邹彦版本DSP-绪论课件

绪论第一章数字信号处理技术概述可编程DSP芯片DSP开发系统DSP产品简介瑞泰和合众达部分产品介绍本章要点1.1数字信号处理技术概述数字信号处理技术：21世纪是数字化时代，数字信号处理是核心技术。数字信号处理技术已成为一门主流技术，在电子信息、通信、软件无线电、自动控制、仪器仪表、信息家电等高科技领域得到了广泛应用。数字信号处理的实现方法:P2、P3用通用的可编程DSP芯片实现DSP的应用：DSP嵌入式系统已在工业控制、影像视频、宽带、无线通信、图像采集等方面得到广泛而有效的应用主要应用市场为3C(通信、计算机和消费类）已成为电子产品更新换代的决定因素DSP技术的应用每一个角落，从军用到民用，从航空航天到生产生活，都越来越多地使用DSP。在航空航天方面，主要用于雷达和声纳信号处理；在通信方面，主要用于移动电话、IP电话(voiceoverIP)、ADSL和HFC的信号传输；在控制方面，主要用于电机控制、光驱和硬盘驱动器；在测试/测量方面，主要用于虚拟仪器、自动测试系统、医疗诊断等；在电子娱乐方面，主要用于高清晰度电视(HDTV)、机顶盒(STB)、AC-3、家庭影院、DVD等应用；1.2可编程DSP芯片DSP含义：DigitalSignalProcessing（数字信号处理）;DigitalSignalProcessor(数字信号处理器）。常指DSP为数字信号处理器。数字信号处理器是一种适合完成数字信号处理运算的处理器。

什么是数字信号处理器（DSP芯片）概念：P3快速(比最快的CPU快10-100倍)、实时、重复性,数值运算密集型20世纪80年代初：第一块单片可编程DSP芯片诞生DSP也是一种CPU

广义上讲，DSP、微处理器和微控制器（单片机）等都属于处理器，可以说DSP是一种CPU。DSP和一般CPU的最大区别：CPU是冯.诺伊曼结构；DSP是数据和地址空间分开的哈佛结构。

80年前后:1978年，AMI公司，S28111979年，Intel公司，Intel29201982年,TI公司,TMS32010单指令周期：200ns应用于军事、航空航天、语音合成、编解码器80年代中期,80年代后期,用于通信,计算机领域90年前后:TI公司：TMS320C20、30、40、50系列单指令周期：100ns如：TMS32020，第二代产品,基于CMOS工艺,存储容量,运算速度成倍提高,用于语音处理,图像硬件处理技术如：TMS32030，第三代,用于通信,计算机领域2000年以后单指令周期：10ns应用到通信、计算机、消费领域多处理器结构采用冯.诺依曼结构的处理器采用冯.诺依曼结构的处理器哈佛结构双存储空间程序存储器和数据存储器分开程序总线和数据总线分开独立编址、独立访问改进型哈佛结构双存储空间、多条总线多条数据总线高速缓冲器（重复指令，只需读入一次）采用多总线结构TMS320C54X：4组总线单机器周期内可完成的操作：流水线操作一条指令分成几个子操作可并行处理多条指令流水线深度：2----6级P6,图1.2.3专用的硬件乘法器硬件乘法累加器是DSP区别于通用微处理器的一个重要标志MAC(乘累加)单元独立的乘法器和加法器单周期内完成一次乘法和一次加法运算MPY,MAC,MACA,MACSU等指令特殊的DSP指令EXP:累加器值的指数(指数编码器)FIRS:对称有限冲激响应滤波器LMS:最小均方值快速的指令周期单指令周期：1.2.3DSP芯片的分类按基础特性分类静态DSP芯片一致性DSP芯片按用途分通用型DSP芯片专用型DSP芯片按数据格式分定点DSP芯片:数据长度16位/24位TMS320C2000/5000/6000浮点DSP芯片:数据长度32位/40位TMS320C3X/4X/VC33/C67X/C8X浮点格式有所不同无线通讯蓝牙解决方案,射频产品,无线芯片组,无线基础设施安全机制生物识别等宽带解决方案DSL,VoIP,网关/线缆解决方案等电话设备用户端电话设备嵌入式MODEMDSP应用(家庭影院)DSP应用(可视电话会议)DSP应用市场回顾与展望最初：专业数据通信和语音处理，各种专用调制解调器、声码器、数据加密机初步获得市场。其后：扩展到广泛的民用产品，诸如硬盘驱动器、通用调制解调器、数字答录机、无线通信终端。九十年代中：在数字GSM手机应用和无线基站应用中都获得了巨大的成功。与此同时，DSP开始全面拓展到新兴应用，并在宽带通信、数字控制、数字音频、数字视频等众多市场上捷报频传。几乎每年市场销售额比上年增长30%以上，其中通信应用占20%、计算机占30%、消费类占35%，其它占15%。通信智能手机、无线基础设施、无线交换机和基站、宽带网络等计算机在嵌入式应用中DSP已发挥重要作用，如作为影像加速器、实时媒体编解码器、嵌入式调制解调器等。数字消费类产品音视频编解码器。基于DSP的数字相机、数字播放器等新产品在传统家电中，基于DSP的数字变频应用已由空调延伸到冰箱和洗衣机。数字控制工业变频器等DSP微控制项目应用在缝纫机、锈花机、雕刻机、喷绘机，甚至健身器材等新市场。DSP在无线通信和宽带网络中的应用仍将稳步发展：

