DSP技术概述、结构和语言编程

1、第一章 DSP技术概述第二章 DSP芯片结构介绍第三章 DSP指令系统及特点第四章 DSP软件开发过程第六章 CCS集成开发环境第七章 DSP实验第五章 汇编语言编程举例DSP技术概述、结构和语言编程课程特点及学习要求 知识点散：在认真听课的基础上，课后及时阅读学习内容；在理解的基础上，努力记忆。知识点前后关联交叉：前后反复学习动手性强：多动手编程内容多，课时少：加强课后补充自学没讲的内容DSP技术概述、结构和语言编程DSP技术及应用 陈金鹰 机模工业出版社TMS320C54x DSP结构、原理及应用 戴明桢，周建江 北京航空航天大学出版社DSP原理及应用 邹彦，唐冬，宁志刚 电子工业出版社D

2、SP技术原理及应用教程 刘艳萍，贾志成，李志军，王宝珠 北京航空航天出版社 参考教材DSP技术概述、结构和语言编程第一章 DSP技术概述第二章 DSP芯片结构介绍第三章 DSP指令系统及特点第四章 DSP软件开发过程第六章 CCS集成开发环境第七章 DSP实验第五章 汇编语言编程举例DSP技术概述、结构和语言编程一、DSP引言DSP技术概述、结构和语言编程DSP：Digital Signal Processing，数字信号处理技术DSP：Digital Signal Processor，数字信号处理器一、DSP引言是理论和计算方法上的技术 是实现数字信号处理技术的通用或专用可编程微处理器芯片

3、DSP技术概述、结构和语言编程数字信号处理的实现方法通用的微型计算机（PC机）上用软件实现通用的计算机加入专用的加速处理机单片机通用的可编程DSP芯片专用的DSP芯片用FPGA开发ASIC芯片一、DSP引言有着适合于数字信号处理的软件和硬件资源，具有可编程性和强大的处理能力，可完成复杂的数字信号处理算法；在实时DSP领域中处于主导地位DSP技术概述、结构和语言编程二、主要的DSP芯片DSP技术概述、结构和语言编程二、主要的DSP芯片TI公司的DSP芯片AD公司的DSP芯片AT&T公司的DSP芯片Motorola公司的DSP芯片DSP技术概述、结构和语言编程TMS320C2000系列TMS320

4、C5000系列TMS320C6000系列TI公司其它的DSP芯片二、主要的DSP芯片TI公司的DSP芯片包括TMS320C2xx/C24x/C28x 又称DSP控制器，它整合了DSP核心，集成了flash存储器、高速A/D转换器、可靠的CAN模块以及数字马达控制的外围模块，适用于三相电动机、变频器等高速实时工控产品等需要数字化的控制领域。DSP技术概述、结构和语言编程TMS320C2000系列TMS320C5000系列TMS320C6000系列TI公司其它的DSP芯片二、主要的DSP芯片TI公司的DSP芯片包括TMS320C54x/C55x它是16位定点DSP。目前使用最广泛的芯片是TMS32

5、0C54x系列和近些年推出的更先进的TMS320C55x系列。该系列主要用于通信领域，如IP 机、IP 网关、数字助听器、便携式声音/数据/视频产品、调制解调器、手机和移动 基站、语音服务器、数字无线电、小型办公室和家庭办公室的语音和数据系统。DSP技术概述、结构和语言编程TMS320C2000系列TMS320C5000系列TMS320C6000系列TI公司其它的DSP芯片二、主要的DSP芯片TI公司的DSP芯片包括TMS320C62x/C67x/C64x这是1997年TI公司开始推出的DSP芯片系列，采用超长指令字（VLIW）结构。C6201的时钟速率为200MHz，达到1600MIPS的运

6、算速度，C64x的时钟速率为，达到8800MIPS。在数字通信中实现FFT/IFFT、编解码、滤波、采样率变换、LMS均衡等算法，广泛用于移动通信中基站的收发器、智能天线、无线局域网等。在图像处理中用来进行图像压缩、图像传输、模式及光学特性识别、加密/解密、图像增强等，广泛用于数字电视、数码照相机与摄像机、打印机、数字扫描仪、雷达/声纳、医用图像处理等。DSP技术概述、结构和语言编程TMS320C2000系列TMS320C5000系列TMS320C6000系列TI公司其它的DSP芯片二、主要的DSP芯片TI公司的DSP芯片TMS320C8x是包含4个定点处理器与1个精简指令集处理器的多DSP芯

