DSP芯片原理与应用913

第1讲课程总论DSP芯片原理与应用目

录CONTENTS1引言1DSP技术和DSP芯片2DSP芯片课程的定位3DSP芯片课程的学习重点1DSP技术和DSP芯片数字信号处理——现代电子系统中的核心技术语音和音频处理语音识别助听自动驾驶图像处理和分析可穿戴设备数据科学通信系统和网络1DSP技术和DSP芯片数字信号处理——现代电子系统中的核心技术数字信号处理广义：处理数字信号过程中的相关理论和技术1DSP技术和DSP芯片数字信号处理狭义：研究数字信号时频域基本表示和滤波方法的课程1DSP技术和DSP芯片DSP技术的发展Fourier分析19世纪20-30年代，Fourier在分析热力学问题时，提出了基于三角级数的正交基分解方法，虽然当时并没有被理论证明，但该方法可以有效解决实际问题，受到工程领域的关注和广泛使用。现代通信19世纪80年代，有线通信、无线电通信的快速发展，各种模拟信号的传输设备、滤波设备、调制解调设备被发明出来。信号处理技术逐渐成为一门专门的研究领域。雷达技术二战前后，雷达技术被开始广泛用于战争中，基于雷达回波的信号检测、估计问题被得到了深入的研究。模拟体制的成像设备、信号生成设备、检测电路等出现。1

DSP技术和DSP芯片DSP技术的发展Nyquist采样定律Nyquist采样定律的提出，使得利用数字方式处理模拟信号成为一种可能。伴随着电子计算机技术的发展，越来越多的系统开始采用数字方式处理信号。自适应滤波器针对随机信号的研究不断深入，最佳意义上的Wiener滤波，典型的自适应滤波LMS、RLS等方法被提出。快速Fourier变换FFT的提出，使得对信号频域进行分析不再困难，在上个世纪70年代计算机性能非常有限的情况下，极大地促进了数字信号处理的推广。1

DSP技术和DSP芯片DSP技术的发展时频分析和小波时频分析方法的深入研究，使得信号处理的对象扩展到非平稳信号；小波分析技术在上个世纪80年代开始掀起了信号处理理论的一个发展高潮，促进了通信、检测、语音、图像等各个领域的快速发展。应用扩展通信信号处理、雷达信号处理、音视频信号处理的快速发展，反过来也促进了信号处理理论的发展，信号处理理论变得更为丰富，涵盖领域也越来越广。新系统推广高性能处理器的发展促进了信号处理技术的系统推广：SDR（软件无线电），SDN（软件定义网络）等概念陆续出现，这些技术依托高性能处理器、大容量存储器，将传统的无线电设备、网络设备功能集成到处理器中。1

DSP技术和DSP芯片DSP技术的发展DSP：信号和信息分析手段的改善与计算机的紧密结合AI：机器学习能力的提升机器人、无人设备应用的推广声纹识别中声音时频特征的提取人脸识别中的特征脸提取无线电侦测中的射频指纹认知无线电中的频谱空隙检测生物认证中的活体认证……1

DSP技术和DSP芯片

DSP系统——实现DSP功能的电子系统1DSP技术和DSP芯片1DSP技术和DSP芯片

DSP系统中数字信号处理算法的实现DSP系统专用ASIC芯片通用DSP芯片FPGA芯片通用处理器经过特殊设计的处理器（芯片），专门用于进行快速的数字信号处理操作DigitalSignalProcessor数字信号处理器数字信号处理芯片1DSP技术和DSP芯片DSP芯片经过特殊设计的处理器（芯片），专门用于进行快速的数字信号处理操作1DSP技术和DSP芯片DSP芯片指令高速缓存指令寄存器程序定时器程序存储器数据存储器数据地址发生器算术逻辑单元乘法累加单元移位器数据部分程序部分程序存储数据存储程序存储数据存储AddressData｝｝1DSP技术和DSP芯片DSP芯片

哈佛总线结构

硬件乘法器无开销循环支持流水线操作特殊的DSP指令快速的指令周期

……1DSP技术和DSP芯片采用通用DSP芯片来实现实时数字信号处理系统更为方便。DSP芯片DSP芯片的发展1DSP技术和DSP芯片TIF2407,F2406F2403,F2402F2401,C2406C2404,C2402C2401,F243F241,C242F240C2000C6000C5000C24xC28xC54xC55xC55x+RISCC62xC64xC5416C5410C5409C5407C5404C5402C5401C549C54CST,C54V90C67xC6416C6415C6414C6412C6411DM640DM641DM642C6211C6205C6204C6203C6202C6201C54x+RISCC6713C6712C6711C6701C5510C5509C5502C5501OMAP5910C5470C5471F2810F2812C3000C3xC33C32C31C301DSP技术和DSP芯片DSP芯片的发展-TexasInstruments,Inc.1DSP技术和DSP芯片DSP型号主要应用领域性能ADSP-21xx处理器语音、声频、实时控制160MHz，功率低至184uASigmaDSP音频处理器汽车、便携式音频产品可通过SigmaStudioTM图形开发工具配置Blackfin处理器多格式音视频和图像处理，基带和分组处理、控制和安全16/32位电视用SigmaDSP处理器汽车、便携式音频产品可通过SigmaStudioTM图形开发工具配置SHARC处理器动态范围宽的实时应用内核和存储性能优异，I/O吞吐能力强，集成了ARM内核TigerSHARC处理器汽车、电机和功率控制、过程控制、安保和监控以及测试和测量计算性能超过10亿次浮点运算/秒DSP芯片的发展-AnalogDevices,Inc.1DSP技术和DSP芯片DSP技术的理论DSP系统的实现平台DSP芯片的架构多核设计低功耗设计复杂指令集设计……ARM增加DSP协处理器FPGA集成DSPIP核GPU并行实现……信号类型复杂（小/弱信号）信息提取任务复杂自适应性、智能性要求提升……目

录CONTENTS1引言1DSP技术和DSP芯片2DSP芯片课程的定位3DSP芯片课程的学习重点微积分、概率统计、随机过程、数值分析网络理论控制论通信理论故障诊断……人工智能模式识别神经网络……数字信号处理2DSP芯片课程的定位——DSP理论学什么？小波自适应滤波器高阶谱处理随机信号处理多通道信号处理2DSP芯片课程的定位——DSP理论学什么？DSP理论的学习内容数字信号的表示数字信号的获取数字频率和频谱混叠离散傅里叶变换数字滤波器理论基础理论进阶(1)能科学解释信号处理中的基本问题(2)能应用基本原理设计典型模块(3)能实现典型处理算法(4)能运用典型处理方法解决数字信号处理问题2DSP芯片课程的定位——DSP理论学什么？DSP理论的学习目标2DSP芯片课程的定位——DSP课程有哪些？数字信号处理课程群信号与系统数字信号处理课程体系核心课程清华大学语音信号数字处理数字图像处理统计信号处理基础通信信号处理基于DSP的系统设计……浙江大学数字图像处理信号谱分析DSP系统设计与应用……西安电子科技大学随机信号分析数字图像处理数字音视频处理DSP系统设计……AEU语音信号数字处理数字图像处理信息处理技术基础DSP芯片原理与应用……

