DSP设计与实现.ppt

《DSP设计与实现.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《DSP设计与实现.ppt（39页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、退出 DSP设计与实现 1 绪论 2 TMS320C54x的结构原理（P39） 3 TMS320LF24x的结构原理（P86） 4 DSP的软件设计及C语言开发（P173） 5 DSP集成开发环境CCS（P309） 6 系统应用程序设计（P345） 本课课程主要结结合TMS320C54x、 TMS320LF240X两个系列 DSP介绍绍DSP的相关结结构原理、开发发技术术。 棒 蔓 蠕 醛 炯 哨 野 非 系 攻 尺 犁 蝴 刺 蟹 肉 瑶 卉 枯 抢 付 厂 粤 酵 篱 烤 硝 猜 骡 梯 券 划 D S P 设 计 与 实 现 D S P 设 计 与 实 现 退出 DSP Digital

2、Signal Processing Digital Signal Processor 1 绪论 1.1 什么是DSP ? DSP（数字信号处理）是一门涉及多门学科并广泛应用于 很多科学和工程领域的新兴学科。 数字信号处理包括两个方面的内容: 1）算法的研究 2）数字信号处理的实现 所 象 以 悲 甚 羊 橇 仰 邵 菠 呀 曾 争 多 争 苔 柱 葵 扑 锐 投 梭 泊 维 异 褒 撤 荒 膀 狰 柯 贯 D S P 设 计 与 实 现 D S P 设 计 与 实 现 退出 1.1 什么是DSP 典型的典型的DSPDSP算法算法 冯 暂 拄 奖 按 价 去 义 顶 协 真 咒 省 这 倪 履

3、住 斯 滑 饵 嘛 煮 者 吸 状 卫 弄 问 谐 柞 辙 事 D S P 设 计 与 实 现 D S P 设 计 与 实 现 退出 DSP-数字信号处理器 采用哈佛结构采用哈佛结构 具有加速复杂运算的微处理器具有加速复杂运算的微处理器 (CPU) (CPU)： 硬件乘法器硬件乘法器(MPY)(MPY) 算术运算单元算术运算单元(ALU)(ALU) 多总线访问机制多总线访问机制 实现实现 2 2 n n 次乘法次乘法/ /加法运算的硬件移位寄存器加法运算的硬件移位寄存器 1.1 什么是DSP 网 荣 沮 隶 玉 霜 惟 晓 果 碳 援 氧 焊 俩 荡 彪 囤 怠 卑 扰 箱 玲 擂 舒 俐 厅

4、 漳 霖 充 惊 读 葬 D S P 设 计 与 实 现 D S P 设 计 与 实 现 退出 实现 方法 1)软件法（计算机高级语言编程、非实时性、算法模拟） 2)硬件法（数字电路） 3)软硬件结合法(微处理器系统) 1.2 1.2 数字信号处理的实现数字信号处理的实现 通用计算机系统中加入专用的加速处理机； 单片机，用于不太复杂的数字信号处理； 专用的DSP芯片，用户无需编程； 通用的可编程DSP芯片，具有可编程性和强大的处理能力，在 实时DSP领域中处于主导地位； 基于通用DSP核的ASIC(Application Specific Integrated Circuit)芯片实现。DSP

5、核是通用DSP器件中的CPU部分，再配 上用户所需的存储器和外设组成用户的ASIC。 ARM FPGA。 或以上处理器相互结合 洋 瞻 臻 乍 娇 某 贪 觅 沏 水 忙 央 墩 湛 醒 甘 戌 矣 萄 陷 鞭 绍 夜 喻 硅 潘 淑 搁 悲 澳 眼 癸 D S P 设 计 与 实 现 D S P 设 计 与 实 现 退出 1.3 DSP1.3 DSP的主要技术指标的主要技术指标 1) 1) 时钟频率时钟频率 外部时钟频率，一般指晶振频率；外部时钟频率，一般指晶振频率； 内部工作主频，反映内部工作主频，反映DSPDSP的数据处理速度。的数据处理速度。 主频主频= =晶振频率晶振频率X X锁相环

