应电12级DSP第一章概论.ppt

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1、DSPDSP原理与应用原理与应用 应电应电1212级级 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用 2 2 n n 张松林张松林 n n 实字实字4 4号楼号楼502502 n n n n 1346224003013462240030 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用 3 3 n n 前导课程前导课程: :高等数学高等数学, ,单片机原理单片机原理, , 信号与系信号与系 统统, ,数字信号处理等数字信号处理等 n n 理论教学：理论教学：4040学时学时 n n 实验：实验：2020学时学时 第一章：绪论 应

2、用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用 4 4 n n DSPDSP与与DSPDSP技术技术 DSPDSP(Digital (Digital Signal Signal Processing)-Processing)-数字信号处理数字信号处理 的理论和方法。的理论和方法。 DSPDSP(Digital (Digital Signal Signal Processor)-Processor)-用于数字信号处用于数字信号处 理的可编程微处理器。理的可编程微处理器。 DSPDSP技术技术(Digital Signal Process)-(Digital Signal Proc

3、ess)-是利用专门或是利用专门或 通用数字信号处理芯片，通过数字计算的方法对信通用数字信号处理芯片，通过数字计算的方法对信 号进处理的方法与技术。号进处理的方法与技术。 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用 5 5 处理器的发展方向处理器的发展方向 n n 上个世纪上个世纪7070年代，大规模集成电路的发展年代，大规模集成电路的发展 导致了微处理器的产生导致了微处理器的产生 n n GPPGPP（General-Purpose ProcessorGeneral-Purpose Processor） n n MCUMCU（Single Chip Mic

4、rocomputerSingle Chip Microcomputer） n n （Micro Controller Unit Micro Controller Unit ） n n DSPDSP（Digital Signal ProcessorDigital Signal Processor） 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用 6 6 l l 信息化的基础是数字化信息化的基础是数字化 l l 数字化的核心技术之一是数字信号处理数字化的核心技术之一是数字信号处理 l l 数字信号处理的任务，特别是实时处理的任务数字信号处理的任务，特别是实时处理的任

5、务 ，在很大程度上需要由，在很大程度上需要由DSPDSP器件或以器件或以DSPDSP为核为核 心的心的ASICASIC（专用集成电路）来完成（专用集成电路）来完成 l l DSPDSP技术已成为人们日益关注的并得到迅速发技术已成为人们日益关注的并得到迅速发 展的前沿技术展的前沿技术 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用 7 7 移动通信系统移动通信系统 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用 8 8 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用 9 9 手机已不仅仅是通话的工具手

6、机已不仅仅是通话的工具 4G 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用1010 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用1111 VOIPVOIP VoIP（Voice over Internet Protocol ）简而言之就是将模拟声音讯号 (Voice)数字化，以数据封包(Data Packet)的型式在 IP 数据网络 (IP Network)上做实时传递。 VoIP最大 的优势是能广泛地采用Internet和全 球IP互连的环境，提供比传统业务 更多、更好的服务。 通话质量受到网络好坏的影 停电时候无法使用

7、清晰度与传统的固话有差距 存在被偷听偷录的风险 VoIP是一种以IP电话为主，并推出相应的增值 业务的技术。 VoIP最大的优势是能广泛地采 用Internet和全球IP互连的环境，提供比传统 业务更多、更好的服务。VoIP相对比较便宜。 为什么？ VoIP电话不过是互联网上的一种应 用。网络电话不受管制。因此，从本质上说， VoIP电话与电子邮件，即时讯息或者网页没有 什么不同，它们均能在经过了互联网连接的机 器间进行传输。这些机器可以是电脑，或者无 线设备，比如手机或者掌上设备等等。 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用1212 HFCHFC（Hy