理论要求：基本概念：实际频率、采样频率、数字频率、角频率、截止频率、带宽、通带……基本原理：Nyquist定律、Parseval定律、……典型算法：卷积、相关、傅里叶变换（DFT，FFT）、离散余弦变换（DCT）……典型评价参数：频响曲线、功率、增益、信噪比……2DSP芯片课程的定位——核心内容是什么？《数字信号处理》的学习内容学习效果：难以完整消化学习内容无法建立起一个完整的知识体系不能将理论与系统有机的结合起来实例：在研究生面试过程中，很多同学对FFT的作用、意义这些基本的问题不能给出很好的回答。IEEE在17年的一项统计中发现，在Internet上选择学习DSP网课的学生中，由于缺乏有效的约束，绝大多数学生（80%左右）不能顺利结束课程。2DSP芯片课程的定位——核心内容是什么？矛盾高标准学习要求高难度学习内容《数字信号处理》的学习内容(1)能科学解释信号处理中的基本问题(2)能应用基本原理设计典型模块(3)能实现典型处理算法(4)能运用典型处理方法解决数字信号处理问题

新工科的目标是培养伟大的工程师，就是要培养应用自然之理进行伟大创新的人。

如何快速地在数字信号处理的理论学习和系统实现之间搭建桥梁，达到新工科人才培养的目标，是数字信号处理相关课程建设的一个重要任务。2DSP芯片课程的定位——DSP理论怎么学？DSP理论的学习目标

2DSP芯片课程的定位——DSP芯片课程作用是什么？理论系统课程体系DSP芯片课程清华大学语音信号数字处理数字图像处理统计信号处理基础通信信号处理基于DSP的系统设计……浙江大学数字图像处理信号谱分析DSP系统设计与应用……西安电子科技大学随机信号分析数字图像处理数字音视频处理DSP系统设计……AEU语音信号数字处理数字图像处理战场信息处理技术基础DSP芯片原理与应用……2DSP芯片课程的定位——DSP芯片课程有哪些？网络课程开设情况（国内）2DSP芯片课程的定位——DSP芯片课程有哪些？学校专业课程名称目的苏州大学电子与信息工程DSP技术掌握关于数字信号处理系统的理念；了解DSP架构、特点和典型的C54xDSP硬件知识；掌握DSP程序的设计方法；掌握基于DSP系统的硬件实现；掌握DSP的自举原理、方法和应用；通过DSP实验实践所学的DSP技术。复旦大学电子工程DSP芯片原理与应用掌握数字信号处理的基本理论和算法，能够在软件或硬件上进行理论算法的实施，增强学生的实践动手能力以及实际解决问题的能力。清华大学电子工程基于DSP的系统设计……浙江大学生物医学工程DSP技术应用……浙江大学电子类专业DSP系统设计与应用……知识和理解DSP基础理论知识，包括采样、重构、混叠基本的滤波器算法（如FIR、IIR、FFT）低功耗DSP芯片的基本架构软件编程基础和原则2DSP芯片课程的定位——DSP芯片课程学什么？定位：理论紧密联系实际的实践性课程《数字信号处理》的复习与升华，从系统的角度理解概念《C语言程序设计》的复习与升华类似于《计算机组成原理》的内容，巩固和提高能力提升能够为不同应用选择适合的DSP算法能够使用不同的设计方法得到更好的效果能够评估实验结果，并将这些结果和相应的设计和编程技术关联起来实践提升能够在DSP芯片上实现DSP算法和设计方法能够使用商业软硬件工具开发实时DSP应用教学目标：

以培养学生的综合能力（理论分析、设计、编程、调试、测试）为目标，为学生成长为适应理论和系统快速发展的全栈电子信息专业工程师提供训练2DSP芯片课程的定位——教学目标如何定？目

录CONTENTS1引言1DSP技术和DSP芯片2DSP芯片课程的定位3DSP芯片课程的学习重点4DSP芯片课程的建设成果3DSP芯片课程的学习重点高阶性：知识能力素质的有机融合，是要培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维。创新性：课程内容反映前沿性和时代性，教学形式呈现先进性和互动性，学习结果具有探究性和个性化。挑战性：指课程有一定难度，需要跳一跳才能够得着，老师备课和学生课下有较高要求。3DSP芯片课程的学习重点

通过课程内容的建设和实施，为学生提供挑战自我的实践和考验，促使学生在学习DSP理论过程中，深度融入设计、实现DSP系统的探索过程。DSP芯片课程的内涵价值塑造培养根本的科学素养人才培养的核心能力培养发现问题的能力系统优化设计的能力编程的能力知识传授数字信号处理的知识DSP芯片结构的知识程序设计语言的知识系统实现的准确性是否有理论保证？系统性能能否度量？在什么条件下，算法性能是最优的？算法实现中会不会有异常情况？3DSP芯片课程的学习重点1课程结构优化2突出系统观点3严格设计过程4聚焦难点问题具体举措5更新与时俱进3DSP芯片课程的学习重点——课程结构优化DSP芯片与系统概述DSP数值计算DSP汇编语言DSP系统设计DSP综合实践常见内容组织按知识点组织内容前后章节的内容衔接不紧不是按照解决问题的思路来组织内容优点相关内容比较集中，不同章节的知识边界比较清晰缺点学生学习无法有效建立内容间的逻辑关系3DSP芯片课程的学习重点——课程结构优化学习中需要解决的主要问题：如何设计和实现DSP系统？实现中需要解决的主要困难：如何缩小DSP系统实现和DSP理论之间的差距课程中需要学习的方法：DSP芯片的特点和指令、接口应用方法DSP芯片与系统概述DSP数值计算DSP汇编语言DSP系统设计DSP综合实践常见内容组织3DSP芯片课程的学习重点——课程结构优化数字信号处理基础DSP算法及实现DSP算法优化实现DSP系统设计及优化DSP综合实践建立DSP理论和DSP系统的初步联系通过DSP算法实现的时间复杂度等概念，建立DSP系统实现的初步认知学习利用DSP典型的指令、结构优化计算，深化DSP系统实现的认知引入DSP芯片的各种接口及物理资源，建立DSP理论和DSP系统实现的进一步联系优化的内容组织3DSP芯片课程的学习重点1课程结构优化2突出系统观点3严格设计过程4聚焦难点问题具体举措5更新与时俱进3DSP芯片课程的学习重点——突出系统观点PCM编码理论：非线性压扩系统：初始采样率如何设置？

