DS原理基础及其设计 4

DSP原理与应用PrincipleandApplicationofDSP长沙师范学院信息科学与工程学院为什么需要DSP？手机通话中的降噪功能是如何实现的？音乐播放器如何实现音效处理？卫星导航是如何处理卫星信号的？这些都离不开DSP技术学时：30+10/2.5学分考试：闭卷考试成绩评定：平时成绩占比40%+期末成绩占比60%课程特点：动手实践参考书目：

1、朱智平.DSP原理与应用系统设计.大连理工大学出版社，2026.2、王斌、熊谷辉、曹琳峰.TMS320C6748DSP原理与实践.北京航空航天大学出版社，2018。.3、路锦正,张红英,李强.C674X-DSP嵌入式开发与实践.科学出版社.2019。DSP原理与应用学习目标：

1.掌握数字信号处理器（DigitalSignalProcessor，DSP）技术的基本知识，了解DSP发展历史、DSP芯片结构的特点、工作原理、应用系统开发过程；2.掌握TMS320C6748DSP控制器的系统结构及外设工作原理，理解中断系统管理机制；掌握MS320C6748控制类外设与通信类给外设开发应用技术；3.掌握CCS集成开发环境的使用方法、编程规则、CMD文件的功能和编写方法，能够使用C语言进行DSP系统应用软件设计与仿真、硬件调试；4．在掌握TMS320C6748硬件和软件设计基础之上，能够能对复杂工程问题分析与解决给出可行方案，具备利用TMS320C6748DSP控制器设计实现数字信号处理系统的设计能力。DSP原理与应用DSP原理与应用单片机或计算机原理电机与拖动模拟电子技术数字电子技术图像处理信号与系统DSP原理与应用C语言设计DSP原理与应用是一门工程实践技术；DSP原理与应用课程综合性强，对前续课程依赖程度高DSP原理与应用CPUMCUDSPGPUDSP原理与应用FPGANPUSOC01第一章数字信号处理器的基本概念学容掌握数字信号处理的基本概念DSP芯片的结构特点典型的DSP产品DSP开发流程1234习内TMS320C6748概况51.1掌握数字信号处理的基本概念

数字信号处理是利用计算机技术对数字形式的信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理的理论与方法。量化位数可提升处理精度，理论上可无限接近理想值。精度高二进制传输，纠错编解码技术可抑制干扰。抗干扰能力强算法通过软件实现，修改程序即可改变功能。可编程控制输入和程序不变时，处理结果完全一致。可重复性好可IC大规模集成，便于存储和复用。易于集成和存储DSP（DigitalSignalProcessing）的定义1.2DSP芯片的结构高吞吐率低延迟并行处理能力DSP（DigitalSignalProcessor）的定义

数字信号处理器（DSP芯片）是专为高效执行数字信号处理算法而设计的微处理器。1.2DSP芯片的结构将程序指令存储和数据存储分开，配备独立的程序总线与数据总线，支持单周期内同时取指与读数，大幅提升数据吞吐率。哈佛结构将程序与数据共用同一存储空间与总线，同一时刻只能访问指令或数据。冯・诺依曼结构1.2DSP芯片的结构流水线（Pipelining）技术的核心工作原理类似于工业生产线，通过时间上的重叠来大幅提升指令的吞吐率和处理效率。流水线技术取值译码取操作数执行写回指令执行周期1.2DSP芯片的结构