8、brid Fiber-CoaxialHybrid Fiber-Coaxial） 综合数字服务宽带网接入技术综合数字服务宽带网接入技术 HFC即Hybrid FiberCoaxial的缩写，是光纤 和同轴电缆相结合的混合网络。HFC通常由 光纤干线、同轴电缆支线和用户配线网络三 部分组成，从有线电视台出来的节目信号先 变成光信号在干线上传输；到用户区域后把 光信号转换成电信号，经分配器分配后通过 同轴电缆送到用户。它与早期CATV同轴电缆 网络的不同之处主要在于，在干线上用光纤 传输光信号，在前端需完成电光转换，进 入用户区后要完成光电转换。 HFC的主要特点是：传输容量大，易实 现双向传输，从

9、理论上讲，一对光纤可同时 传送150万路电话或2000套电视节目；频率 特性好，在有线电视传输带宽内无需均衡； 传输损耗小，可延长有线电视的传输距离， 25公里内无需中继放大；光纤间不会有串音 现象，不怕电磁干扰，能确保信号的传输质 量。 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用1313 ADSLADSL （Asymmetric Digital Subscriber Line)Asymmetric Digital Subscriber Line) 非对称的数字用户线非对称的数字用户线 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理

10、及应用1414 数字照相机数字照相机 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用1515 数字相机框图 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用1616 汽车多媒体系统汽车多媒体系统 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用1717 存储器存储器 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用1818 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用1919 家庭影院家庭影院 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业

11、DSPDSP原理及应用原理及应用2020 飞机驾驶模拟器飞机驾驶模拟器 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用2121 全球定位系统全球定位系统（GPSGPS） 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用2222 雷达雷达/ /声纳声纳 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用2323 巡航导弹巡航导弹 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用2424 F117F117发射激光制导灵巧炸弹发射激光制导灵巧炸弹 第一章：绪论 应用电子技术专业应用

12、电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用2525 美国海军美国海军EP-3EP-3电子侦察机电子侦察机 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用2626 n n 20012001年年4 4月月1 1日，美国一架海军日，美国一架海军EP-3EP-3侦察机在中国侦察机在中国 海南岛东南海域上空活动，中方两架军用飞机对海南岛东南海域上空活动，中方两架军用飞机对 其进行跟踪监视。上午其进行跟踪监视。上午9 9时时0707分，当中方飞机在海分，当中方飞机在海 南岛东南南岛东南104104公里处飞行时，美机突然向中方飞机公里处飞行时，美机突然向中方飞机 转向，其机

13、头和左翼与中方一架飞机相撞，致使转向，其机头和左翼与中方一架飞机相撞，致使 中方飞机坠毁，飞行员王伟失踪。美机未经中方中方飞机坠毁，飞行员王伟失踪。美机未经中方 允许，进入中国领空，并于允许，进入中国领空，并于9 9时时3333分降落在海南岛分降落在海南岛 陵水机场。陵水机场。 n n 具体见具体见相关资料相关资料 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用2727 20012001年年4 4月月9 9日，美国间谍卫星拍摄日，美国间谍卫星拍摄 的陵水机场的照片的陵水机场的照片 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用28

14、28 图像识别 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用2929 图像鉴别 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用3030 还可以举出很多例子还可以举出很多例子 l l 医院用的医院用的B B超、超、CTCT、核磁共振、核磁共振 l l 卫星遥感遥测卫星遥感遥测 l l 天气预报、地震预报、地震探矿天气预报、地震预报、地震探矿 l l 风洞试验风洞试验 l l 数字化士兵、数字化战争数字化士兵、数字化战争 l l l l DSPDSP的应用领域取决于设计者的想象空的应用领域取决于设计者的想象空 间间 第一章：绪论 应

15、用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用3131 数字化决定未来数字化决定未来 l l 程控交换机取代模拟交换机程控交换机取代模拟交换机 l l GSMGSM和和CDMACDMA取代模拟移动通信系统取代模拟移动通信系统 l l 数字相机普及，胶卷行业和洗印业数字相机普及，胶卷行业和洗印业 l l 数字化电视将取代模拟电视数字化电视将取代模拟电视 . . . . l l 从根本上说，以计算机为中心的技术革命正从根本上说，以计算机为中心的技术革命正 在改变着工业、农业、科学技术、教育、国在改变着工业、农业、科学技术、教育、国 防的面貌，正在改变人们的生活习惯乃至思防的面貌，正