编码的运算量多大？

实现的编码速率多大？3DSP芯片课程的学习重点——突出系统观点DSP系统典型构成输入信号输出信号前向通道后向通道DSP芯片存储器通讯及人机接口数字I/O总线DSP系统译码与时序控制3DSP芯片课程的学习重点——突出系统观点DSP系统开发流程分解任务需求性能环境价格确定系统细节复杂度

存储

电源

芯片

接口区分软/硬件工作软件开发硬件开发系统联调3DSP芯片课程的学习重点——突出系统观点DSP系统——快芯片速度快——更好地满足实时处理要求课程教学：全面介绍现有实现平台的优缺点，便于对芯片进行对比优选3DSP芯片课程的学习重点——突出系统观点DSP系统——快芯片速度快接口开发速度快——更好地聚焦系统开发的核心任务课程教学：全面介绍芯片支持库（CSL）的运用，模块化硬件接口，降低学生对运用硬件资源的难度，将重点始终聚焦DSP算法实现。3DSP芯片课程的学习重点——突出系统观点DSP系统——快芯片速度快接口开发速度快代码移植速度快——更好地聚焦算法代码的编程和优化课程教学：规范算法代码的标准书写，充分利用CCS的C/C++编译器，强调代码规范意识和代码迁移方法，将重点始终聚焦DSP算法的规范实现。3DSP芯片课程的学习重点——突出系统观点DSP系统——快芯片速度快接口开发速度快代码移植速度快DSP系统——准标准库的计算准——更好地聚焦算法的创新课程教学：介绍DSPLIB中的标准计算库，准确实现DSP中的各类基础计算，强调系统中的计算精度保持、误差传递等分析方法，注意理论和系统实现的差别。3DSP芯片课程的学习重点——突出系统观点DSP系统——快芯片速度快接口开发速度快代码移植速度快DSP系统——准标准库的计算准专门指令的计算准——更准确地实现算法课程教学：介绍典型代数运算指令和使用方法，解析DSPLIB中FFT等标准运算的步骤，强调DSP芯片对DSP典型的硬件优化设计。3DSP芯片课程的学习重点——突出系统观点DSP系统——快芯片速度快接口开发速度快代码移植速度快DSP系统——准标准库的计算准专门指令的计算准DSP系统——优系统实现方案优化课程教学：不同的应用有不同的能耗要求，在系统设计中介绍DSP芯片方案的优选过程，保证系统设计的优化。——多种芯片方案满足不同的设计需要3DSP芯片课程的学习重点——突出系统观点DSP系统——快芯片速度快接口开发速度快代码移植速度快DSP系统——准标准库的计算准专门指令的计算准DSP系统——优系统实现方案优化课程教学：不同的标准接口有不同的应用特点，在系统设计中介绍接口连接方案的优选过程，优化DSP系统的信号通路构成，保证系统设计的优化。——多种标准接口满足不同的设计需要3DSP芯片课程的学习重点——突出系统观点DSP系统——快芯片速度快接口开发速度快代码移植速度快DSP系统——准标准库的计算准专门指令的计算准DSP系统——优系统实现方案优化课程教学：全面介绍不同的软件实现方案，在系统设计时根据需求嵌入式系统方案，优化DSP系统的软件方案，保证系统设计的优化。——全面的软件支撑满足不同的设计需要3DSP芯片课程的学习重点——突出系统观点DSP系统——快芯片速度快接口开发速度快代码移植速度快DSP系统——准标准库的计算准专门指令的计算准DSP系统——优系统实现方案优化算法实现方案优化——优化代码以实现实时DSP系统的计算要求C代码的优化数据类型的优化函数体的优化编译器的优化选项3)尽量避免除法和取模运算2)循环中尽量避免调用子函数1)尽量不用嵌套循环算法的硬件实现4)遵循5%/80%规则3DSP芯片课程的学习重点——突出系统观点课程教学：突出系统观点，从硬件、软件全面介绍DSP的优化设计方案。DSP系统——快芯片速度快接口开发速度快代码移植速度快DSP系统——准标准库的计算准专门指令的计算准DSP系统——优系统实现方案优化算法实现方案优化复杂度