DSP芯片内置专用的硬件乘法器（MulTIplier）与乘法累加单元（MAC），能够在单一时钟周期内完成“乘法+累加”的复合操作。硬件加法器1.3典型的DSP产品TI公司的DSP芯片产品TMS320C2000系列MS320C5000系列MS320C6000系列实时控制微控制器，其将闪存、模数转换器（ADC）、数字信号处理器（DSP）和脉宽调制（PWM）单元集成于芯片内部.。面向低功耗、便携式应用场景，如语音处理、消费电子、医疗设备等，功耗低、体积小，适用于对功耗和体积要求较高的便携式设备.。面向高端应用场景，如航空航天、医疗影像、高端通信等推出的高性能DSP产品，精度高、运算能力强。1.3典型的DSP产品TI公司的DSP芯片产品TMS320C2000系列MS320C5000系列MS320C6000系列实时控制微控制器，其将闪存、模数转换器（ADC）、数字信号处理器（DSP）和脉宽调制（PWM）单元集成于芯片内部.。面向低功耗、便携式应用场景，如语音处理、消费电子、医疗设备等，功耗低、体积小，适用于对功耗和体积要求较高的便携式设备.。面向高端应用场景，如航空航天、医疗影像、高端通信等推出的高性能DSP产品，精度高、运算能力强。1.3典型的DSP产品TI公司的DSP芯片产品C6000系列DSP拥有多种优秀内核架构，包括C64x™和C64x+™等定点DSP内核、C67x™和C67x+等早期浮点/定点DSP内核，以及C674x和C66x等最新浮点/定点DSP内核。1.3典型的DSP产品TI公司的异构多核系列多种异构多核SOC系列产品，主要包括OMAP系列、Davinic系列、Sitara系列和最新的KeyStoneII架构系列。OMAP系列：针对智能移动平台需求推出的双核架构（ARMRISC处理器+DSP）的低功耗SOC产品；Davinic系列：为解决复杂的视频、图像和音频处理任务而推出的数字媒体处理器，其特点是通过异构多核架构(ARM+DSP+高清视频图像协处理器HDVICP)Sitara系列：面向工业控制与实时通信领域推出的异构多核SOC产品。Sitara系列的特点是集成了实时内核（ArmCortex-R系列或ArmCortex-M系列内核）KeyStoneII架构系列：面向高性能计算和数据通信领域推出的异构多核SOC产品。1.3典型的DSP产品ADI（AnalogDevices）公司的DSP芯片产品Blackfin系列SHARC系列专门针对当今嵌入式音频、视频和通信应用的计算需求和功耗限制而设计。采用的一种单指令多数据（SIMD）架构，该架构包含两个能够并行执行代码的运算单元，可以在单周期执行双乘法和ALU运算，而且在单周期内还能完成双读或双写数据以及取指令操作。1.3典型的DSP产品国产DSP芯片产品湖南进芯科技MS320C5000系列湖南毂梁微电子专业从事数字信号处理器芯片（DSP）及嵌入式解决方案研发的集成电路设计企业，已成功推出16位定点、32位定点、32位浮点三大系列DSP芯片及单核/多核SoC产品。基于开源指令集架构RISC-V打造多个系列数字信号处理器产品，并构建完善的处理器产品生态系统。HX2000系列DSP采用基于自主研发的H28x内核构建的32位浮点RISC-VDSP架构国产麓山DSP系列，芯片集成了高性能低功耗32位浮点DSP，主要适用于伺服驱动器控制、电源逆变器、工业自动化设备等领域。湖南进芯科技

1.4DSP系统应用开发流程与工具1.4.1DSP系统应用开发流程将客户的需求和期望转化为功能要求和性能要求，系统需要实现的具体功能，并定义具体、可量化的性能指标。01需求分析方案设计转化为具体电路；最小系统、接口电路、调理电路等；PCB加工调试。03硬件设计通过仿真器链接目标电路板进行在线仿真调试，对DSP系统进行全面的测试。05系统联试根据系统的功能要求制定系统的总体架构、功能模块规划和接口设计；选择DSP处理器、数据采集方案。02方案设计选择合适的数字信号处理算法；搭建算法模型并进行仿真验证；算法代码编制与单元测试。04软件设计1.4DSP系统应用开发流程与工具可视化集成开发环境（IDE）

TI公司的CCS（CodeComposerStudio）集成了代码编辑、编译、仿真、下载与调试等功能。CCS包含一整套用于开发和调试嵌入式应用的IDE工具，其中包括用于优化的C/C++编译器、源代码编辑器、工程编译环境、调试器、分析工具以及多种其他功能。1.4DSP系统应用开发流程与工具仿真器（Emulator）

DSP仿真器通常通过JTAG（联合测试行动组）接口与目标板相连，能够让开发者在不干扰目标系统正常运行的情况下，实现在线调试、设置断点、单步执行、查看和修改CPU寄存器及内存内容，是定位软件错误与进行底层硬件调试的必备工具。

XDS560V2XDS200XDS100V21.4DSP系统应用开发流程与工具DSP评估板（EVM）评估板的主要作用是展示芯片的性能、验证算法的可行性，并为开发者提供参考设计、降低硬件开发的风险与难度，是进行原型验证与系统演示的理高效手段

1.5TMS320C6748浮点DSPTMS320C6748浮点DSP概况

TMS320C6748是TIC6000系列低功耗高性能浮点DSP，基于C674xVLIW架构，最高主频456MHz，提供3648MIPS指令性能与2746MFLOPS浮点运算能力，支持IEEE754单/双精度浮点运算，适合高精度复杂算法处理。TI公司为C6748完善的软件生态与开发支持，覆盖从底层驱动到高级算法的全流程，可大幅缩短产品开发周期。TI公司的SYS/BIOS轻量级实时操作系统；提供丰富的软件库，包括芯片支持库（CSL）、DSP算法库、VisionLibrary（视觉算法库）等，涵盖信号处理、图像处理、音频编解码等常用算法。1.5TMS320C6748浮点DSPTMS320C6748