16、在改变人们的生活习惯乃至思 维习惯维习惯 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用3232 信号处理的发展信号处理的发展 现代信号处理的标志现代信号处理的标志 傅立叶变换（傅立叶变换（1919世纪初叶）世纪初叶） 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用3333 信号处理的发展信号处理的发展 信号分析信号分析：加深对信号特性的了解加深对信号特性的了解 例例： a. a. 用频谱仪分析信号，了解其频谱分用频谱仪分析信号，了解其频谱分 布、噪声、杂散等布、噪声、杂散等 b. b. 技术监督部门用以检查商品质量的技术监督部门

17、用以检查商品质量的 各种手段各种手段 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用3434 信号处理的发展信号处理的发展 信号处理：信号处理：改变信号的某些性能改变信号的某些性能 例例： a. a. 信号的编码信号的编码/ /解码解码, ,调制调制/ /解调解调, ,压压 缩缩/ /解压解压, ,扩频扩频/ /解扩等解扩等 b. b. 电视信号的调制是信号处理的杰电视信号的调制是信号处理的杰 作（调频的伴音副载频，彩色副作（调频的伴音副载频，彩色副 载频，残留边带调制）载频，残留边带调制） 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原

18、理及应用3535 为什么要采用数字信号处理为什么要采用数字信号处理 （1 1）灵活性）灵活性 模拟处理系统模拟处理系统：修改硬件设计，修改硬件设计， 或调整硬件参数。或调整硬件参数。 数字处理系统数字处理系统：改变软件设置。改变软件设置。 例例：模拟滤波器，数字滤波器，模拟滤波器，数字滤波器， 自适应滤波器自适应滤波器 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用3636 为什么要采用数字信号处理为什么要采用数字信号处理 （2 2）精度）精度 模拟处理系统模拟处理系统：元器件精度元器件精度 数字处理系统数字处理系统：A/DA/D的位数和计算的位数和计算 机字长

19、，算法机字长，算法 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用3737 为什么要采用数字信号处理为什么要采用数字信号处理 （3 3）可靠性和可重复性）可靠性和可重复性 模拟系统模拟系统：受环境温度、湿度、噪受环境温度、湿度、噪 声、电磁场等的干扰和影响大声、电磁场等的干扰和影响大 数字系统数字系统：可靠性和可重复性好可靠性和可重复性好 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用3838 可重复性可重复性 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用3939 抗噪声干扰抗噪声干扰 第一章：绪

20、论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用4040 为什么要采用数字信号处理为什么要采用数字信号处理 （4 4）大规模集成）大规模集成 模拟系统模拟系统：尽管已有一些模拟集：尽管已有一些模拟集 成电路，但品种较少、集成度不高成电路，但品种较少、集成度不高 、价格较高、价格较高 数字系统数字系统：DSP DSP 体积小、功能强体积小、功能强 、功耗小、一致性好、使用方便、功耗小、一致性好、使用方便、 性能性能/ /价格比高价格比高 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用4141 模拟信号处理是不可缺少的模拟信号处理是不可缺少的 （

21、5 5）实时性）实时性 模拟系统模拟系统：除开电路引入的延时外：除开电路引入的延时外 ，处理是实时的，处理是实时的 数字系统数字系统：由计算机的处理速度决：由计算机的处理速度决 定定 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用4242 模拟信号处理是不可缺少的模拟信号处理是不可缺少的 （6 6）高频信号的处理）高频信号的处理 模拟系统模拟系统：可以处理包括微波毫米：可以处理包括微波毫米 波乃至光波信号波乃至光波信号 数字系统数字系统：按照奈奎斯特准则的要：按照奈奎斯特准则的要 求，受求，受S/HS/H、A/DA/D和处理速度的限制和处理速度的限制 第一章：绪

