佛读哈佛读/写结构使写结构使DSP很容易实现单周期乘法很容易实现单周期乘法运算。运算。 241.1 什么是什么是DSP？硬件乘法累加单元，能实现单周期乘法，更适宜硬件乘法累加单元，能实现单周期乘法，更适宜完成乘累加运算完成乘累加运算主频足够快，能实时完成各种数字信号处理主频足够快，能实时完成各种数字信号处理减少系统成本减少系统成本小尺寸小尺寸低功耗低功耗251.1 什么是什么是DSP？u DSP芯片的种类芯片的种类 DSP芯片可以按照以下芯片

22、可以按照以下3种方式进行分类。种方式进行分类。1. 按基础特性分：静态按基础特性分：静态DSP芯片，一致性芯片，一致性DSP芯片。芯片。 这是根据这是根据DSP芯片的工作时钟和指令类型来分类的。如果芯片的工作时钟和指令类型来分类的。如果在某时钟频率范围内的任何时钟频率上，在某时钟频率范围内的任何时钟频率上，DSP芯片都能正芯片都能正常工作，除计算速度有变化外，没有性能的下降，这类常工作，除计算速度有变化外，没有性能的下降，这类DSP芯片一般称为静态芯片一般称为静态DSP芯片。芯片。 如果有两种或两种以上的如果有两种或两种以上的DSP芯片，它们的指令集和相应芯片，它们的指令集和相应的机器代码及管

23、脚结构相互兼容，则这类的机器代码及管脚结构相互兼容，则这类DSP芯片被称之芯片被称之为一致性的为一致性的DSP芯片。例如，芯片。例如，美国德州仪器（美国德州仪器（TI：Texas Instruments）公司的公司的TMS320C55x。 262. 按数据格式分：按数据格式分： 定点、浮点定点、浮点 数据以定点格式运算的数据以定点格式运算的DSP芯片称为定点芯片称为定点DSP芯片。芯片。 数据以浮点格式运算的数据以浮点格式运算的DSP芯片称为浮点芯片称为浮点DSP芯片。芯片。 定点定点DSP芯片具有以下特点：芯片具有以下特点： 字长有限，从而使运算精度低、动态范围小。字长有限，从而使运算精度低

24、、动态范围小。 硬件结构上较浮点硬件结构上较浮点DSP芯片简单，价格低廉。芯片简单，价格低廉。27 浮点浮点DSP芯片具有以下特点：芯片具有以下特点： 较定点较定点DSP芯片运算精度高；芯片运算精度高； 相比之下硬件结构复杂，价格相对定点相比之下硬件结构复杂，价格相对定点DSP芯片高；芯片高； 功耗较大、速度较定点功耗较大、速度较定点DSP芯片慢。芯片慢。 TI公司的公司的TMS320C55x 系列系列DSP为定点为定点DSP芯片。芯片。 定点、浮点的区分非常重要，定点、浮点的区分非常重要，TI公司芯片的说明文档名公司芯片的说明文档名称标明该芯片是定点的还是浮点的，例如：称标明该芯片是定点的还

25、是浮点的，例如： TMS320VC5509A Fixed-Point Digital Signal Processor283. 按用途分：按用途分： 通用型和专用性通用型和专用性 通用型通用型DSP芯片适合普通的芯片适合普通的DSP应用，如应用，如TI公公司的一系列司的一系列DSP芯片属于通用型芯片属于通用型DSP芯片。专芯片。专用用DSP芯片是为特定的芯片是为特定的DSP运算而设计的，更运算而设计的，更适合特殊的运算，如数字滤波、卷积和适合特殊的运算，如数字滤波、卷积和FFT，如如Motorola公司的公司的DSP56200，Zoran公司的公司的ZR34881，Inmos公司的公司的IMS

26、A100等就属于专等就属于专用型用型DSP芯片。芯片。29什么是什么是DSP？u 采用采用DSP处理器或芯片作为主处理处理器或芯片作为主处理CPU的数字的数字信号处理系统，称信号处理系统，称DSP系统。系统。DSP系统为系统为嵌入嵌入式系统式系统的非常重要的一大类。的非常重要的一大类。u 嵌入式系统通常被定义为：嵌入式系统通常被定义为：以应用为中心、以以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁减、适应应用计算机技术为基础、软硬件可裁减、适应应用系统功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要系统功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。求的专用计算机系统。30u 本 课 程 以本 课