存储

电源

芯片

接口软件开发硬件开发3DSP芯片课程的学习重点1课程结构优化2突出系统观点3严格设计过程4聚焦难点问题具体举措5更新与时俱进3DSP芯片课程的学习重点——严格设计过程由教员根据开发试验板的资源和特点，初步拟定实验任务。师生共同讨论实验任务指标由学员分组讨论如何细化实验指标，如何量化实验指标。进行方案和设计指标阐述。开展实验。遵循软件工程的设计思路，设计实验课程实验重点3DSP芯片课程的学习重点——严格设计过程序号难度任务描述参考工具和方案1基础（软件）基于DSP芯片编程实现语音PCM编码Matlab，CCS7，PCM软件实现2基于DSP芯片编程实现DTMF信号的检测Matlab，CCS7，Goerztel算法3基础（硬件）基于DSP芯片的McBSP内嵌功能实现语音PCM编码Matlab，CCS7，McBSP硬件资源4DSP芯片系统自举功能实现CCS7，ROMBootTable资源5提升基于DSP芯片实现图片的DCT变换Matlab，CCS7，DCT变换6提升基于DSP芯片编程实现男女声的辨别Matlab，CCS7，时域/频域基音检测算法7高阶基于DSP芯片实现图片物品的边缘检测Matlab，CCS7，开发硬件8高阶基于DSP芯片实现图片JPEG编码Matlab，CCS7，开发硬件举例：课程实验任务3DSP芯片课程的学习重点——严格设计过程序号问题文字答案数学（量化）描述1基本功能是什么？2信号流程是什么？3输入信号满足什么性质？4输出信号满足什么性质？5处理速度有无要求？6可以采用的算法是什么？7如何评估实验结果？8是否需要评估中间结果？9如何评估中间结果？实验任务解析3DSP芯片课程的学习重点——严格设计过程序号指标理论要求实现结果误差1...2...3...4...56789实验记录3DSP芯片课程的学习重点1课程结构优化2突出系统观点3严格设计过程4聚焦难点问题具体举措5更新与时俱进3DSP芯片课程的学习重点——聚焦难点问题定点DSP芯片的功耗低，适应便携、嵌入式系统运用，使用场合广泛利用有限位长实现高精度计算是使用定点DSP的关键所在数值计算问题矛盾有效位长高准确度3DSP芯片课程的学习重点——聚焦难点问题定点DSP芯片的功耗低，适应便携、嵌入式系统运用，使用场合广泛利用有限位长实现高精度计算是使用定点DSP的关键所在数值计算问题数值计算原理有限位长效应特殊指令举例非线性计算优化实现3DSP芯片课程的学习重点——聚焦难点问题定点DSP芯片的功耗低，适应便携、嵌入式系统运用，使用场合广泛利用有限位长实现高精度计算是使用定点DSP的关键所在数值计算问题数值计算原理有限位长效应特殊指令举例非线性计算优化实现巡航速度：>510m/s导引间隔：毫秒级实时性3DSP芯片课程的学习重点——聚焦难点问题3DSP芯片课程的学习重点——聚焦难点问题由于信号采样间隔短，每次数据处理都要在新样点到达之前完成实时要求需要分析：在一个给定时钟速率的处理器上，输入数据的速度和数量决定了能够完成多少处理任务。逐样点处理逐帧处理按样点处理的运算量估计按帧处理的运算量估计DSP系统的时间管理问题3DSP芯片课程的学习重点1课程结构优化2突出系统观点3严格设计过程4聚焦难点问题具体举措5更新与时俱进3DSP芯片课程的学习重点——更新与时俱进DSP芯片快速发展3DSP芯片课程的学习重点——更新与时俱进DSP芯片开发方式快速发展早期（80-90年代）软件模拟：Fortran语言、C语言程序，纯数据方式DSP编程：汇编语言程序开发平台和工具非常简单，效率低近期（2000年前后）软件模拟：Matlab，C语言程序，图形窗口方式DSP编程：C语言/汇编混合编程开发软件功能完善，形成高集成度的开发工具链，效率提升现在（2010年至今）软件模拟：Matlab，Simulink等工具，图形化/模块化仿真DSP编程：C语言/CSL接口驱动库Matlab系统设计、Coder代码生成等工具推广，CCS集成环境在线仿真手段成熟，效率高。CCSV5.5CCSV8.03DSP芯片课程的学习重点——更新与时俱进DSP芯片开发方式快速发展3DSP芯片课程的学习重点——更新与时俱进主讲芯片类型主讲仿真软件使用仿真器教学内容与时俱进TMS32010(C25)-->TMS320VC5409-->TMS320VC5416——>TMS320VC5509DOS版软件-->CCS2-->CCS3.3-->CCS5-->CCS7并口、USB、TDS510、TDS510plus、TDS5603DSP芯片课程的学习重点——更新与时俱进基础练习与时俱进编程语言基础算法接口控制汇编语言-->C语言-->C语言优化基础FFT-->简单信号处理任务汇编语言-->芯片支持库CSL3DSP芯片课程的学习重点——更新与时俱进教学实例与时俱进语音编码语音检测图像编码图像识别声目标识别声目标定位……3DSP芯片课程的学习重点——更新与时俱进实验考核：完成相关程序的编写、调试与运行，对结果提出了精度和效率要求试卷考核：教员针对每个学员的程序编写情况，现场提出2个问题要求其进行书面回答对抗竞赛：分组完成相关程序的编写、调试与运行，互相检查精度和性能指标，打分评比科技论文：按照科技论文形式，分组完成对算法仿真、算法验证过程的论述基本形式可选形式考试形式与时俱进

TheEnd第2讲概述DSP芯片原理与应用目

录CONTENTS1引言2DSP系统3DSP芯片概述4常用的DSP芯片5内容组织与常用术语1、引言20世纪60年代以来，随着电子信息技术的飞速发展，DSP技术应运而生，并得到迅速的发展。通信自动控制航空航天

军事仪器仪表

智能终端家用电器数字信号处理（DSP）是指利用计算机、微处理器或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合应用需要的信号形式。1、引言1、引言DSP理论技术算法实现应用微积分、概率统计、随机过程、数值分析网络理论信号与系统控制论通信理论故障诊断……人工智能模式识别神经网络……DSP1、引言20世纪80年代初世界上第一片可编程DSP芯片的诞生，将理论研究成果广泛应用到低成本的实际系统中，并且推动了新的理论和应用领域的发展。1、引言DSP工程实现的几种方法：1、引言（1）在通用的计算机（如PC）上用软件（如C语言）实现。优点是实现比较方便缺点是运行速度较慢一般可用于DSP算法的模拟与仿真（2）在通用计算机系统中加上专用的加速处理机实现。优点是对特定应用处理能力强缺点是应用受到比较大的限制，也不便于DSP系统的独立运行（3）基于通用的单片机（如STM32、MSP430系列等）实现。优点是成本和功耗较低缺点是处理能力有限适用于实现简单的DSP算法DSP工程实现的几种方法：1、引言（4）基于通用的可编程DSP芯片实现。具有通用性、高效性等特点可用于复杂的DSP算法（5）基于通用的可编程逻辑器件（如FPGA等）实现。优点是处理能力强缺点是成本高、功耗大，对编程能力要求较高适应一些速度要求极高的场合（6）基于专用的DSP芯片实现。优点是对特定应用处理能力强缺点是应用受到比较大的限制目

录CONTENTS1引言2DSP系统3DSP芯片概述4常用的DSP芯片5内容组织与常用术语

DSP系统以DSP芯片为核心，专门用于处理某种特定的DSP处理任务。2.1DSP系统的基本构成图1-1典型的DSP系统核心计算处理器接口控制处理器输入信号首先进行带限滤波和采样，然后进行A/D转换将模拟信号转换成数字比特流。DSP芯片的输入是A/D转换后得到的以样值形式表示的数字信号，DSP芯片对输入的数字信号进行某种形式的处理。数字处理是DSP的关键，它并不对输入数据进行修改。最后，经过处理后的数字样值再经数/模（DigitaltoAnalog，D/A）转换将数字信号转换为模拟样值，并进行内插和平滑滤波后，就可得到连续的模拟波形。2.1DSP系统的基本构成接口方便DSP系统与其他以现代数字技术为基础的系统或设备都是相互兼容的。与这样的系统接口以实现某种功能要比模拟系统与这些系统接口要容易的多。编程方便DSP系统中的可编程DSP芯片可使设计人员在开发过程中灵活方便地对软件进行修改和升级。稳定性好DSP系统以数字处理为基础，受环境温度以及噪声的影响较小，系统的可靠性高。2.2DSP系统的特点数值精度高16位的数字系统可以达到10-5的数值精度。可重复性好模拟系统的性能受元器件参数性能变化的影响比较大，而数字系统基本不受影响，因此数字系统便于测试、调试和大规模生产。集成方便DSP系统中的数字部件有高度的规范性，便于大规模系统集成。2.2DSP系统的特点2.3DSP系统的设计与开发图1-2DSP系统设计与开发的一般流程2.3DSP系统的设计与开发1．定义系统性能指标在设计DSP系统之前，首先必须根据应用系统的目标确定系统的性能指标、信号处理的要求，通常可用数据流程图、数学运算序列、正式的符号或自然语言来描述。2.3DSP系统的设计与开发2．采用高级语言进行性能模拟为了实现系统的最终目标，需要对输入的信号进行恰当的处理，而处理方法的不同会导致不同的系统性能，要得到最佳的系统性能必须在这一步确定最佳的处理方法，即DSP的算法，因此，这一步也称算法模拟或仿真阶段。2.3DSP系统的设计与开发3．设计DSP系统DSP系统的设计包括硬件设计和软件设计两个方面。硬件设计首先要根据系统功能、运算量、运算精度、成本以及体积、功耗等诸多要求选择合适的DSP芯片；然后，围绕DSP芯片，设计其外围电路及其他电路。软件设计和编程主要根据系统要求和所选的DSP芯片编写相应的DSP程序，可用高级语言（如C语言）或芯片的汇编语言编程。2.3DSP系统的设计与开发4．借助开发工具进行软硬件调试软件的调试需要借助于DSP开发工具。调试DSP算法时一般采用比较DSP实现结果与模拟仿真结果的方法，如果DSP程序和模拟程序的输入相同，则两者的输出应该一致。应用系统的其他软件可以根据实际情况进行调试。硬件调试一般采用硬件仿真器进行调试，如果没有相应的硬件仿真器，且硬件系统不是十分复杂，也可以借助于一般的工具进行调试。2.3DSP系统的设计与开发5．系统集成与独立系统运行DSP系统的软件和硬件分别调试完成后，就可以将软件脱离开发系统而直接在应用系统上运行。DSP系统的开发是一个需要反复优化进行的过程，虽然通过算法模拟基本上可以知道实时系统的性能，但实际上模拟环境不可能做到与实时系统环境完全一致，而且将模拟算法移植到实时系统时必须考虑算法是否能够实时运行的问题。2.4DSP系统的开发工具开发步骤开发内容开发工具硬

