DSP技术原理及应用教程.ppt

DSP原理及应用 吉林农业大学 教材 刘艳萍主编 北京航空航天大学出版社 内容 第1章 绪论 第2章 TMS320C54x的结构原理 第3章 TMS320C54x硬件系统设计 第4章 TMS320C54x指令系统 第5章 TMS320C54x的软件开发与设计 第1章绪论 DSP有两种理解： 1.1 数字信号处理 数字信号处理系统的一般设计过程 1.2 数字信号处理器—DSP DSP:是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。 1.2 数字信号处理器--DSP主要特点续 1.2 数字信号处理器--DSP主要特点续 1.2 数字信号处理器--DSP的分类 ⑴按基础特性分：DSP芯片的工作时钟（主频）和指令类型 1.2 数字信号处理器--DSP的分类 ⑵ 按数据格式分：DSP对数据的处理有两种格式：定点数据格式和浮点数据格式。 1.2 数字信号处理器--DSP的选择 选择DSP芯片时应考虑如下几个因素： 1.3 定点DSP的数据格式 在定点DSP中，数据采用定点表示方法，定点表示并不意味着就一定是整数表示。 它有两种基本表示方法：整数表示方法和小数表示方法。 整数表示方法主要用于控制操作、地址计算和其他非信号处理的应用。 小数表示方法则主要用于数字和各种信号处理算法的计算中。 1.3 定点DSP的数据格式 - 定点数的Q表示法 定点数最常用的是Q表示法，或Qm.n表示法。m表示数的2补码的整数部分；n表示数的2补码的小数部分；S为符号位；数的总字长为m+n+1位。表示数的整数范围为（-2m ~2m-1)，小数的最小分辨率为2-n 。 1.3 定点DSP的数据格式 - 定点数格式的选择 定点格式表示数的范围和数据的精度是确定的。表示数的范围越大，数据的精度越低，也就是说，数的范围与精度是一对矛盾。对16位的数据来说，动态范围最大的格式为整数Q15.0，精度（或分辨率）最高的格式为Q.15。 1.3 定点DSP的数据格式 - 定点格式数据的转换 有2种转换的方法： 1.4 DSP芯片的发展及应用 – 发展 1.4 DSP芯片的发展及应用-应用 ⑴信号处理系统：数字滤波（FIR\IIR）、自适应滤波器、快速付立叶变换、相关运算、谱分析、卷积、加窗、波形产生等。 ⑵通信：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、波形产生等。 ⑶语音：语音编码、语音合成、语音识别、语音增强、语音邮件、语音存储等。 ⑷图形/图像：二维/三维图形处理、图像压缩与传输、图像增强、动画、机器人视觉等。 ⑸军事：保密通信、雷达处理、声纳处理、导航、导弹制导等。 ⑹仪器仪表：频谱分析、函数发生、锁相环、地震处理等。 ⑺自动控制：引擎控制、声控、自动驾驶、机器人控制、磁盘控制等。 ⑻医疗：助听、超声设备、诊断工具、病人监护等。 ⑼家用电器：高保真音响、音乐合成、音调控制、玩具与游戏、数字电话/电视等。 C2000系列DSP产品规划 1.5 TMS320系列DSP发展概述TMS320LF2407DSP与TMS320C28x DSP的方框图 C5000系列DSP产品规划 TMS320C5000系列特性比较 C6000系列DSP产品规划 第2章TMS320C54x的结构原理 2.1 TMS320C54x的内部结构及主要特性 2.1.2 TMS320C54x的主要特性 ⑴CPU部分 ①先进的多总线结构，具有1条程序存储器总线、3条数据存储器总线和4条地址总线； ②40位算术逻辑单元(ALU)，包括40位的桶形移位寄存器和2个独立的40位的累加器； ③17位乘17位的并行乘法器与一个40位的专用加法器结合在一起，用于单周期乘／累加操作； ④比较、选择和存储单元(CSSU)，用于Viterbi操作(一种通信的编码方式)中的加/比较选择； ⑤指数编码器用于在单周期内计算40位累加器的指数值； ⑥2个地址生成器，包括8个辅助寄存器和2个辅助寄存器算术单元。 (2) 存储器系统 ①具有16位192 K的基本可寻址空间：64 K字程序空间，64 K字数据和64 K字的I/O空间； ②片内的存储器结构及容量根据芯片的型号有所不同(见表2-1) (3) 在片外设和专用电路 ①软件可编程等待状态产生器； ②可编程的存储器体转换逻辑； ③片内的锁相环(PLL)时钟发生器，可采用内部振荡器或外部的时钟源； ④外部总线关断控制电路可用来断开外部数据总线、地址总线和控制信号； ⑤数据总线具有数据保持特性； ⑥可编程的定时器； ⑦直接存储器访问(DMA)控制器； ⑧可与主机直接连接的8位并行主机接口(HPI)，有些产品(见表2-1)还包括：扩展的8位并行主机接口(HPI8)和16位并行主机接口(H