27、程 以 T I 公 司 的 业 界 最 高 功 效 的公 司 的 业 界 最 高 功 效 的TMS320C55x DSP为代表，讲解为代表，讲解DSP原理与应原理与应用。用。u 本课程使用的本课程使用的DSP硬件系统：硬件系统：ICETEK-VC5509-A-USB-EDU教学实验系统，该系统基教学实验系统，该系统基于于 T M S 3 2 0 C 5 5 x D S P 系 列 中 的系 列 中 的TMS320VC5509APGE200MHz。u TMS320VC5509A DSP是为便携是为便携/工业医学市场工业医学市场而优化的便携式及连接型而优化的便携式及连接型DSP，本课程以，本课程以

28、TMS320VC5509A为例。为例。311.2 DSP与其他硬件实现比较与其他硬件实现比较u x86处理器处理器u 通用目的微处理器通用目的微处理器 GPP (GPP: general-purpose microprocessors )u 现场可编程门阵列现场可编程门阵列 FPGA (FPGA : Field-Programmable Gate Arrays)u 特定用途集成电路特定用途集成电路 ASIC (ASIC: Application Specific Integrated Circuits)32x86处理器处理器u x86或或80 x86是英特尔是英特尔Intel首先开发制造的一种

29、首先开发制造的一种微处理器体系结构的泛称。该系列较早期的处微处理器体系结构的泛称。该系列较早期的处理器名称是以数字来表示，并以理器名称是以数字来表示，并以“86”作为结尾，作为结尾，包括包括Intel 8086、80186、80286、80386以及以及80486，因此其架构被称为，因此其架构被称为“x86”。u 优点：优点： 处理器选择范围宽，主板及外设资源丰处理器选择范围宽，主板及外设资源丰富，有多种操作系统可供选择，开发、调试较富，有多种操作系统可供选择，开发、调试较为方便。为方便。u 缺点：数字信号处理能力不强，硬件组成较为缺点：数字信号处理能力不强，硬件组成较为复杂，系统体积、重量较

30、大，功耗较高，抗环复杂，系统体积、重量较大，功耗较高，抗环境影响能力较弱，成本较高。境影响能力较弱，成本较高。33 通用目的微处理器通用目的微处理器 GPPu 包括包括51系列及其扩展系列，德州仪器公司的系列及其扩展系列，德州仪器公司的430系列单系列单片机，片机，ARM7、 ARM9、 ARM10系列系列 。u 优点：优点： 可选范围广，硬件组成简单，系统功耗低。可选范围广，硬件组成简单，系统功耗低。u 缺点：缺点： 信号处理的效率较低，内部信号处理的效率较低，内部DMA 通道较少，实时性通道较少，实时性不强。不强。34现场可编程门阵列现场可编程门阵列 FPGAu 优点：优点： 现场可编程门

31、阵列适合高速信号处理，具有专门数字信号现场可编程门阵列适合高速信号处理，具有专门数字信号处理结构，处理结构，FPGA能提供更高的性能，而且可多次更改设计。能提供更高的性能，而且可多次更改设计。u 缺点：缺点： FPGA开发需要较深的硬件基础，调试困难，比具有相同功开发需要较深的硬件基础，调试困难，比具有相同功能的能的DSP更昂贵，功耗更高。更昂贵，功耗更高。 DSP与与FPGA连用，可提供更大灵活性，更好的性能连用，可提供更大灵活性，更好的性能/价格比和价格比和更低的系统功耗。更低的系统功耗。35特定用途集成电路特定用途集成电路 ASICu 优点：优点： 将特定的信号处理算法在芯片内部用硬件实

32、现，无需进将特定的信号处理算法在芯片内部用硬件实现，无需进行编程实现算法，速度极高，而且功耗低。行编程实现算法，速度极高，而且功耗低。u 缺点：缺点： ASICs 不是现场可编程的，实现功能不能改变和更新。不是现场可编程的，实现功能不能改变和更新。专用性强，应用受到很大的限制专用性强，应用受到很大的限制 。36MPUs Microprocessors1.3 德州仪器公司的嵌入式处理器德州仪器公司的嵌入式处理器Software, Tools, Kits & BoardsStellarisARM Cortex-M3MSP430 Up to 80 MHzFlash64 KB to 256 K

33、B USB, ENET MAC+PHY, CAN, ADC, PWM, SPIMotion control, HMI, industrial automation$1.00 to $8.00Up to 25 MHzFlash1 KB to 256 KB Analog I/O, ADCLCD, USB Measurement,sensing, general purpose $0.25 to $9.00C2000DelfinoPiccolo40 MHz to 300 MHz Flash, RAM16 KB to 512 KB PWM, ADC, CAN, SPI, I2CMotor contro

34、l, digital power, lighting, ren. energy$1.85 to $20.00Sitara ARM Cortex-A8& ARM9C6000 Fixed/Floating-point DSPIntegraValue Line to 600 MHz Perf. Line to 1.5 GHzUp to 32KB L1P/D cache 256 KB L2, LPDDR, DDR2/3 supportGEMAC, PCIe+PHY,SATA+PHY, USB+PHY, PRU, LPDDR, DDR2/3 Industrial automation,porta