件软

件1算法模拟计算机C集成开发环境、MATLAB等2DSP软件编程计算机编辑器（如UltraEdit、CCS等）3DSP软件调试计算机、DSP仿真器等DSP代码生成工具（包括C编译器、汇编器、链接器等）、DSP软件模拟器Simulator、CCS等4DSP硬件设计计算机电路设计软件（如Protel、Altium等）、其他相关软件（如EDA软件等）5DSP硬件调试计算机、DSP仿真器、示波器、信号发生器、逻辑分析仪等相关支持软件6系统集成计算机、DSP仿真器、编程器、示波器、信号发生器、逻辑分析仪等相关支持软件2.5实时DSP系统实时性能是衡量DSP系统的一项重要指标。DSP系统实时系统非实时系统1．DSP算法通常，将一个DSP系统所承担的特定数字信号处理方法称为DSP算法。程序员根据DSP系统所实现的目标设计DSP算法，例如，需要实现一个语音识别系统，那么程序员首先必须研究并设计一个语音识别算法，然后将该算法转换成DSP代码，交给DSP系统来实现。2.5实时DSP系统2．实时与非实时DSP系统图1-3DSP系统的一般处理过程2.5实时DSP系统2．实时与非实时DSP系统（1）实时DSP系统如果DSP系统在下一个任务到来之前完成当前的DSP算法处理，表明该系统能够在连续两个任务的时间间隔内完成DSP算法，该系统就是一个实时DSP系统。实时DSP系统的一个特点是处理任务通常是周期性定时到来的，并且这个周期时长不随DSP处理时间的长短而改变。2.5实时DSP系统2．实时与非实时DSP系统（2）非实时DSP系统如果DSP系统处理方式是完成当前处理任务（不论处理当前任务需要多少时间）之后，再去取下一个任务，这个系统就是一个非实时DSP系统。2.5实时DSP系统3．DSP的两种处理方式（1）按样点处理如果DSP算法对每一个输入样点循环一次，即DSP算法每隔一个采样间隔就循环一次，这种处理方式就是按样点处理。例如，在数字滤波器中，通常需要对每一个输入样点计算一次。2.5实时DSP系统3．DSP的两种处理方式（2）按帧处理有些数字信号处理算法不是每个输入样点循环一次，而是每隔一定的时间间隔（通常称为帧）循环一次，DSP算法的对象是一帧信号而不是一个样点，这种处理方式就是按帧处理。2.5实时DSP系统目

录CONTENTS1引言2DSP系统3DSP芯片概述4常用的DSP芯片5内容组织与常用术语DSP芯片，即数字信号处理芯片（或称数字信号处理器），是一种特别适合于进行DSP的微处理器，其主要应用是实时快速地实现各种DSP算法。3.1DSP芯片的定义（1）在一个指令周期内完成一次乘法和一次加法；（2）采用程序空间和数据空间分开的结构，可以同时访问指令和数据；（3）片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块RAM中同时访问；（4）硬件支持低开销或无开销程序循环及跳转；（5）支持快速的中断处理和硬件I/O；（6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；（7）提供并行指令，可以并行执行多个操作；（8）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以并行执行。优点3.1DSP芯片的定义以TI-DSP芯片为例介绍DSP芯片的主要特点。3.2DSP芯片的特点TI-DSP芯片的主要特点（1）采用哈佛结构实现内部总线；（2）采用流水线操作方式实现指令操作；（3）采用专用的硬件乘法器实现乘法运算；（4）具有高效的DSP指令。3.3DSP芯片的发展3.3DSP芯片的发展第一代DSP芯片第二代DSP芯片第三代DSP芯片第四代DSP芯片第五代DSP芯片TMS32010、TMS32011、TMS320C10/C14/C15/C16/C17TMS32020、TMS320C25/C26/C28TMS320C30/C31/C32/VC33TMS320C40/C44TMS320C5x/C54x/C55x美国生产商TI公司推出的系列DSP芯片3.3DSP芯片的发展运算速度芯片的乘累加（MAC）运算时间已经从20世纪80年代初的400ns（如TMS32010）降低到10ns以下（如TMS320C54x/C55x），运算能力提高了几十倍，甚至上百倍。片内资源越来越丰富，内部集成RAM、ROM、McBSP串行接口、定时器、I2C接口、USB接口、并行接口、A/D、通用I/O等。制造工艺1980年采用4

m的N沟道MOS（NMOS）工艺，而现在则普遍采用亚微米CMOS工艺。引脚数量从1980年的最多64个增加到现在的200个以上。引脚数量的增加，增强了芯片的功能，提高了芯片外部接口的灵活性，如外部存储器的扩展和处理器间的通信等。芯片封装从早期的双列直插封装（DIP），到现在普遍使用的方形扁平封装（QFP）和球形栅格阵列封装（BGA）。虽然功能与引脚数量明显增加，但芯片体积却变小了。芯片种类品种越来越多，定点、浮点，单核、双核、多核，……，总能找到一款适合特定应用的芯片。芯片价格同等性能条件下，价格显著下降，芯片的性能价格比显著上升。按数据格式分按芯片用途分按内含DSP核的数量来分按内含CPU类型来分定点DSP芯片和浮点DSP芯片通用型DSP芯片和专用型DSP芯片单核型DSP芯片和多核型DSP芯片单纯型DSP芯片和混合型DSP芯片3.4DSP芯片的分类3.5DSP芯片的选择图1-5选择DSP芯片的考虑因素3.6DSP系统的运算量（1）按样点处理的运算量估计应用领域采样率（kHz）采样周期（μs）256抽头LMS滤波运算量（MAC数）每采样周期允许MAC指令数200ns50ns10ns语音8125768625250012500音频44.122.77681134532268表1-4用DSP芯片实现数字滤波3.6DSP系统的运算量（2）按帧处理时的运算量估计如果DSP算法是按帧处理的，则选择DSP芯片时应该比较一帧时间内DSP芯片的运算能力和DSP算法的运算量。假设DSP芯片的指令周期为p(ns)，一帧的时间为