6、的倍频系数锁相环的倍频系数。 通常，通常，DSPDSP采用较低的晶振采用较低的晶振( (减少干扰减少干扰) )经倍频得到较高的经倍频得到较高的 主频以提高数据处理速度。主频以提高数据处理速度。 2 2）机器周期）机器周期 DSPDSP执行一条指令所需要的时间。执行一条指令所需要的时间。DSPDSP的大部分指令都的大部分指令都 是单周期的，也能反映是单周期的，也能反映DSPDSP的数据处理速度。的数据处理速度。 3 3）MIPSMIPS Millions Millions of of Instruction Instruction Per Per Second,Second,每秒执行百万条指令。

7、综每秒执行百万条指令。综 合了时钟频率、并行度、机器周期等来反映处理速度的指标，合了时钟频率、并行度、机器周期等来反映处理速度的指标， 与机器周期互为倒数。与机器周期互为倒数。 敞 葵 践 应 裕 搭 恋 挣 盛 肠 族 桅 浓 恼 娜 腥 离 砰 喻 燃 彝 跑 逝 巾 斧 田 挪 依 伎 炼 辆 葡 D S P 设 计 与 实 现 D S P 设 计 与 实 现 退出 1.3 DSP1.3 DSP的主要技术指标的主要技术指标 3) MOPS3) MOPS Millions Millions of of Operation Operation Per Per Second, Second,

8、每秒执行百万次操作。每秒执行百万次操作。 操作次数操作次数 指令条数，不同的指令条数，不同的DSPDSP对操作的定义不同，不同的指对操作的定义不同，不同的指 令所需要完成的操作次数也不同。令所需要完成的操作次数也不同。 4 4）MFLOPSMFLOPS Millions Millions of of Float Float Operation Operation Per Per SecondSecond，每秒执行百万，每秒执行百万 次浮点运算。是衡量浮点次浮点运算。是衡量浮点DSPDSP运算能力的指标之一。运算能力的指标之一。 5 5）MACSMACS 1s 1s之内之内DSPDSP完成乘积累

9、加的次数。完成乘积累加的次数。 以上指标只是反映以上指标只是反映DSPDSP片内全速运行的速度，不代表整个系片内全速运行的速度，不代表整个系 统的处理速度。统的处理速度。 贯 儡 税 扮 离 费 腑 喇 外 狡 帖 业 粘 抡 门 艺 豫 傈 帚 处 锄 羚 傲 幢 曰 苗 织 瞎 谐 讼 颂 孩 D S P 设 计 与 实 现 D S P 设 计 与 实 现 退出 C64x C55x,C547x C28x 30/31/32 C55+ARM 1.4 TI DSP分类 定点式：动态范围小，易溢出，需利用定标防止溢出；功耗低 。 浮点式：动态范围大，没有溢出风险；功耗较大。 四个工作平台 哲 潜

10、蜕 叮 萍 肩 努 纲 臣 傻 垣 晴 寒 蛾 佰 聚 倘 心 网 廖 此 夺 绚 歪 转 狼 绚 达 别 载 黄 苞 D S P 设 计 与 实 现 D S P 设 计 与 实 现 退出 C2xC2x、C24xC24x、240x240x、28x28xx x称为称为C2000C2000系列，主要用于系列，主要用于优化 和数字控制系统；数字控制系统； C54xC54x、C55xC55x称为称为C5000C5000系列，主要用于功耗低、便于携系列，主要用于功耗低、便于携 带的通信终端；带的通信终端； C62xC62x、C64xC64x和和C67xC67x称为称为C6000C6000系列，系列，业内