7、片，可应用于视频会议与虚拟环境领域；TMS320AV7000是针对机顶盒需求设计的DSP芯片。定点DSP：C2x/C2xx/C2000 C5x/C5000/C62x/C64x浮点DSP：C3x/C4x/C8x/C67xDSP技术概述、结构和语言编程ADSP2101ADSP216xADSP2171ADSP2181ADSP21020/21060/21062二、主要的DSP芯片AD公司的DSP芯片DSP技术概述、结构和语言编程定点DSP：DSP16、DSP16A、DSP16C、DSP1610、DSP1616。浮点DSP：DSP32、DSP32C、DSP3210 二、主要的DSP芯片AT&T公司的DS

8、P芯片DSP技术概述、结构和语言编程定点DSP：MC56000、MC56001、MC56002浮点DSP：MC96002专用：MC56200、MC56156二、主要的DSP芯片Motorola公司的DSP芯片DSP技术概述、结构和语言编程三、选择芯片的考虑因素DSP技术概述、结构和语言编程DSP芯片的运算速度DSP芯片的价格DSP芯片的硬件资源DSP芯片的运算精度DSP芯片的开发工具DSP芯片的功耗其它因素三、选择芯片的考虑因素指令周期：MAC时间：FFT执行时间：MIPS：MOPS：MFLOPS：BOPS：封装形式质量标准供货情况生命周期DSP技术概述、结构和语言编程四、DSP芯片的优点DS

9、P技术概述、结构和语言编程哈佛结构多总线结构流水线技术特殊的DSP指令指令周期短运算精度高硬件配置强耗电省四、DSP芯片的优点冯诺依曼（Von Neumann）结构 哈佛（Harvard）结构 DSP技术概述、结构和语言编程哈佛结构多总线结构流水线技术特殊的DSP指令指令周期短运算精度高硬件配置强耗电省四、DSP芯片的优点TMS320C54x系列内部有P、C、D、E等4组总线，每组总线中都有地址总线和数据总线，这样在一个机器周期内可以完成如下操作：从程序存储器中取一条指令从数据存储器中读两个操作数；向数据存储器写一个操作数。DSP技术概述、结构和语言编程哈佛结构多总线结构流水线技术特殊的DSP

10、指令指令周期短运算精度高硬件配置强耗电省四、DSP芯片的优点DSP技术概述、结构和语言编程哈佛结构多总线结构流水线技术特殊的DSP指令指令周期短运算精度高硬件配置强耗电省四、DSP芯片的优点为了更好地满足数字信号处理应用的需要，在DSP的指令系统中，设计了一些特殊的DSP指令。例如，TMS320C54x中的FIRS和LMS指令，专门用于系数对称的FIR滤波器和LMS算法。DSP技术概述、结构和语言编程哈佛结构多总线结构流水线技术特殊的DSP指令指令周期短运算精度高硬件配置强耗电省四、DSP芯片的优点早期的DSP指令周期为400ns，采用4m NMOS制造工艺，其运算速度为5MIPS。随着集成电

11、路工艺的发展，DSP广泛采用亚微米CMOS制造工艺，其运行速度越来越快。如，TMS320C54x运行速度可达100MIPS；TMS320C6203的时钟为300MHz，运行速度达2400MIPS；C64xx主频为，其最大处理速度达到9000MIPS。DSP技术概述、结构和语言编程哈佛结构多总线结构流水线技术特殊的DSP指令指令周期短运算精度高硬件配置强耗电省四、DSP芯片的优点DSP技术概述、结构和语言编程哈佛结构多总线结构流水线技术特殊的DSP指令指令周期短运算精度高硬件配置强耗电省四、DSP芯片的优点多通道缓冲串行口（McBSP）主机接口（HPI）DMA控制器软件控制的等待状态产生器锁相环

12、时钟产生器定时器通用I/O符合标准的JTAG边界扫描逻辑电路，便于DSP做片上的在线仿真以及多DSP条件下的调试。DSP技术概述、结构和语言编程哈佛结构多总线结构流水线技术特殊的DSP指令指令周期短运算精度高硬件配置强耗电省四、DSP芯片的优点目前DSP芯片可在、的低电压下工作，其功耗远低于传令5V电压的片种。许多DSP芯片都可以工作在省电方式，在这种方式下，DSP处于休眠与等待模式，除某些必须的部分之外，断开处理器其它部分的时钟，使系统功耗降低。有些DSP还允许程序员终止一些没有使用的外设来节省耗电。DSP功耗一般为0.54W，若采用低功耗技术可使功耗降到，可用电池供电，适用于便携式数字终端