(ns)，则该DSP芯片在一帧内所能提供的最大运算量为：

/p条指令。3.7DSP芯片的应用通用信号处理数字滤波、自适应滤波、快速傅里叶变换、相关运算、谱分析、卷积、模式匹配、波形产生自动控制工业控制、发动机控制、声控、自动驾驶、机器人控制、磁盘控制电信移动电话、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、传真、扩频通信、纠错编码语音声码器、语音合成、语音识别、语音增强、说话人辨认、说话人确认、语音存储、文/语转换图形/图像/视频二维和三维图形处理、图像压缩与传输、图像增强、动画制作、机器人视觉、数字地图、视频会议、视频监视军事保密通信、雷达处理、声纳处理、导航、导弹制导汽车引擎控制、振动分析、防抱死刹车、自动排挡控制、导航定位、语音命令仪器频谱分析、函数发生、锁相环、地震处理医疗数字助听、超声设备、诊断工具、病人监护家用电器数字电视、高保真音响、音乐合成、音调控制、玩具与游戏目

录CONTENTS1引言2DSP系统3DSP芯片概述4常用的DSP芯片5内容组织与常用术语4.1TI公司DSP芯片TMS320C2000系列DaVinci视频处理器Keystone多核处理器TMS320C5000系列TMS320C6000系列目前，TI-DSP芯片可以归纳为以下五大系列1．TMS320C2000系列该系列芯片的主要特征包括：（1）32位C28x核，单周期32×32位乘累加；有些芯片支持单精度32位浮点运算，定点与浮点软件全兼容。（2）时钟频率范围40MHz～300MHz，处理能力最高可达600MFLOPS。（3）集成有高精度的PWM和快速的A/D转换器，可简化系统设计，降低系统成本。（4）提供多种通信接口，包括以太网和USB接口。（5）具有快速的中端响应时间，适于实时控制应用；集成有实时调试，简化控制系统的开发。（6）所有芯片符合AECQ-100汽车标准应用。（7）内部有一个128位长度口令保护的代码加密模块，保护软件代码。4.1TI公司DSP芯片2．TMS320C5000系列TMS320C5000系列也是定点DSP芯片，主要面向通信、信息技术领域，目前主推TMS320C54x和TMS320C55x两大类。TMS320C54x系列成员众多，可提供各种性能选择，最高速度可达160MIPS。TMS320C55x在TMS320C54x的基础上采用高性能的电源管理技术，成为目前功耗最低的一类DSP芯片，内含两个乘累加器，最高速度可达600MIPS，特别适用于需要电池供电等的低功耗应用场合。4.1TI公司DSP芯片3．TMS320C6000系列TMS320C6000系列是TI-DSP芯片的高端产品，性能优越，且便于高级语言编程，特别适用于需要高性能处理的场合，如多通道处理、图像和视频处理等。该系列芯片种类较多，有定点型芯片（TMS320C62x/C64x），有浮点型芯片（TMS320C67x），有多DSP核芯片（TMS320C647x），有DSP核与ARM核结合的混合型芯片（如OMAP-L1xx、OMAP35xx）。时钟速度高、运算能力强、接口丰富是该类型芯片的重要特点。4.1TI公司DSP芯片4．Keystone多核处理器该系列芯片应该是目前业界性能最高的一类定点/浮点DSP芯片。该系列芯片建立在TI公司的KeyStone多核架构基础之上，采用C66xDSP内核作为芯片的CPU。4.1TI公司DSP芯片5．DaVinci视频处理器该系列芯片是针对视频处理各种应用需要而专门设计的。目前，该系列芯片可以分为单纯DSP核、DSP+ARM和单纯ARM核等三大类。4.1TI公司DSP芯片4.2ADI公司DSP芯片目前，ADI公司有Blackfin、SHARC、Sigma、TigerSHARC和21xx等5个系列的DSP芯片。4.2ADI公司DSP芯片1．Blackfin系列BlackfinDSP芯片是为满足嵌入式音频、视频和通信应用而设计的一类新型嵌入式DSP芯片，该系列芯片基于由ADI和Intel公司联合开发的微信号架构（MSA），将一个32位RISC型指令集和双16位乘累加器集成在一起，兼有DSP芯片强大的信号处理能力和通用型微控制器的易用性，极大地简化了系统的软硬件设计。4.2ADI公司DSP芯片2．SHARC系列SHARCDSP芯片是一类32位浮点型DSP芯片，该系列DSP芯片基于超级哈佛（SuperHarvard）架构，将高性能的内核、存储性能与出色的I/O吞吐能力有机地结合在一起。这种超级哈佛架构通过增加一个I/O处理器及其相关专用总线的方法，扩展了最初的程序与数据总线分离的概念。除了满足大多数计算密集型实时信号处理应用的需求外，SHARCDSP芯片还集成了大量的存储器阵列和专用外设，从而可简化产品设计。4.2ADI公司DSP芯片3．Sigma系列SigmaDSP芯片专门为音频处理而设计，该系列芯片采用28/56bit高精度数字音频DSP内核，并将音频处理必需的资源（如A/D、D/A等）集成到芯片中，可采用SigmaStudio图形化工具软件进行编程，满足不同用户对音频处理的不同需要，可广泛应用于汽车、便携式应用等场合。4.2ADI公司DSP芯片4．TigerSHARC系列TigerSHARCDSP芯片是从SHARCDSP芯片系列发展而来，具有比SHARCDSP芯片更强的浮点运算能力。该系列芯片是为了适应多片DSP芯片协同工作实现高速DSP处理而设计的，每个周期可执行8个16位的乘累加操作（40位累加）或2个32位的乘累加操作（80位累加），每个周期内也可执行6个单精度浮点操作或24个16位定点操作，并行机制允许每个周期内最多执行4个32位指令。4.2ADI公司DSP芯片5．21xx系列21xxDSP芯片是ADI公司最早推出的16位定点DSP芯片，ADSP-2101是ADI公司1986年推出的最早的一个DSP芯片。目