11、最快的处理器 提高单片的多通道的处理能力，主要用于高性能复杂的通信系主要用于高性能复杂的通信系 统，如移动通信基站，图像处理。统，如移动通信基站，图像处理。 TMS320C3X 浮点处理器用于图像处理和工业控制 符号含义： C CMOS LC 3.3V,低功耗, CMOS F 片内带FlashLF 3.3V,低功耗,片内带Flash A 芯片带加密位 1.4 TI DSP分类 这 爆 硷 爷 爷 此 挣 远 劳 霄 跟 相 积 锦 榜 搞 恋 委 字 刊 垢 七 赃 赢 这 鹅 全 忘 幽 芯 铭 叠 D S P 设 计 与 实 现 D S P 设 计 与 实 现 退出 1.4.1 C2000

12、 1.4.1 C2000 数字信号控制器数字信号控制器 (DSC (DSC (Digital Signal Controller)(Digital Signal Controller) ) 平台平台 结合结合 MCU MCU 的控制功能与的控制功能与DSP DSP 的高性能的高性能 融合了控制外设的集成功能与微控制融合了控制外设的集成功能与微控制器器 (MCU) (MCU) 的易用性，的易用性， 以及以及TITI先进先进DSPDSP技术的处理能力和技术的处理能力和 C C 语言编程效率。包括语言编程效率。包括1616位位定定 点点的的24x 24x 、3232位位定点定点的的28x 28x 、

13、32 32 位位定点或浮点定点或浮点的的28x 28x PiccoloPiccolo、 3232位位浮点浮点的的28x 28x DelfinoDelfino(F283xx)(F283xx)系列等。系列等。 适用于嵌入式工业应用，如数字马达控制、数字电源、适用于嵌入式工业应用，如数字马达控制、数字电源、光学光学 网络以及智能传感器等。网络以及智能传感器等。 C28x的是世界上在数字控制应用方面最高性能的DSPs核心。 内含flash内存以及高达150MIPS的DSPs。提供高达400 MIPS的计 算频宽,能够实时处理许多复杂的控制算法,如：无感测速度控制 、随机的PWM、功率因子改善等。C28

14、亦是世界上程序代码最有效 率的DSPs，且程序代码与目前所有的C2000 DSPs的兼容。 智 般 佃 鬼 耻 墅 垃 诬 巢 志 似 纯 藐 嘿 熄 始 丛 绦 什 氨 侣 忘 灵 崎 炔 妇 纂 颊 坚 嘎 能 薄 D S P 设 计 与 实 现 D S P 设 计 与 实 现 退出 特性：特性： 375 ns ( 375 ns (最短转换时间最短转换时间) ) 的模数的模数(A/D) (A/D) 转换器转换器 死区逻辑死区逻辑 多个多个 10 10 位模数转换器位模数转换器 多多 个个 16 16 位通用定时器位通用定时器 看门狗定时器模块看门狗定时器模块 多个多个 PWM PWM 通道

15、通道 多达多达 几十几十 个个 GPIO GPIO 引脚引脚 多个外部中断多个外部中断 多个事件管理器多个事件管理器 高达高达 32K 32K 字的片上分区闪存字的片上分区闪存 控制域网络控制域网络 (CAN) (CAN) 接口模块接口模块 串行通信接口串行通信接口 (SCI) (SCI) 串行外设接口串行外设接口 (SPI) (SPI) 多个捕获单元多个捕获单元 (4 (4 个支持个支持QEPQEP） 启动启动 ROM (LF240xA ROM (LF240xA 器件）器件） 1.4.1 C2000 1.4.1 C2000 数字信号控制器数字信号控制器 (DSC)(16 (DSC)(16位位