22、论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用4343 模拟信号处理是不可缺少的模拟信号处理是不可缺少的 （7 7）模拟与数字信号的转换模拟与数字信号的转换 现实世界的信号绝大多数是模拟的（现实世界的信号绝大多数是模拟的（ 温度、速度、压力等），转换成的电温度、速度、压力等），转换成的电 信号也是模拟的（电流、电压等）。信号也是模拟的（电流、电压等）。 要实现数字处理，就必须进行转换。要实现数字处理，就必须进行转换。 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用4444 DSPDSP信号流图信号流图 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子

23、技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用4545 数字信号处理方案数字信号处理方案 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用4646 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用4747 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用4848 市场对市场对DSPDSP工程师的需求急剧增大工程师的需求急剧增大 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用4949 n n 2. CPU2. CPU、MCUMCU、DSPDSP区别与联系区别与联系 2020世纪世纪

24、7070年代微处理器问世以来，一直沿着年代微处理器问世以来，一直沿着3 3 个方向发展。这三类微处理器各有其特点。虽然个方向发展。这三类微处理器各有其特点。虽然 在技术上不断借鉴和交融，但又有各自不同的应在技术上不断借鉴和交融，但又有各自不同的应 用领域。用领域。 CPUCPU：微型计算机中央处理器。（如：奔腾等）：微型计算机中央处理器。（如：奔腾等） MCUMCU：单片微型计算机（如：单片微型计算机（如MCS-51MCS-51，MCS-96MCS-96等等 ） DSPDSP：可编程的数字信号处理器。：可编程的数字信号处理器。 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应

25、用原理及应用5050 n n 3. DSP3. DSP技术发展的两个领域技术发展的两个领域 n n 理论理论：数字信号处理的理论和方法近年来得到迅速的发：数字信号处理的理论和方法近年来得到迅速的发 展，为各种实时处理的应用提供了方法基础。如：声音图展，为各种实时处理的应用提供了方法基础。如：声音图 像压缩编码，加密解密，调制解调，智能天线。像压缩编码，加密解密，调制解调，智能天线。 n n 应用应用：为了满足市场需求，随着微电子科学与技术的进：为了满足市场需求，随着微电子科学与技术的进 步，步，DSPDSP的性能在迅速提高。如：时钟频率达到的性能在迅速提高。如：时钟频率达到1.1GHZ1.1G

26、HZ； 处理速度每秒处理速度每秒9090亿次，亿次，3232位浮点运算，吞吐率达到位浮点运算，吞吐率达到 2Gbit/s2Gbit/s n n 两者关系两者关系：理论推动了应用，应用促进理论的发展。：理论推动了应用，应用促进理论的发展。 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用5151 n n 4. DSP4. DSP的理论基础的理论基础 n n 它以众多的它以众多的经典理论体系经典理论体系作为自己的理论基础作为自己的理论基础 ，同时它又是，同时它又是新兴学科新兴学科理论基础。理论基础。 n n 经典理论体系：微积分，概率统计，随机过程，经典理论体系：微积

27、分，概率统计，随机过程， 数值分析，网络理论，通信理论，控制论。数值分析，网络理论，通信理论，控制论。 n n 新兴学科：人工智能，模拟识别，神经网络。新兴学科：人工智能，模拟识别，神经网络。 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用5252 n n 5. DSP5. DSP的实现方法的实现方法 PC机软件实现。（ C语言、MATLAB语言等）主要用于DSP算法的模拟与 仿真，验证算法的正确性和性能。优点是灵活方便，缺点是速度较慢。 PC机+专用处理机。专用性强，应用受到很大的限制，不便于系统的独 立运行。 通用单片机（51、96系列等）适用于简单的DSP

28、算法，完成一些不太复 杂的数字信号处理任务，如数字控制等。 专用DSP芯片。（特殊功能：如：FFT、数字滤波、卷积、相关等算法） 这种芯片将相应的信号处理算法在芯片内部用硬件实现，无须进行编程 。处理速度极高，但专用性强，应用受到限制。 通用可编程DSP芯片。具有更加适合于数字信号处理的软件和硬件资源， 可用于复杂的数字信号处理算法，特点是灵活、速度快，可实时处理 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用5353 n n 6. DSP6. DSP系统的特点（与模拟信号处理系统相比）系统的特点（与模拟信号处理系统相比） 接口简单、方便接口简单、方便。电气特性