录CONTENTS1引言2DSP系统3DSP芯片概述4常用的DSP芯片5内容组织与常用术语5.1

内容组织结构图1-7本书内容组织结构图5.2常用术语DSP

是DigitalSignalProcessing或DigitalSignalProcessor的缩写词，DSP在本书中一般指DigitalSignalProcessing，即数字信号处理。DSP芯片指数字信号处理器或数字信号处理芯片。DSP系统指实现某种数字信号处理任务的软硬件系统。DSP算法指DSP系统完成某种数字信号处理任务的具体实现方法。DSP软件指运行在DSP系统的信号处理软件。DSP硬件指实现DSP系统的各种硬件。DSP核指DSP芯片内部的中央处理单元（CPU）。TI-DSP芯片指TI公司的DSP芯片。集成外设指集成在DSP芯片内部的CPU外围设备，如定时器、各种串行通信接口、主机接口HPI、DMA控制器等，有时也称为片上外设或片内外设。习题与思考题1．DSP算法的工程实现方法主要有哪些？2．简述DSP系统的典型构成和特点。3．简述DSP系统的一般设计过程。4．开发DSP系统，一般需要哪些软硬件工具？5．什么是可编程DSP芯片？它有什么特点？6．简述DSP芯片的发展历程。7．什么是定点DSP芯片和浮点DSP芯片？各有什么优缺点？8．设计DSP系统时，如何选择合适的DSP芯片？9．TMS320VC5509A工作在200MHz时的指令周期是多少ns？它的运算速度是多少MIPS？当工作在100MHz时，其指令周期和运算速度又是多少？10．一个DSP系统的采样频率是10kHz，采用的DSP芯片的指令周期是10ns。如果某DSP算法是按样点处理的，请问算法实时运行的条件是什么？如果DSP算法是按帧处理的，且帧长是10ms，则在一帧时间内最多可运行多少个指令周期？11．写出以下缩写词的中英文全称：DSP、MMACS、MIPS、MOPS、MFLOPS。

TheEnd第3讲DSP芯片的基本结构和特征DSP芯片原理与应用目

录CONTENTS1引言1DSP芯片的基本结构2中央处理单元存储单元4集成外设与接口5中断CPU外部Memory内部总线内部Memory片内外设1、DSP芯片的基本结构1、DSP芯片的基本结构CPU算术逻辑单元（ALU）累加器（ACC）乘累加单元（MAC）移位寄存器寻址单元等。1、DSP芯片的基本结构片内ROM、FLASH，单访问RAM（SARAM），双访问RAM（DARAM）等。存储器1、DSP芯片的基本结构集成外设和专用硬件电路

片内各种类型的串行接口、主机接口、定时器、时钟发生器、锁相环以及各种控制电路。1、DSP芯片的基本结构总线

在CPU与存储器、集成外设和专用硬件电路等部分之间传送指令和数据，起到桥梁的作用。1、DSP芯片的基本结构总线结构（1）将程序和数据存储在不同的存储空间中，程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存储器，每个存储器独立编址，独立访问。（2）设置了程序总线和数据总线两条总线，数据的吞吐率提高了一倍。哈佛结构在基本哈佛结构的基础上的改进允许数据存放在程序存储器中，并被算术运算指令直接使用，增强了芯片的灵活性;指令存储在高速缓冲器（Cache）中，当执行此指令时，不需要再从存储器中读取指令，节约了取指时间。1、DSP芯片的基本结构哈佛结构哈佛结构在基本哈佛结构的基础上的改进允许数据存放在程序存储器中，并被算术运算指令直接使用，增强了芯片的灵活性;指令存储在高速缓冲器（Cache）中，当执行此指令时，不需要再从存储器中读取指令，节约了取指时间。1、DSP芯片的基本结构哈佛结构哈佛结构流水线处理1、DSP芯片的基本结构将指令的执行过程分为几个子操作，不同子操作由不同的单元完成。每隔一个时钟周期，每个单元就可以进入一个新指令的子操作。在同一个时钟周期内，在不同的单元可以处理多条指令，相当于并行执行了多条指令。流水线处理1、DSP芯片的基本结构TI公司第一代DSP芯片：2级流水线第二代

：3级流水线第三代

：4级流水线C54x ：6级流水线C55x、C6000系列芯片：

流水线深度更深采用流水线操作，DSP芯片可以并行处理多条指令，提高芯片处理能力目

录CONTENTS1引言1DSP芯片的基本结构2中央处理单元存储单元4集成外设与接口5中断外部Memory内部总线内部Memory片内外设CPU2、中央处理单元指令解码部分运算与逻辑部分寻址部分2、中央处理单元CPU

算术逻辑单元（ALU）

累加器ACC

桶形移位寄存器

乘累加单元（MAC）程序计数器PC程序地址产生单元数据地址产生单元（Data-AddressGenerationUnit）程序寻址数据寻址外部Memory内部总线内部Memory片内外设54xCPUMAC17×17MPY40bit加法器Round，SatureALU40bitALUEXPshifter40bitbarrel40bitACCA40bitACCBAccumulatorsAddressingUnit8辅助寄存器2地址单元2、中央处理单元2、中央处理单元算术逻辑单元(ALU)实现加/减法运算、逻辑运算等大部分算术和逻辑功能，进位比特（C）支持ALU进行更高精度的算术操作包含溢出保护单元,当ALU的计算结果溢出时，就相应地用正最大值或负最大值来替代计算结果。运算结果被送往累加器。C54x芯片：2个独立的40位累加器ACCA和ACCB累加器分为3个部分：8个保护位、高16位字与低16位字。保护位可以防止迭代运算中（比如自相关运算）产生的溢出。

(a)TMS32C54x累加器ACCA结构（b）TMS32C54x累加器ACCB结构2、中央处理单元累加器2、中央处理单元桶形移位寄存器用于累加器或数据区操作数的移位移位值可以用立即数形式定义，或者存放于状态寄存器中，或者存放于特殊寄存器内2、中央处理单元乘累加单元包括1个乘法器和1个专用加法器。可在一个流水线周期内可以完成1次乘法运算和1次加法运算。

在滤波以及自相关等运算中，充分利用乘累加指令，可以显著提高运算速度。2、中央处理单元指令缓冲I单元程序流P单元地址数据流A单元数据运算D单元存储器接口M单元C55x芯片CPU包含与C54x类似的一个40位的ALU以及若干个寄存器负责数据处理，两个MAC单元2、中央处理单元指令缓冲I单元程序流P单元地址数据流A单元数据运算D单元存储器接口M单元C55x芯片CPU产生所有的程序空间地址，同时也控制指令流顺序2、中央处理单元指令缓冲I单元程序流P单元地址数据流A单元数据运算D单元存储器接口M单元C55x芯片CPU产生数据及I/O空间的地址。可以接收来自I单元的立即数，也能与P单元寄存器、D单元寄存器或者数据存储器进行数据通信。目