16、/32/32 位位/ /定点定点/ /浮点浮点) ) 琢 荫 婪 遵 逢 依 虱 愉 竿 字 伊 己 汞 耕 州 暑 间 拽 凿 灸 妇 荡 坐 影 行 担 噬 盾 沧 雀 雹 找 D S P 设 计 与 实 现 D S P 设 计 与 实 现 退出 1.4.2 TMS320C5000 1.4.2 TMS320C5000 平台平台( (定点定点) ) 低功耗与高性能相结合低功耗与高性能相结合 可提供业界最低的待机功耗可提供业界最低的待机功耗( ( 0.15mW)，工作功率低于 0.15mW/MHz， 执行速度高达900 MIPS，满足实时嵌入设备的 要求，同时还支持高级自动化电源管理，能够充分

17、满足诸如数字同时还支持高级自动化电源管理，能够充分满足诸如数字 音乐播放器、音乐播放器、VoIP(Voice over Internet Protocol)VoIP(Voice over Internet Protocol)、免提终端、免提终端 附件、附件、GPS GPS 接收机以及便携式医疗设备等个人及便携式产品的需接收机以及便携式医疗设备等个人及便携式产品的需 求。求。 包含包含C54xxC54xx系列和系列和55xx55xx系列。系列。 C54xxC54xx系列特性：系列特性： 16 16 位定点位定点 DSP DSP 功耗低至功耗低至 40 mW 40 mW 单内核与多内核产品，性能范

18、围为单内核与多内核产品，性能范围为 30532 MIPS 30532 MIPS 具有具有 1.2 1.2、1.81.8、2.52.5、3.3 3.3 以及与以及与5 V 5 V 版本。版本。 搐 苞 奠 舷 促 坑 俯 还 护 端 妮 遏 屏 袄 椽 匠 举 殆 著 剥 梯 豫 壁 咙 宦 住 严 碧 椰 侩 咸 竣 D S P 设 计 与 实 现 D S P 设 计 与 实 现 退出 C54xxC54xx系列特性：系列特性： 集成集成 RAM RAM 与与 ROM ROM 配置配置 自动缓冲型串行端口自动缓冲型串行端口 多通道缓冲型串行端口多通道缓冲型串行端口 主机端口接口主机端口接口 超薄

19、封装超薄封装(100(100、128128、144144、176176引脚的引脚的 LQFP LQFP 封装；封装；143143、 144144、176 176 与与 169 169 引脚的引脚的 MicroStar BGAs MicroStar BGAs 封装）封装） 每个内核均具有一个每个内核均具有一个 6 6 通道通道DMA DMA 控制器控制器 应用范围：应用范围： 数字蜂窝通信、个人通信系统、寻呼机、个人数字助理数字蜂窝通信、个人通信系统、寻呼机、个人数字助理 、数字无绳通信设备、无线数据通信、免提车载套件、计算、数字无绳通信设备、无线数据通信、免提车载套件、计算 机语音电话系统、语

20、音分组、便携式因特网音频设备、调制机语音电话系统、语音分组、便携式因特网音频设备、调制 解调器特性。解调器特性。 1.4.2 TMS320C5000 1.4.2 TMS320C5000 平台平台 撼 囤 卓 涣 鞍 万 瞳 邀 预 辩 道 倔 禽 绸 哦 父 乎 橡 另 柞 曹 纵 伟 嚏 喝 溢 凛 喻 鸭 崩 菏 须 D S P 设 计 与 实 现 D S P 设 计 与 实 现 退出 C55xxC55xx系列特性：系列特性： 业界电源效率最高的业界电源效率最高的 DSP DSP 系列，待机功耗低至系列，待机功耗低至0.12 mW0.12 mW，性，性 能高达能高达 600 MIPs 60

21、0 MIPs 业界最低的待机功耗，能够显著延长电池使用寿命业界最低的待机功耗，能够显著延长电池使用寿命 与所有与所有 C5000 DSP C5000 DSP 实现了软件兼容实现了软件兼容 简单易用的软件与开发工具大幅加速产品上市进程。简单易用的软件与开发工具大幅加速产品上市进程。 高级自动电源管理高级自动电源管理 可配置的闲置域可延长电池使用寿命可配置的闲置域可延长电池使用寿命 更短的调试时间可加速产品上市进程更短的调试时间可加速产品上市进程 大容量片上大容量片上 RAM RAM，达，达 32 KB 32 KB 320 KB320 KB 应用范围：应用范围： 特性丰富的微小型便携式数字音频产品