29、简单，数据流采用标准协议。电气特性简单，数据流采用标准协议。 精度高、抗干扰能力强，稳定性好精度高、抗干扰能力强，稳定性好。仅受量化误差，有限字长影。仅受量化误差，有限字长影 响，信噪比高，器件性能影响小。响，信噪比高，器件性能影响小。 编程方便、易于实现复杂算法编程方便、易于实现复杂算法（含自适应算法）。（含自适应算法）。DSPDSP芯片提供芯片提供 高速计算平台，可实现复杂的信号处理。高速计算平台，可实现复杂的信号处理。 可程控。可程控。当系统的功能和性能发生改变时，不需要重新设计、装当系统的功能和性能发生改变时，不需要重新设计、装 配、调试。如：数字滤波：低通、高通、带通配、调试。如：数

30、字滤波：低通、高通、带通。 软件无线电：不同工作模式电台通信。软件无线电：不同工作模式电台通信。 虚拟仪器：滤波器、频谱仪等。虚拟仪器：滤波器、频谱仪等。 集成方便集成方便。因为。因为DSPDSP芯片内除芯片内除DSPDSP芯片还有一定的外围电路。芯片还有一定的外围电路。 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用5454 1.2 1.2 可编程可编程DSPDSP芯片芯片 n n 1. DSP1. DSP芯片的结构特点芯片的结构特点 （1 1） 改进的哈佛结构改进的哈佛结构 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用555

31、5 （2 2）多总线结构）多总线结构 多总线结构可以保证在一个机器周期内多次多总线结构可以保证在一个机器周期内多次 访问程序空间和数据空间。访问程序空间和数据空间。 如：如：TMS320C54xTMS320C54x内部有内部有P P、C C、D D、E E 4 4条总条总 线线( (每条总线又包括地址总线和数据总线每条总线又包括地址总线和数据总线) )，可以，可以 在一个机器周期内从程序存储器取在一个机器周期内从程序存储器取1 1条指令、从条指令、从 数据存储器读数据存储器读2 2个操作数和向数据存储器写个操作数和向数据存储器写1 1个操个操 作数，大大提高了作数，大大提高了DSPDSP的运行

32、速度。的运行速度。 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用5656 （3 3） 流水线技术流水线技术 DSPDSP处理器流水线技术是将各指令的各个步骤重叠起处理器流水线技术是将各指令的各个步骤重叠起 来执行，而不是一条指令执行完成之后，才开始执行来执行，而不是一条指令执行完成之后，才开始执行 下一条指令。下一条指令。 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用5757 （4 4）多处理单元）多处理单元 DSPDSP内部一般包括多个处理单元，如算术内部一般包括多个处理单元，如算术 逻辑运算单元逻辑运算单元(ALU)(AL

33、U)、辅助寄存器运算单元、辅助寄存器运算单元 (ARAU)(ARAU)、累加器、累加器(ACC)(ACC)及硬件乘法器及硬件乘法器(MUL)(MUL)等。等。 它们可以在一个指令周期内同时进行运算。它们可以在一个指令周期内同时进行运算。 多处理单元结构，特别多处理单元结构，特别适用于大量乘加操适用于大量乘加操 作的矩作的矩阵阵运算、运算、滤滤波、波、FFTFFT、ViterbiViterbi译码译码 等。等。 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用5858 （5 5）指令周期短、功能强）指令周期短、功能强 采用采用4 4 m m NMOSNMOS制造工艺

34、，其运算速度为制造工艺，其运算速度为5MIPS 5MIPS ( (每秒执行百万条指令每秒执行百万条指令) )。 采用亚微米采用亚微米CMOSCMOS制造工艺，其运行速度更快。制造工艺，其运行速度更快。 TMS320C54xTMS320C54x：运行速度可达：运行速度可达100MIPS100MIPS。 TMS320C6203TMS320C6203的时钟为的时钟为300MHz300MHz，运行速度达到，运行速度达到 2400MIPS2400MIPS。 DSPDSP指令功能强大，一条特殊指令可完成十分复指令功能强大，一条特殊指令可完成十分复 杂的功能。如：杂的功能。如：TMS320C54xTMS32