35、ble data terminals,single board computing $5.00 to $50.00300 MHz to 1.5 GHz Floating DSP + Video Processing256 KB L2 Cache LPDDR, DDR2/3USB 2.0 OTG, GEMAC, SATA, UPP, PRU, PCIe2.0, McBSP, McASPVideo, audio, voice, visionVideo security/conferenc-ing, test & measurement $7.00 to $225.00C5000Up to

36、300 MHz16-bit Fixed Point+FFT AcceleratorUp to 320 KB RAMUp to 128 KB ROMUSB, ADC, McBSP, SPI, I2CAudio, voice, medical, biometrics$3.50 to $30.00C6000High Performance Up to 10GHzMulticore,Fixed/Floating+AcceleratorsUp to 32 KB L1, 32 KB L2, 5.1 MB L2RapidIO, PCIe,10/100/1000MAC,Hyperlink, DDR2/3Tel

37、ecom, medical,mission critical, base stations$99.00 to $225.00DaVinciDigital Media Processors32-bit ARMMCUs16-bit ultra-low power MCUsDSPDSP+ARMMPUs 32-bit ARM MPUsDigital Signal Processors (DSPs)Microcontrollers (MCUs)ARM-Based Processors32-bit real-time MCUsUltra-low power DSPsMulticoreDSPsTI Embe

38、dded ProcessorsDSP+ARM MPUFixed Point DSPARM A1510G NetworkingScale to low power single coreDSP Processor Innovation Lowers development effort with TI robust SW and tools Speeds time to market Leverages TIs investment Optimal software reuse Field proven and high reliabilityGenerations of DSP Leaders

39、hip2H 2015+ 2014 C64x+Wireless AcceleratorsNetwork and Security AccelerationPacsC66x fixed and floating point, FPi, VSPiARM A8 ARM A53/57C71x 40G NetworkingKeyStone I40nmFloating Point DSPSamplingDevelopment ConceptProductionC67xC647465nmKeyStone I40nmKeyStone IIKeyStone II28nmKeyStone IIIC55xTI C50

40、00 DSP PortfolioC55_NEXTExtend Low Power Leadership to Higher Performance Levels Higher performanceC5505/04 at 150 MHzRoadmap at 200 MHz Simpler package 0.65-mm pitch BGAQFPC5502C5510 C5509C5416C5410C5402PerformanceExtensive Portfolio (32 Devices) Largest installed user base Lowest standby power DSP

41、 Performance upto 300 MHz Energy efficient audio, voice and communications processing Starting at $2.99 at 10kuC5515C5514C5505C5504Industrys Lowest Power DSP Lowest standby (0.15mW) & active (0.15mW/MHz) power Performance up to 120 MHz FFT hardware accelerator offering 3.8 throughput and 6 energ

42、y efficiency 320KB on-chip memory Extensive integrationAnalog Integration (3 LDOs)LCD i/f and USB2.0 with PHYExtensive PortfolioAvailable NowFuture ProductsNew ProductsIn Development20112009TMS320VC5509A 封装封装 144-Terminal Low-Profile Quad Flatpack (LQFP) (PGE Suffix) 薄型四方扁平薄型四方扁平 实验用实验箱焊接实验用实验箱焊接 17

43、9-Terminal MicroStar BGA (Ball Grid Array) (GHH Suffix) 球状栅格排列球状栅格排列 179-Terminal Lead-Free MicroStar BGA (Ball Grid Array) (ZHH Suffix) 无铅无铅40TMS320VC5509A 封装封装 C5000 DSP 的的MicroStar BGA （球状栅格排列）（球状栅格排列）封装封装以其超小的物理尺寸以其超小的物理尺寸(12 mm 12 mm 1.4 mm)提升了单位面提升了单位面积的性能，以用于积的性能，以用于MIPS密集型及空间受密集型及空间受限的应用。限的应

44、用。411.4 DSP芯片的选择芯片的选择u主要主要DSP 生产厂商生产厂商 美国美国TI 公司公司 http:/ http:/ 美国美国ADI公司公司 http:/421.4 DSP芯片的选择芯片的选择u 运算速度运算速度 主频（主频（MHz）：例如，）：例如，TMS320VC5509A的主频为的主频为200 MHz 指令周期：执行一条指令所需要的最短时间，指令周期：执行一条指令所需要的最短时间，数值等于时数值等于时钟周期钟周期，即主频的倒数；指令周期通常以，即主频的倒数；指令周期通常以ns （纳秒（纳秒 ，10-9s）为单位。例如，运行于）为单位。例如，运行于200MHz 的的TMS320