13、设备。DSP技术概述、结构和语言编程五、DSP芯片的主要应用领域DSP技术概述、结构和语言编程信号处理通信语音处理军事图形图像仪器仪表自动控制医疗家用电器汽车五、DSP芯片的主要应用领域DSP技术概述、结构和语言编程信号处理通信语音处理军事图形图像仪器仪表自动控制医疗家用电器汽车五、DSP芯片的主要应用领域如数字滤波、自适应滤波、快速傅立叶变换、相关运算、谱分析、卷积、模式匹配、加窗、波形产生等 如调制解调器、自适应均衡、数据加密、数据压缩、回波抵消、多路复用、 、扩频通信、纠错编码、可视 等 DSP技术概述、结构和语言编程信号处理通信语音处理军事图形图像仪器仪表自动控制医疗家用电器汽车五、D

14、SP芯片的主要应用领域如语音编码、语音合成、语音识别、语音增强、说话人辨认、说话人确认、语音邮件、语音存储等 如保密通信、雷达处理、声纳处理、导航、导弹制导等 DSP技术概述、结构和语言编程信号处理通信语音处理军事图形图像仪器仪表自动控制医疗家用电器汽车五、DSP芯片的主要应用领域如二维和三维图形处理、图像压缩与传输、图像增强、动画、机器人视觉等如频谱分析、函数发生、锁相环、地震处理等；DSP技术概述、结构和语言编程信号处理通信语音处理军事图形图像仪器仪表自动控制医疗家用电器汽车五、DSP芯片的主要应用领域如引擎控制、声控、自动驾驶、机器人控制、磁盘控制等；如助听、超声设备、诊断工具、病人监护

15、等DSP技术概述、结构和语言编程信号处理通信语音处理军事图形图像仪器仪表自动控制医疗家用电器汽车五、DSP芯片的主要应用领域如高保真音响、音乐合成、音调控制、玩具与游戏、数字 /电视等 DSP技术概述、结构和语言编程六、典型DSP系统的构成DSP技术概述、结构和语言编程 典型的DSP系统包括抗混叠滤波器、数据采集A/D转换器、数字信号处理器DSP、D/A转换器和低通滤波器等。六、典型DSP系统构成DSP技术概述、结构和语言编程七、DSP系统的特点DSP技术概述、结构和语言编程接口方便编程方便具有高速性稳定性好精度高可重复性好集成方便七、DSP系统的特点DSP技术概述、结构和语言编程八、DSP系

16、统的设计过程DSP技术概述、结构和语言编程八、DSP系统的设计过程DSP技术概述、结构和语言编程八、DSP系统的设计过程明确设计任务，写出设计任务书。在设计任务书中，应根据设计题目和要求，准确、清楚地描述系统的功能和完成的任务，描述的方式可以用人工语言描述，也可以是流程图或算法描述。DSP技术概述、结构和语言编程八、DSP系统的设计过程确定系统采样频率。确定完任务书中最复杂算法所需的最大时间，判断系统能否完成工作确定片内RAM的容量，是否需要扩展片外RAM及片外RAM的容量确定是16位还是32位，是定点还是浮点运算。根据系统是用于计算还是用于控制，以此决定对输入输出端口的要求。DSP技术概述、

17、结构和语言编程八、DSP系统的设计过程由上一步技术指标，大致可以选定DSP芯片的型号。根据选用的DSP芯片及上述技术指标可以初步确定A/D、D/A、RAM的性能指标及可供选择的产品。在产品选型时，还要考虑成本、供货能力、技术支持、开发系统、体积、功耗、工作环境温度等等。DSP技术概述、结构和语言编程八、DSP系统的设计过程设计硬件实现方案根据性能指标、工期、成本画出硬件系统框图 器件的选型:A/D、D/A、内存、电源、逻辑控制（PLD、EPLD、FPGA）、通信接口(串口、并口、总线)、人机接口（键盘、显示）、总线(PCI、ISA、现场总线CAN、3Xbus) 原理图设计 PCB板设计 DSP

18、技术概述、结构和语言编程八、DSP系统的设计过程用C语言、汇编语言或者两种编程语言混合编写程序，由汇编器进行汇编，生成目标文件。将目标文件送入链接器进行连接，得到可执行文件。将可执行文件调入到调试器（包括软件仿真、软件开发系统、评测模块、系统仿真器）进行调试进行代码转换，将代码写入EEPROM，DSP技术概述、结构和语言编程八、DSP系统的设计过程软件调试借助DSP开发工具，如软件模拟器、DSP开发系统或仿真器等。调试DSP算法时一般采用比较实时结果与模拟结果的方法，DSP技术概述、结构和语言编程八、DSP系统的设计过程将软硬件结合起来，并组合成样机，在实际系统中运行，进行系统测试。将软硬件结