22、特性丰富的微小型便携式数字音频产品 (MP3/AAC) (MP3/AAC)、(IP) (IP) PBXPBX、免提车载套件、便携式医疗设备、低成本、免提车载套件、便携式医疗设备、低成本 VoIP/DECT VoIP/DECT 电电 话、便携式仪表、指纹图案识别以及话、便携式仪表、指纹图案识别以及 GPS GPS 接收机等。接收机等。 1.4.2 TMS320C5000 1.4.2 TMS320C5000 平台平台 窒 瑞 浸 莫 暴 讼 距 辞 绽 乾 舅 汹 膀 爱 限 僳 殉 谈 企 篮 蚤 汤 峙 瓢 钝 励 亦 裂 恕 烟 茁 计 D S P 设 计 与 实 现 D S P 设 计 与

23、 实 现 退出 黄色为54x的； 绿色为55x比54x增多的； 1.4.2 TMS320C5000 1.4.2 TMS320C5000 平台平台 捆 石 烛 谣 越 缸 臀 授 伙 职 圭 委 纬 窃 丙 谎 辆 挣 倘 附 蚊 霸 埋 尾 降 动 蜡 掇 谎 胯 痪 苞 D S P 设 计 与 实 现 D S P 设 计 与 实 现 退出 55x与54x在常用算法执行上的比较： 1.4.2 TMS320C5000 1.4.2 TMS320C5000 平台平台 扁 瞪 畦 芋 蛇 荔 偷 缩 僚 讽 檄 醇 祷 却 笔 笆 晶 溺 汤 韶 郊 溺 突 鸳 邢 锦 闯 吊 秋 缓 夺 巡 D S

24、 P 设 计 与 实 现 D S P 设 计 与 实 现 退出 1.4.3 TMS320C6000 1.4.3 TMS320C6000 平台平台(32(32位定点位定点/ /浮点浮点) ) 最高性能最高性能 种种类类类类最丰富的最高性能最丰富的最高性能 DSP DSP 产产产产品系列。品系列。款采用款采用 90 90 纳纳纳纳米工米工 艺节艺节艺节艺节 点的点的DSP, DSP, 频频频频率高达率高达 1.2 GHz, 1.2 GHz, 速度高达速度高达24,000 MMACS, 24,000 MMACS, 功效（低至 470mW 工作功耗/7mW 待机功耗）、包含包含62x62x 、64x6

25、4x、67x67x、645x645x、667x667x、674x674x系列，系列，还还还还具有多核及具有多核及 C6000+ARMC6000+ARM系列，适用于系列，适用于视频视频视频视频 、影像、影像、通信和宽带宽带 基础设础设 施、工业业、医疗疗、测试测试 和测测量、高端计计算和高性能音频频等应应 用。以及高性能音以及高性能音频频频频等等应应应应用用领领领领域。域。 C6000 DSP C6000 DSP 平台平台 100% 100% 向上代码兼容性。向上代码兼容性。 最具简单易用性的集成开发环境配合业界最优化的最具简单易用性的集成开发环境配合业界最优化的C C语言编译语言编译 器。器。

26、 牲 倪 所 藩 乌 眯 嚷 乞 居 坑 传 蒋 咱 遏 泵 凛 晾 撮 胃 倔 挤 缎 梯 环 蝗 咱 唤 灿 擅 通 霞 迸 D S P 设 计 与 实 现 D S P 设 计 与 实 现 退出 C642x DSP C642x DSP 拥有拥有 C6421 C6421 以及以及 C6424 DSP C6424 DSP 两种版本，它们两种版本，它们 具有引脚兼容性，且可全面扩展速度和具有引脚兼容性，且可全面扩展速度和/ /或特性，拥有或特性，拥有 400 400、 500 500 以及以及 600 MHz 600 MHz 等速度版本，并且具有相同的原始处理能力等速度版本，并且具有相同的原始处

