DSP芯片原理与应用-全套PPT课件.pptx

第一章 DSP系统与DSP芯片DSP系统DSP芯片 1.1 DSP系统1.1.1 DSP概述 数字信号处理技术产生于20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术在众多领域得到了广泛的应用。 数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字的形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合所需的信号形式。它以众多学科为理论基础的，它所涉及的范围极其广泛。 数字信号处理的理论和应用是相辅相成的，数字信号处理的实现是理论和应用之间的桥梁。退出 数字信号处理实现过去现在通用计算机：处理速度慢专用计算机：通用性差、价格昂贵单片机：处理速度慢、无法处理复杂的 数字信号专用DSP芯片：用硬件实现特殊算法、 处理速度极高、价格昂贵通用DSP芯片：通用性很强，非常适合于 构成运算速度较高、结构 复杂的系统，具有很好的 应用前景 退出 1.1.2 DSP系统的特点 (1)接口方便。DSP系统与其他数字技术系统相互兼容。(2)编程方便。在开发时可灵活方便地对软件进行修改。(3)性能稳定。受环境温度以及噪声的影响较小。 (4)精度高。16位DSP芯片的数字系统精度可达10-5。 (5)可重复性好。便于测试、调试和大规模生产。 (6)集成方便。DSP系统中的数字部件有高度的规范性，便于大规模集成。 优点：退出 缺点：(1)处理简单的信号时，成本增加。 (2)高速时钟可能会带来高频干扰和电磁辐射等问题，而且，DSP系统消耗的功率也较大。 (3)DSP技术需要有丰富的数学知识，开发和调试工具还不尽完善。 虽然DSP系统存在着一些缺点，但其突出的优点已经使其在通信、雷达、生物医学、工业控制、仪器仪表等许多领域得到越来越广泛的应用。退出 1.1.3 DSP系统的设计过程 退出 1.1.4 DSP的应用 (1)信号处理：如数字滤波、快速傅里叶变换、谱分析等。 (2)自动控制：如工业控制、引擎控制、机器人控制等。 (3)通信：如数字移动电话、调制解调器、数据压缩、可视电话等。(4)语音：如语音的编码、合成、识别、存储等。(5)图形图像。如二维和三维图形处理、图像压缩与传输、机器人视觉等。(6)军事。如保密通信、雷达处理、导航、导弹制导等。 (7)仪器仪表。如频谱分析、函数产生等。 (8)医疗。如助听、超声设备、诊断工具、病人监护等。 (9)家用电器。如高保真音响、音乐合成、音调控制、玩具与游戏等。 退出 1.2 DSP芯片1.2.1 DSP芯片的特点 (1)在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法。 (2)程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据。 (3)具有快速RAM，可通过独立的数据总线同时访问两块芯片。 (4)具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持。 (5)快速的中断处理和硬件I/O支持。 (6)具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器。 (7)可以并行执行多个操作。 (8)流水线操作，取指、译码和执行等操作可以并行执行。 (9)为适应一般系统的开发，片内具有一定容量的闪存(Flash Memory,简写为FLASH),可使得系统的体积更小。退出 1.2.2 DSP芯片的基本结构 (1)哈佛结构:主要特点是将程序和数据分别存储在不同的存储空间中，每个存储器独立编程，独立访问。与两个存储器相对应的是系统中设置了程序总线和数据总线，从而使数据的吞吐率提高了一倍。 (2)流水线操作:处理器可以并行处理2～4条指令。 退出 (3)专用的硬件乘法器：通用微处理器中的乘法指令往往需要多个指令周期，而由于DSP芯片具有专用的硬件乘法器，使得乘法可在一个指令周期内完成，还可以与加法并行进行，即完成一个乘法和加法只需一个指令周期。可见，高速的乘法指令和并行操作大大提高了DSP处理器的性能。(4)特殊的DSP指令：DSP芯片采用了一些特殊指令，这些特殊指令进一步提高了DSP芯片的处理能力。 退出 1.2.3 DSP芯片的分类 (1)按基础特性分类：根据DSP芯片的工作时钟和指令类型来分类。 静态DSP芯片：在某时钟频率范围内的任何时钟频率上，DSP芯片都能正常工作，除计算速度有变化外，没有性能上的下降。 一致性DSP芯片 ：指令集和相应的机器代码及管脚结构相互兼容 的DSP芯片。(2)按数据格式分类：根据DSP芯片工作的数据格式分类。 定点DSP芯片和浮点DSP芯片。 (3)按用途分类分为通用型DSP芯片和专用型DSP芯片。 退出 1.2.3 DSP芯片的选择 选择DSP芯片是非常重要的一个环节。只有选定了DSP芯片才能进