DM642通用媒体处理器数字监控市场独领风骚将树立起其流媒体核心平台的市场地位，其应用将涵盖会议电视、视频电话、家庭媒体网关、数字电视机顶盒等新产品。

展望指纹识别类产品如语音识别、人脸识别、虹膜识别等方面。如C55x系列是指纹识别的理想选择，而其它则为C62x或C64x。语音识别技术有希望掀起新的高潮，基于C54x系列、C55x系列、C547x系列等多种平台的成果将产品化。在医疗仪器方面基于OMAP的人体生理信息诊断设备。C6713高速浮点处理器：高端医学影像处理：专业音响国内已有厂商采用C6711推出新颖高端音响产品，并已升级到C6713。TI推出的DA610是一个高集成度的音频处理器，专门针对专业音响。1.3DSP系统典型的DSP应用系统的构成DSP芯片,外围设备(存储器,电源管理器,数模转换器,语音编解码器等)一个完整的DSP系统的设计过程建立DSP开发系统环境的三大要素开发软件开发系统目标板开发软件(SW)CodeComposerStudio(CCS2/2.2,C2000/C5000/C6000/OMAP)软件编程,软件调试,硬件调试,系统测试和调试)DSP开发系统环境开发系统(DS)硬件仿真器通用性好(与各系列DSP产品兼容)PCUSB接口型,PC并口型,PC插卡型目标板(TB)EVM板

1.3.4DSP芯片的选择衡量DSP芯片性能的指标速度指标时钟频率(300MHz,3.33ns),指令周期(ns),MAC时间,MIPS,MOPS,MFLOPS,FFT执行时间等DSP芯片的价格运算精度定点DSP芯片:16位字长浮点DSP芯片:32位字长硬件资源ALU,乘法运算单元,片内RAM和ROM,指令/数据总线,寻址空间,扩展并行接口,定时器,DMA通道,同步串口(McBSP),并行主机接口,供电电压等.开发工具、功耗、其他因素浮点/定点DSP芯片的比较定点DSP芯片：价格便宜、功耗较低、但运算精度稍低。浮点DSP芯片：价格稍贵、功耗较大、但运算精度高。1.4DSP产品简介AD公司AT&T公司摩托罗拉NEC公司TI(龙头老大）三类：定点、浮点、多处理器七代产品TI常用DSP芯片系列执行指令数片内存储器C20X40/80/20MIPS4.5Kx16bitC24X20/40MIPS2.5K/1Kx16bitC28X150MIPS18Kx16bitC3X40/50/150MFLOPS2K/34Kx32bitC54X100/160MIPS72K/128Kx16bitC55X320/400MIPS160Kx16bitC62X2000/2400MIPS512K/4MC64X4000/4800MIPS128K/8MC67X1200/1350MFLOPS32K/2MTIDSP芯片三大系列TMS320C2000：机电类控制应用最佳化

C24x和C28x定点DSP提供最高性能、程序码效率和最佳外围集成，使数字控制革命得以实现C3000：浮点类浮点DSP控制，信息处理C5000：通讯类C54x和C55x定点DSP

提供性能、外围功能选项、小型封装和最佳电源效率的完美組合个人/便携式上网及无线通信C6000:图像处理、高性能复杂通信系统C62x和C64x定点DSP、C67x浮点DSP高性能，低成本，低功耗把C语言执行性能带到新水平宽带网络和数字影像