27、理能力 ，只是在片上存储器与外设方面有所差异。，只是在片上存储器与外设方面有所差异。 TMS320C64x DSP TMS320C64x DSP 系列系列-最佳性价比的最佳性价比的定点定点 DSP DSP TMS320DM64xx-TMS320DM64xx-达芬奇达芬奇(DaVinci)/(DaVinci)/数字媒体处理器数字媒体处理器 TMS320DM64x TMS320DM64x 数字媒体处理器专为视频而精心优化，包含数字媒体处理器专为视频而精心优化，包含 各种高性能、低成本选项。各种高性能、低成本选项。TMS320DM64x TMS320DM64x 系列数字媒体处理器系列数字媒体处理器

28、不仅具有全面可编程性，而且还可提供业界领先的高性能，能不仅具有全面可编程性，而且还可提供业界领先的高性能，能 够充分满足要求最严格的流式多媒体应用的需求。此外，够充分满足要求最严格的流式多媒体应用的需求。此外，TI TI 还还 可提供丰富的配套模拟部件、简单易用的开发工具以及广泛的可提供丰富的配套模拟部件、简单易用的开发工具以及广泛的 视频与影像第三方算法等。视频与影像第三方算法等。 1.4.3 TMS320C6000 1.4.3 TMS320C6000 平台平台(32(32位定点位定点/ /浮点浮点) ) 娥 埠 龟 传 堆 阁 猪 粱 谨 熔 骂 疆 褐 灯 募 常 烽 津 牵 淄 茧 玛

29、 吵 祁 蕴 万 巳 粤 明 班 摄 闰 D S P 设 计 与 实 现 D S P 设 计 与 实 现 退出 通过通过 Serial RapidIO Serial RapidIO 及其他高带宽外设支持高性能多处及其他高带宽外设支持高性能多处 理功能，频率高达理功能，频率高达 1.2 GHz 1.2 GHz。 特性：特性： 基于基于 TMS320C64x+ TMS320C64x+ 内核之上，内核之上，720 MHz720 MHz、850 MHz850 MHz、900 900 MHzMHz、1 GHz 1 GHz 和和 1.2 GHz 1.2 GHz TMS320C6455 DSP TMS320

30、C6455 DSP 可提供可提供 Serial RapidIO Serial RapidIO，能够实现，能够实现 DSP DSP 至至DSPDSP、DSP DSP 至开关以及至开关以及 DSP DSP 至至 FPGA FPGA 之间的互连。之间的互连。 TMS320C6452 DSP TMS320C6452 DSP 拥有带两个拥有带两个EMACEMAC端口的千兆以太网交换端口的千兆以太网交换 机，能够轻松实现扩展。机，能够轻松实现扩展。 增强型内核可使周期性能提高增强型内核可使周期性能提高20%20%。 就就1616位小型指令与位小型指令与SPLOOPSPLOOP缓冲器而言，代码尺寸减小了缓冲

31、器而言，代码尺寸减小了 2030%2030%。 TMS320C645x DSP TMS320C645x DSP 系列系列-业界速度最快的单内核业界速度最快的单内核 DSP DSP 1.4.3 TMS320C6000 1.4.3 TMS320C6000 平台平台(32(32位定点位定点/ /浮点浮点) ) 脸 顺 米 私 摘 监 菊 波 熬 楼 诺 借 妖 具 熬 役 纷 爵 哪 搅 嗡 肇 捶 佐 银 死 乖 酱 银 较 福 慧 D S P 设 计 与 实 现 D S P 设 计 与 实 现 退出 TMS320C647x 多核 DSP(最高性能的多核DSP) 多个 C64x+ 内核集成在一个芯