录CONTENTS1引言1DSP芯片的基本结构2中央处理单元存储单元4集成外设与接口5中断外部Memory内部总线片内外设CPU内部MemoryROMSARAMDARAMDATAPROG3、存储单元3、存储单元片内存储器ROMRAMFLASH存放芯片生产商的程序和数据，通常包括引导装载（Bootloader）程序、中断矢量表及厂商测试程序；存放用户程序;SARAM在1个机器周期内只能被访问一次DARAM在1个机器周期内能被访问两次可用来提供永久程序或数据存储空间3、存储单元存储器映射寄存器CPU寄存器外设寄存器C54x系列DSP芯片：数据空间的前128（0～7Fh）个地址单元C55x系列DSP芯片：前96个数据地址单元（0000h～005Fh）和前192个程序地址单元（0000h～00BFh）。C54x系列DSP芯片：数据空间的前128（0～7Fh）个地址单元C55x系列DSP芯片：部分外设寄存器被映射到I/O空间中3、存储单元分级存储体系和集成Cache技术靠近CPU的地方放置一个容量较小但快速的存储器（Cache），以避免CPU的迟延（Cache由Cache控制器管理）。在相对较远的地方放置容量较大但速度相对较慢的存储器。能够极大地节省数据存取时间，提高DSP芯片的执行效率。3、存储单元外部扩展存储器满足海量数据处理（如图像处理等场合）对数据空间的需求和复杂的处理算法对程序空间的需求程序在片外的运行速度比在片内的运行速度慢目

录CONTENTS1引言1DSP芯片的基本结构2中央处理单元存储单元4集成外设与接口5中断§1.3CPU外部Memory内部总线内部Memory片内外设时钟信号发生器

定时器

串行接口单元

并行接口单元等待状态发生器

外部数据总线

外部地址总线

……

4、集成外设与接口通用类外设4、集成外设与接口通信类外设专用外设与接口存储类接口DMA控制器通用I/O接口：GPIO、XF等时钟产生器：为CPU提供时钟信号实时时钟RTC：提供精确的实时时间普通定时器：软件可编程的计数器看门狗定时器：可用于监视程序的运行等待状态产生器：方便内核与慢速的片

外存储器和I/O器件接口通用类外设4、集成外设与接口通信类外设专用外设与接口存储类接口DMA控制器同步串行接口：多通道缓冲串行接口

多通道音频串行接口I2C异步串行接口：UART并行通信接口：HPI通用类外设4、集成外设与接口通信类外设专用外设与接口存储类接口DMA控制器外部存储接口（EMIF）在C54x系列DSP芯片中，DMA控制器包含有六个独立的可编程通道，可以支持六个不同内容的DMA传输。模拟/数字转换器（A/D）脉冲宽度调制器（PWM）USBPCI以太网目

录CONTENTS1引言1DSP芯片的基本结构2中央处理单元存储单元4集成外设与接口5中断

打断正在进行的任务，转而执行另外一个任务的过程5、中断执行过程：

由硬件或者软件驱动，使DSP芯片的CPU暂停它正在进行的工作并转入执行中断服务程序（ISR，InterruptServiceRoutine）。当ISR程序执行完毕，CPU从中断发生时它离开的地方继续执行后续程序中断服务程序执行示意图作用：

对信号作出实时响应并能够对信号的变化作出实时性的控制，满足实时性的工作需要中断源5、中断外部/内部硬件/软件

引起中断的原因或者发出中断申请的来源利用专用指令触发，可用于错误捕获或者实现多软件线程的实时操作系统软件硬件外部设备中断、集成外设中断以及其他一些故障中断等中断优先级5、中断复位（RESET）中断不可屏蔽中断可屏蔽中断不可屏蔽中断RESET信号

信号所有软件中断各种硬件中断优先级各不相同中断处理的过程5、中断中断请求中断响应中断返回CPU判断中断响应条件是否满足。一旦满足条件，CPU即开始响应该中断请求，执行ISR保护CPU内部寄存器的值（保护现场），执行具体的操作。执行完中断服务程序，恢复CPU内部寄存器的值（恢复现场），返回原来的PC位置中断处理的过程5、中断中断请求中断响应中断返回中断标志寄存器（InterruptFlagRegister，IFR）和中断屏蔽寄存器（InterruptMaskRegister，IMR）：每个可屏蔽中断在IFR中都有一个对应的比特位，用于标志该中断已经被检测到。全局中断使能比特位INTM（C54x芯片中ST1寄存器的第11位，C55x芯片中ST1_55寄存器的第11位）

＝0时，所有没有被屏蔽的可屏蔽中断都被使能；

＝1时，禁止所有的可屏蔽中断，CPU不再响应这些中断。中断矢量表5、中断为支持多种不同的中断，使得每个中断都能有自己代码长度不同的中断服务程序，芯片中设计的保存CPU响应中断时程序指针（PC）跳转地址的表格固定的中断矢量软件可重定位的中断矢量5、中断32个中断（SINTx（x顺序编号为0,1，…，31）每个中断有8个字节的空间（用于存放跳转至中断服务程序的跳转指令）。在C55x复位后，中断矢量表默认首地址为0xFFFF00，也可以根据用户的需要重新定位。矢量表的首地址可用中断矢量指针IVPD或主机中断矢量指针IVPH记录。C55xDSP芯片的中断矢量表C55xDSP芯片的中断矢量表5、中断32个中断（SINTx（x顺序编号为0,1，…，31）每个中断有8个字节的空间（用于存放跳转至中断服务程序的跳转指令）。中断矢量表放置于起始地址为0x1000的存储空间中，则IVPD=0x1000。INT0的矢量地址为0x10，对应的实际地址为0x1000+0x10=0x1010。中断发生后，程序指针首先根据IVPD或IVPH和对应中断的矢量地址跳转到中断矢量表的相应位置，然后再跳转到相应的中断服务程序的位置。TheEnd第4讲DSP芯片的开发环境DSP芯片原理与应用目

录CONTENTS1引言2软件开发流程3软件开发环境4硬件开发流程5硬件开发环境图3-1

DSP芯片的开发流程1、引言①需求分析与功能设计②模块划分代码生成③模块调试功能测试④实时分析算法优化⑤芯片选择外围器件⑥电路绘制PCB制作⑦硬件调试接口调试⑧系统集成目

录CONTENTS1引言2软件开发流程3软件开发环境4硬件开发流程5硬件开发环境图3-2

DSP芯片的软件开发流程2、软件开发流程目

录CONTENTS1引言2软件开发流程3软件开发环境4硬件开发流程5硬件开发环境3、软件开发环境图3-3

CCS功能CCSV6.0之后的版本不再集成Simulator针对一些早期芯片（如C55x）开发的环节增多早期CCSv3.3上开发的工程