35、0C54x中的中的FIRSFIRS和和LMSLMS指令，分指令，分 别用于系数对称的别用于系数对称的FIRFIR滤波器和滤波器和LMSLMS算法算法。 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用5959 （6 6） 运算精度高运算精度高 早期早期DSPDSP的字长为的字长为8 8位，后来逐步提高到 位，后来逐步提高到1616 位、位、2424位、位、3232位。为防止运算过程中溢出，有位。为防止运算过程中溢出，有 的累加器达到的累加器达到4040位。位。 浮点浮点DSPDSP提供了更大的动态范围，如提供了更大的动态范围，如 TMS320C3xTMS320C3

36、x、TMS320C4xTMS320C4x、ADSP21020ADSP21020等。等。 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用6060 （7 7）丰富的外设）丰富的外设 片内具有主机接口片内具有主机接口(HPI)(HPI)， 直接存储器访问控制器直接存储器访问控制器(DMAC)(DMAC)， 外部存储器扩展口，外部存储器扩展口， 串行通信口，串行通信口， 中断处理器，中断处理器， 锁相环时钟产生器锁相环时钟产生器 测绘访问口（实现符合测绘访问口（实现符合IEEE 1149.1IEEE 1149.1标准在片仿真）标准在片仿真） 第一章：绪论 应用电子技术专

37、业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用6161 （8 8）功耗低）功耗低 一般一般DSPDSP芯片功耗为芯片功耗为0.50.54W4W。 采用低功耗技术的采用低功耗技术的DSPDSP芯片只有芯片只有0.1W0.1W，（电池，（电池 供电）供电） 如：如：TMS3205510TMS3205510仅仅0.25mW0.25mW，特别适用于便携，特别适用于便携 式数字终端。式数字终端。 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用6262 DSPDSP最重要的特点：最重要的特点： 特殊的特殊的内部结构内部结构、强大的、强大的信息处理能力信息处理能力及较及较

38、 高的高的运行速度运行速度。 DSPDSP芯片是高性能系统的核心芯片是高性能系统的核心: : DSPDSP能实时处理大量数据，特别是在能实时处理大量数据，特别是在声音声音 、图像、图像等不允许时间延迟领域的应用十分理想。等不允许时间延迟领域的应用十分理想。 如：如：DSPDSP已成了全球已成了全球70%70%数字电话的数字电话的“ “心脏心脏” ” ，同时，同时DSPDSP在网络领域也有广泛的应用。在网络领域也有广泛的应用。 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用6363 n n 2. DSP2. DSP芯片的分类芯片的分类 （1 1） 按用途分类按用途

39、分类 通用型通用型DSPDSP芯片（芯片（本课程主要讨论的芯片）本课程主要讨论的芯片） 一般指可以用指令编程的一般指可以用指令编程的DSPDSP芯片，适合普通的芯片，适合普通的DSPDSP应应 用，如用，如TITI公司的一系列公司的一系列DSPDSP芯片属于通用型芯片属于通用型DSPDSP芯片。芯片。 专用型专用型DSPDSP芯片芯片 为特定的为特定的DSPDSP运算而设计，如数字滤波、卷积和运算而设计，如数字滤波、卷积和FFTFFT等等 ，通过加载数据、控制参数或在管脚上加控制信号的方，通过加载数据、控制参数或在管脚上加控制信号的方 法使其具有有限的可编程能力。如法使其具有有限的可编程能力。

40、如MotorolaMotorola公司的公司的 DSP56200DSP56200。 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用6464 n n 2. DSP2. DSP芯片的分类芯片的分类 （2 2） 按数据格式分按数据格式分 定点定点 DSPDSP 数据以定点格式工作的数据以定点格式工作的DSPDSP芯片称为定点芯片称为定点DSPDSP芯片，该芯片简单、成本芯片，该芯片简单、成本 较低。两种基本表示方法：较低。两种基本表示方法： 整数表示方法：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。主要用于控制操作、地址计算和其他非信号处理的应用。