OMAP

C55X+ARM集成ARM的命令及控制功能提供DSP的低功耗实时信号处理移动上网设备、多媒体家电如：TIOMAP5910高性能单芯片双核处理器（TMS320C55x+ARM925T）应用领域：多媒体个人数字助理(PDA)、智能电话(Smartphone)及第三代手机等瑞泰TIDSP产品介绍C2000系列ICETEK-LF2407-A板ICETEK-LF2407-EDU(实验用)C5000系列ICETEK-VC5416-AC6000系列浮点DSP芯片ICETEK-VC33-USBICETEK-C6711-A/USB

ICETEK-LF2407-A自动化控制应用板适用于：自动化控制领域,马达控制主要接口：存储器接口、模拟接口、CAN总线接口、并口、外部扩展接口等

ICETEK-VC5416-A板采用TMS320VC5416PGE160芯片比较:

芯片型号处理速度

片上RAM

TMS320VC5416:

160MIPS

128K*16Bit

TMS320VC5410:

100MIPS

64k*16Bit

TMS320VC5402:

100MIPS

4K*16BitICETEK-VC5416-A双信号源实验箱主处理器:TI

TMS320VC5416PGE160芯片

四部分ICETEK-VC5416-ATMS320VC5416PGE160

主处理器芯片的性能：频率：160MHz

速度：160MIPS

周期：6.25ns

内部RAM：128K×16位内部ROM：4K×16位外围电压：3.3V

核心电压：1.5V封装：144TQFP

SPI口浮点DSP芯片TMS320VC33TMS320C67XICETEK-VC33-USB板适用于：电力控制/机器人/通讯控制特点闭环控制系统:有AD也有DA.高精度32位浮点处理器;实现算法精度更高;广泛应用在电力控制,机器人控制等ICETEK-C6711-A/USB应用:图像处理,机器人控制等领域特点:32位浮点处理器,C语言编译效率高FLASH和SDRAM的存储量大,D/A为立体声音频信号ICETEK-IDK系列图像处理系统ICETEK-IDK系列图像处理系统基于C6000/C5000/VC33的高级视频和图像系统的高速处理平台融合DSP和FPGA/CPLD两个高端技术应用:视频监控系统,视频会议等计算机视觉分析系统,生物统计识别系统图形图像处理,图像识别处理ICETEK-DM642-PCI在图像/语音/网络中的强大处理功能

主要应用领域:图像处理、网络传输、视频会议、图像监控、语音分析等结构特点:采用TI公司的TMS320DM642DSP器件，速度600M标准的PCI总线结构，可以作为协处理板应用4路标准视频输入，2路视频输出。可实现功能：语音采集播放PCI通讯图像通讯：H.263算法、JPEG算法、MPEG-2式编解码等网络图像：JPEG-MOTION、JPEG—NETCAM、JPEG—NETWORK等MPEG-2编解码并在网络上传输PCI总线驱动10/100M以太网通讯程序基本算法：包括边缘检测等十余类合众达部分产品介绍C2000系列：电力应用开发套件SEED-DPS2812M功能强大的DSP开发模板SEED-DEC2407 C5000系列：SEED-DEC5502、SEED-DEC5416C6000系列：DM642多媒体处理平台以其主频高、运算能力强等诸多特点广泛应用在视频监控、图象采集、雷达处理等场合。达芬奇数字媒体开发平台

SEED-Davinci_EVM数字平台TMS320DM6446双核ARM9+DM64X是集成基于DSPd处理器系列、软件、工具以及支持开发广泛范围的优化数字视频终端设备的先驱。如：数码相机、视频安全监控系统、高级医疗影像等TI公司DSP中国大学计划大学和研究机构，促进产品研用结合内容协助大学/研究机构建立DSPs实验室以优惠的价格提供软、硬件开发工具提供技术资料和最新开发工具信息等提供DSP专业知识、教学方法、讲课技能的培训参加世界性和举办地方性TIDSPs的设计比赛举办DSP全国性教育者会议TI公司（大学计划）DSP培训中心清华、上海交大、电子科大DSP实验室合作伙伴北京长信嘉

北京和众达

北京瑞泰

北京闻亭

北京理工达盛

参考书及网站TI公司或北京长信嘉

北京合众达

北京瑞泰