45、VC5509A的指令周期为的指令周期为5ns MIPS: Million Instructions Per Second 每秒百万条指令每秒百万条指令 MFLOPS: Million Floating point Operations Per Second 每秒百万次浮点操作每秒百万次浮点操作431.4 DSP芯片的选择芯片的选择u 数据的传输能力数据的传输能力u 片内存储器大小片内存储器大小u 存储器容量存储器容量 u 集成外设集成外设u 功耗功耗 TMS320VC5509A CVDD=1.6V（200MHz），），待机电流待机电流 150A 功耗低至功耗低至0. 24mW ，业界最低，业界

46、最低的待机功耗极大的延长了电池使用时间。的待机功耗极大的延长了电池使用时间。44u 封装封装u 芯片价格芯片价格u 芯片的供货状况芯片的供货状况u 开发工具开发工具 DSP开发工具是否完备，学习和使用是否方便是产开发工具是否完备，学习和使用是否方便是产品推广的重要因素。品推广的重要因素。 开发工具开发工具 软件开发工具包括编译器、汇编器、链接器、调试软件开发工具包括编译器、汇编器、链接器、调试器、代码模拟器、代码库及实时操作系统（器、代码模拟器、代码库及实时操作系统（Real Time Operation System， RTOS）等。）等。 硬件工具包括评估板和仿真器等。硬件工具包括评估板和

47、仿真器等。451.5 DSP应用系统设计流程应用系统设计流程46确定系统性能指标确定系统性能指标核心算法模拟和验证核心算法模拟和验证选择选择DSP 芯片及其他系统组件芯片及其他系统组件软件设计软件设计软件调试软件调试系统测试、集成系统测试、集成硬件设计硬件设计硬件调试硬件调试1.5 DSP应用系统设计流程应用系统设计流程u 确定系统性能指标确定系统性能指标 根据应用目标对系统进行任务划分，进行音频、根据应用目标对系统进行任务划分，进行音频、视频接口、采样率、信号通道数、程序大小的视频接口、采样率、信号通道数、程序大小的确定。确定。u 核心算法模拟和验证核心算法模拟和验证 用用C语言等高级语言或

48、语言等高级语言或MATLAB等开发工具模等开发工具模拟待选或拟定的信号处理核心算法拟待选或拟定的信号处理核心算法(Algorithm)，进行功能验证、性能评价和优化，以确定最佳进行功能验证、性能评价和优化，以确定最佳的信号处理算法。的信号处理算法。471.5 DSP应用系统设计流程应用系统设计流程u 选择选择DSP芯片及其他系统组件芯片及其他系统组件 选择一片合适的选择一片合适的DSP芯片是至关重要的，因这芯片是至关重要的，因这不仅关系到系统的性能和成本，而且决定着外不仅关系到系统的性能和成本，而且决定着外部存储器、各种接口、部存储器、各种接口、ADC、DAC、电平转换、电平转换、电源管理芯片

49、等其他系统组件的选择。电源管理芯片等其他系统组件的选择。481.5 DSP应用系统设计流程应用系统设计流程u 硬件设计和调试硬件设计和调试 电路原理图设计（画原理图）电路原理图设计（画原理图） 设计印刷电路板设计印刷电路板(PCB，画，画PCB板板) 制作印刷电路板（制板）制作印刷电路板（制板） 器件焊接及加电调试器件焊接及加电调试 硬件开发工具：硬件开发工具：Protel ，OrCAD等等491.5 DSP应用系统设计流程应用系统设计流程u 软件设计和调试软件设计和调试软件开发工具：相应软件开发工具：相应DSP厂家所开发的软件开发工厂家所开发的软件开发工具，例如具，例如TI 公司的公司的CC

50、S对于对于TI公司的公司的DSP系统，系统， 通常通常CCS 集成开发环境集成开发环境软件仿真（软件仿真（Simulator）方式下，采用）方式下，采用C语言或语言或DSP汇编语言或两者混合编写代码，编译生成可执行程汇编语言或两者混合编写代码，编译生成可执行程序。序。对于对于TI公司的公司的DSP系统，系统，CCS 集成开发环境软件仿集成开发环境软件仿真（真（Simulator）或者用硬件仿真（）或者用硬件仿真（Emulator)方式方式下进行程序的调试。下进行程序的调试。算法软件（先算法软件（先Simulator，然后，然后Emulator ）驱动软件（通常驱动软件（通常Emulator）501.5 DSP应用系统设计流程应用系统设计流程u 系统测试、集成系统测试、集成 将软件加载到硬件系统中运行，并通过将软件加载到硬件系统中运行，并通过DSP仿真器仿真器（Emulator） 等测试手段检查其运行