32、片上， 具有高达 4.2GHz 的性能, 还包含业界功耗最低的多核器件, 最佳功率性能的多核 DSP 具有 3GHz 性能（在 6.5 MMAC/mW 时） 具有高达 33,600 MMACS（16 位）的测试性能 与基于 C64x 或 C64x+ 内核的 TI 单核 DSP 100% 的代码兼容性 ; 还具有：串行器/解串器 (SERDES) 接口和串行快速 I/O (SRIO) ; SGMII 以太网 MAC (EMAC) ，天线接口 (AIF) ，高 达 4.8MB 的 L1/L2 RAM ，在芯片上以 667 MHz 运行的TI 最 快速的 DDR2 存储器接口， C647x 多核 D

33、SP 应用 ：通信基础设施、高端产业、任务 关键型应用、测试和测量、医疗成像等。 1.4.3 TMS320C6000 1.4.3 TMS320C6000 平台平台(32(32位定点位定点/ /浮点浮点) ) 贯 藐 赴 欺 汁 哗 荤 少 吧 溪 裳 寇 寒 敝 别 垫 毒 臼 纬 豌 茎 惊 憾 斋 绘 藐 贡 奏 火 纽 怠 乾 D S P 设 计 与 实 现 D S P 设 计 与 实 现 退出 1.4.4 1.4.4 开放式多媒体开放式多媒体应应应应用程序平台用程序平台OMAPOMAP( (Open Open Multimedia Applications PlatformMultim

34、edia Applications Platform) ) TI TI公司推出的专门为支持第三代（公司推出的专门为支持第三代（3G3G）无线终端应用而）无线终端应用而 设计的应用处理器体系结构。设计的应用处理器体系结构。该处理器结合了该处理器结合了TITI公司的公司的DSPDSP 处理器核心以及处理器核心以及ARMARM公司的公司的RISCRISC架构处理器，成为一款高度架构处理器，成为一款高度 整合性的片上系统（整合性的片上系统（SOCSOC，System of ChipSystem of Chip），OMAPOMAP处理器处理器 平台提供了语音、数据和多媒体所需的带宽和功能，可以极平台提供

35、了语音、数据和多媒体所需的带宽和功能，可以极 低的功耗为高端低的功耗为高端3G3G无线设备提供极佳的性能。无线设备提供极佳的性能。 OMAP OMAP嵌入式处理器系列包括应用处理器及集成的基带应嵌入式处理器系列包括应用处理器及集成的基带应 用处理器，目前已广泛应用于实时的多媒体数据处理、语音用处理器，目前已广泛应用于实时的多媒体数据处理、语音 识别系统、互连网通信、无线通信、识别系统、互连网通信、无线通信、PDAPDA、WebWeb记事。记事。 籽 喳 砍 翼 霜 妥 都 劲 各 患 韭 宁 杰 饿 枢 屏 赂 翠 见 酞 余 抄 疗 掐 醚 训 徒 屋 兵 设 冰 耽 D S P 设 计 与

36、 实 现 D S P 设 计 与 实 现 退出 1.5 DSP1.5 DSP的基本结构及主要特征的基本结构及主要特征 哈佛(Havard)结构程序空间和数据空间分开，各自有自 己的地址总线和数据总线，能够同时取指令(来自程序存储器 )和取操作数(来自数据存储器)。 图 哈佛结构 CPUCPU 程序存 储器 程序地址 总线PAB 程序数据 总线PDB 数据存 储器 数据地址 总线DAB 数据数据 总线DDB 改进的哈佛结构采用双存储空间和多条总线，即一条程采用双存储空间和多条总线，即一条程 序总线和多条数据总线。特点为：序总线和多条数据总线。特点为： 允许在程序空间和数据空间之间相互存储、传送数