41、 小数表示方法：小数表示方法：主要用于数字和各种信号处理算法的计算中。主要用于数字和各种信号处理算法的计算中。定点表示并不定点表示并不 意味着一定是整数表示意味着一定是整数表示。 浮点浮点 DSPDSP 数据以浮点格式工作的数据以浮点格式工作的DSPDSP芯片称为浮点芯片称为浮点DSPDSP芯片，该芯片运算精度高芯片，该芯片运算精度高 、运行速度快。、运行速度快。 浮点数在运算中，表示数的范围由于其指数可自动调节，因此可避免数浮点数在运算中，表示数的范围由于其指数可自动调节，因此可避免数 的规格化和溢出等问题。但浮点的规格化和溢出等问题。但浮点DSPDSP一般比定点一般比定点DSPDSP复杂，

42、成本较高。复杂，成本较高。 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用6565 n n 3. DSP3. DSP芯片芯片的发展及趋势的发展及趋势 （1 1） DSPDSP芯片的发展历程芯片的发展历程 19781978年年 第一片第一片DSPDSP诞生诞生S2811(MicrosystemsS2811(Microsystems 公司公司AMIAMI子公司子公司) ) 19861986年以来得到突飞猛进的发展。年以来得到突飞猛进的发展。 现今：生产现今：生产DSPDSP厂家厂家8080多个，品种多个，品种300300多种。多种。 TITI公司市场份额：公司市场份

43、额：60%60%；ADAD公司市场份额：公司市场份额：15%15% ； MotorolaMotorola市场份额：市场份额：10%10%；LucentLucent市场份额：市场份额：5%5% ； 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用6666 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用6767 ANALOG DEVICESANALOG DEVICES AND AND INTELINTEL TO TO DEVELOP DIGITAL SIGNAL DEVELOP DIGITAL SIGNAL PROCESSING TEC

44、HNOLOGYPROCESSING TECHNOLOGY SANTA CLARA, Calif. (Feb. 3, 1999) - Intel SANTA CLARA, Calif. (Feb. 3, 1999) - Intel Corporation and Analog Devices, Inc. Corporation and Analog Devices, Inc. announced today that they have signed announced today that they have signed a joint development agreement to a

45、joint development agreement to design a Digital Signal Processing (DSP) design a Digital Signal Processing (DSP) core architecture, which will result in a core architecture, which will result in a fixed-point, low-power DSP core ideal fixed-point, low-power DSP core ideal for processing for processi

46、ng video, image, voice and video, image, voice and data in emerging embedded data in emerging embedded communications and internet communications and internet appliancesappliances . . 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用6868 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用6969 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPD

47、SP原理及应用原理及应用7070 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用7171 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用7272 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用7373 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用7474 （2 2） TITI公司公司DSPDSP芯片简介芯片简介 第一代第一代：TMS32010TMS32010及其系列产品（及其系列产品（19821982年）年） 第二代：第二代：TMS32020TMS32020

48、、TMS320C25/C26/C28TMS320C25/C26/C28 第三代：第三代：TMS320C30/C31/C32TMS320C30/C31/C32， 第四代第四代：TMS320C40/C44TMS320C40/C44， 第五代第五代：TMS320C50/C51/C52/C53/C54TMS320C50/C51/C52/C53/C54和集和集 多个多个DSPDSP于一体的高性能于一体的高性能DSPDSP芯片芯片 TMS320C80/C82TMS320C80/C82等等 第六代第六代：TMS320C62x/C67xTMS320C62x/C67x等。等。 第一章：绪论 应用电子技术专业应用电子技术专业DSPDSP原理及应用原理及应用7575 （3 3）国内国内DSPDSP的发展的发展概况概况 19831983年引进（年引进（TMS32010TMS32010） 我国我国DSPDSP产品主要来自海外。产品主要来自海外。TITI公司的产品约占国公司的产品约占国 内内DSPDSP市场的市场的90%90%，其余为，其余为LucentLucent、ADAD、MotorolaMotorola