DSP处理器原理与应用第1章 DSP概 述.ppt

　　由上可知，如果设计的系统或装置需要低成本、小尺寸、低功耗并且对信号处理的实时性要求很高时，我们使用DSP来进行开发。如果需要更大的存储空间、更高级的操作系统支持的时候，我们采用GPP来进行开发。 　　2．MCU与DSP的比较　　MCU区别于DSP的最大特点在于它的通用性，反映在指令集和寻址模式中。与MCU相比，DSP实时处理要求必须满足大数据量、复杂计算、实时性强的各种运算。　　DSP在运算能力上进行了扩充，它采用专用的硬件乘法器，有足够的字长，乘法结果保留全部数值，用双字长乘法存储器，同时可以用来做双精度运算。另外，如上文所述，DSP能自动产生数据地址；指令时序的产生不对其他运算单元造成额外开销；一般DSP芯片中都有桶形移位器，可以在一定范围内调整数据输出宽度，特别是在做浮点和块浮点运算时，免去主处理器作多次移位和旋转操作。 　　DSP与MCU的结合是数字信号控制器(DSC)，它终将取代这两种芯片。数字信号控制器(DSC)是一种集微控制器(MCU)和数字信号处理器(DSP)专长于一身的新型处理器。与MCU一样，DSC具有快速中断响应、提供面向控制的外设(如脉宽调制器和看门狗定时器)、用C编程等特性。DSC还集成了诸如单周期乘累加(MAC)单元、桶形移位器(barrel shifter)和大的累加器等功能。 1.3.3 DSP处理器性能指标　　一般，对DSP处理器缺乏一种诸如对PC机那样公正合理的性能评价体系，这是由于各DSP厂商推出的产品在结构和数据传输能力上有很大的差异，DSP产品都是专门为某种目的而设计的，因而正确评价只有与特定的应用联系起来，评价结果才有意义。这里将常用的指标做一介绍。　　(1) ?MIPS(Millions of Instructions Per Second)，每秒执行百万指令数。一般DSP为100 MIPS，TI公司的5000系列性能最高可达900 MIPS，使用超长指令字的TMS320B2XX为2400 MIPS。 　　(2) ?MOPS(Millions of Operations Per Second)，每秒执行百万操作数。这个指标的问题是什么是一次操作。通常操作包括CPU操作外，还包括地址计算、DMA访问数据传输、I/O操作等。一般说MOPS越高意味着乘积-累加和运算速度越快。　　(3) ?MFLOPS(Million Floating Point Operations Per Second)。这是衡量浮点DSP芯片的重要指标。例如TMS320C31在主频为40 MHz时，处理能力为40MFLOPS，TMS320C6701在指令周期为6 ns时，单精度运算可达GFLOPS。 　　 图1-2 处理时间、采样时间、等待时间关系图 　　对于图1-1中有限冲击响应滤波器(FIR)来说，要使其处理是实时的，就必须在采样时间内完成式(1-1)的计算，这样的计算量通常来说都是相当大的。　　数字信号处理器是专门为完成数字信号处理任务而优化设计的，因此其实时处理数据的能力也是独一无二的。 1.2.6 数字信号处理算法实现的途径　　数字信号处理的实现方法有多种，大体可以分为基于PC和非基于PC的两种。　　基于PC的实现方法可以说是通过软件来实现的。例如，我们在个人电脑上常用的MP3播放器就是通过软件来实现MP3格式的音频文件解压缩的，而这过程是通过在个人电脑上运行的软件来实现的。　　非基于PC的实现方法可以说是通过硬件来实现的。例如，FPGA(现场可编程门阵列)、ASIC (专用集成电路)以及专用的和通用的DSP，都可以用来实现DSP算法。 　　用FPGA(现场可编程阵列)实现DSP的各种功能实质上是采用了一种硬连接逻辑电路，但由于FPGA具有现场可编程能力，允许根据需要迅速重新组合基础逻辑来满足使用要求，因而更加灵活，而且比通用DSP芯片具有更高的速度。一些大的公司如Xilinx、Altera也正把FPGA产品扩展到DSP的应用中去。值得一提的是Xilinx在2004年9月成立了DSP部，2005年又加大对DSP研发的投入。 　　ASIC系统是为某种应用目的专门设计的系统。通常用于数字信号处理的ASIC系统只涉及一种或一种以上自然类型数据的处理，例如音频、视频、语音的压缩和解压、调制/解调等。其内部由基本DSP运算单元构建，包括FIR、IIR、FFT、DCT、卷积码的编解码器及RS编解码器等。其可应用于计算复杂密集、数据量、运算量都很大的场合，但成本较高。　　通用可编程DSP芯片是目前使用最多的数字信号处理器件。其特点本书将予以详细讨论。 　　1.3.1 DSP处理器的结构特点　　DSP处理器是专门用来进行高速数字信号处理的微处理器，其设计的着眼点是要求速度快、处理