19、合起来，并组合成样机，在实际系统中运行，进行系统测试。DSP技术概述、结构和语言编程九、DSP应用系统的开发工具DSP技术概述、结构和语言编程开发工具的好坏对代码的长度、代码的执行速度起着关键的作用；开发工具的功能是否齐全，使用是否方便，在很大程度上影响DSP系统的开发周期以及产品上市时间。由于不同厂商、不同系统的DSP都有自己的开发工具，因此，开发工具的选择也是重要的一环。九、DSP应用系统的开发工具DSP技术概述、结构和语言编程开发工具的好坏对代码的长度、代码的执行速度起着关键的作用；开发工具的功能是否齐全，使用是否方便，在很大程度上影响DSP系统的开发周期以及产品上市时间。由于不同厂商、

20、不同系统的DSP都有自己的开发工具，因此，开发工具的选择也是重要的一环。九、DSP应用系统的开发工具DSP技术概述、结构和语言编程主机选用微机或工作站 目标机为装有目标DSP的硬件系统或由PC软件或工作站软件模拟的目标处理器。其中装有目标DSP的硬件系统既可以是用户开发的目标板、也可以是DSP厂商提供的装有目标DSP的硬件模块。主机和目标机之间通过微机串口、并口、微机总线（ISA、PCI）或其它专用通信接口（如JTAG接口）进行通信。九、DSP应用系统的开发工具采用主机目标机的方法构成开发环境 DSP技术概述、结构和语言编程九、DSP应用系统的开发工具输入是C语言源代码，输出为TMS320汇编

21、代码，把符合ANSI标准的C代码转换为目标DSP汇编代码，使用户可以用C语言编写代码。配套的代码调试工具支持C代码的源码调试。代码产生工具TMS320优化C编译器TMS320汇编器链接器代码调试工具TMS320源码调试器TMS320软件仿真器TMS320系统调试和评价工具DSK初学者开发套件EVM软件评估模块 XDS510硬件仿真器DSP技术概述、结构和语言编程九、DSP应用系统的开发工具用于把汇编语言文件转换成机器语言的目标文件。代码产生工具TMS320优化C编译器TMS320汇编器链接器代码调试工具TMS320源码调试器TMS320软件仿真器TMS320系统调试和评价工具DSK初学者开发套

22、件EVM软件评估模块 XDS510硬件仿真器DSP技术概述、结构和语言编程九、DSP应用系统的开发工具用于把多个目标文件连接成可执行的目标代码。在连接过程中，连接器完成目标代码的定位、解决符号的外部引用等。代码产生工具TMS320优化C编译器TMS320汇编器链接器代码调试工具TMS320源码调试器TMS320软件仿真器TMS320系统调试和评价工具DSK初学者开发套件EVM软件评估模块 XDS510硬件仿真器DSP技术概述、结构和语言编程九、DSP应用系统的开发工具为嵌入式系统的开发而设计的，它在PC或工作站上运行，是开发环境中主机与软件仿真器、软件评价模块或硬件仿真器之间的标准接口。程序调

23、试可以在C、汇编或C/汇编混合模式下进行调试，调试器具有条件执行、单步执行、断点等基本功能，并支持多个DSP。另外调试器颇具特色的分析工具（Profiler）可以迅速找出程序中最耗时间的代码段，确定代码开发的重点。代码产生工具TMS320优化C编译器TMS320汇编器链接器代码调试工具TMS320源码调试器TMS320软件仿真器TMS320系统调试和评价工具DSK初学者开发套件EVM软件评估模块 XDS510硬件仿真器DSP技术概述、结构和语言编程九、DSP应用系统的开发工具是一个软件程序，它在PC或工作站上运行，通过模拟DSP的运行验证和调试TMS320程序可以对主机数据文件读写代替对特定I/O的数据读写，以模拟与DSP接口的I/O器件；可以模拟中断信号。可以用附带的性能分析工具（Profiler）进行性能测试。运行是非实时的TMS320软件仿真器支持TI的全系列DSP代码产生工具TMS320优化C编译器TMS320汇编器链接器代码调试工具TMS320源码调试器TMS320软件仿真器TMS320系统调试和评价工具DSK初学者开发套件EVM软件评估模块 XDS510硬件仿真器DSP技术概述、结构和语言编程九、DSP应用系统的开发工具是TI公司的低成本代码开发工具，其特点是功能全、价格低、代码编译速度