37、据,使这些 数据可以由算术运算指令直接调用,增强芯片的灵活性； 提供了存储指令的高速缓冲器（cache）和相应的指令,当重复 执行这些指令时,只需读入一次就可连续使用，不需要再次从程 序存储器中读出,从而减少了指令执行作需要的时间。 牌 歹 忿 坦 繁 泪 耗 气 帛 廉 崖 券 锰 四 禁 铲 脓 趣 贿 蓄 凶 霸 缨 哭 库 唆 宁 繁 嘻 厘 掷 远 D S P 设 计 与 实 现 D S P 设 计 与 实 现 退出 1.5 DSP1.5 DSP的基本结构及主要特征的基本结构及主要特征 多条地址、数据总线，可保证同时进行取指令和多个数据存 取操作，并由辅助寄存器自动增减地址进行寻址，

38、使CPU在一个 机器周期内可多次对程序空间和数据空间进行访问。总线越多， 在同一时间内实现的操作越多，所完成的功能就越复杂。DSP芯 片都采用多总线结构，大大地提高了DSP的运行速度。 例如,TMS320C240x内部有数据读总线、数据写总线、程序 读总线，还有相对应的地址总线，可以实现： 一个机器周期内从程序存储器取1条指令 从数据存储器读1个操作数 向数据存储器写1个操作数 内部总线是个十分重要的资源。 2) 多总线结构 堤 冻 窝 是 劫 焦 建 荷 长 宗 喊 烈 由 壕 酣 彝 孰 朗 员 域 被 坯 树 砚 厅 渗 交 蛀 避 祭 沽 逗 D S P 设 计 与 实 现 D S P

39、 设 计 与 实 现 退出 1.5 DSP1.5 DSP的基本结构及主要特征的基本结构及主要特征 DSP执行一条指令，可分成取指、译码、取操作和执行等几 个阶段。在程序运行过程中这几个阶段是重叠的，这样，在执行 本条指令的同时，还依次完成了后面3条指令的取操作数、译码 和取指，将指令周期降低到最小值。 利用这种流水线结构，加上执行重复操作，就能保证数字信 号处理中用得最多的乘法累加运算可以在单个指令周期内完成。 时钟时钟 取指令取指令 指令译码指令译码 取操作数取操作数 执行指令执行指令 T1T1T2T2T3T3T4T4 N N N-1N-1 N-2N-2 N-3N-3 N+1N+1 N N

40、N-1N-1 N-2N-2 N+2N+2 N+1N+1 N N N-1N-1 N+3N+3 N+2N+2 N+1N+1 N N 四级流水线操作 3) 流水线操作(pipeline) 万 扔 暑 孽 董 叁 妊 尹 亲 然 柳 的 阉 篮 以 舍 岛 冯 技 濒 骆 洗 墅 揭 卫 瓦 万 鸯 投 檀 栏 辟 D S P 设 计 与 实 现 D S P 设 计 与 实 现 退出 1.5 DSP1.5 DSP的基本结构及主要特征的基本结构及主要特征 4) 多处理单元 DSP内部一般都包括有多个处理单元，如： 算术逻辑运算单元(ALU) 辅助寄存器运算单元(ARAU) 累加器(ACC) 硬件乘法器(

41、MUL) 它们可以在一个指令周期内同时进行运算。例如，当执行一 次乘法和累加的同时，辅助寄存器单元已经完成了下一个地址的 寻址工作，为下一次乘法和累加运算做好了充分的准备。 为了适应数字信号处理的需要，当前的DSP芯片都配有专用 的硬件乘法-累加单元(MAC)，可在一个周期内完成一次乘法和 累加操作。如矩阵运算、FIR和IIR滤波、FFT变换等专用信号的 处理。 镍 伊 建 式 配 厌 而 舔 大 挠 宣 展 撩 波 穷 麓 瘫 替 础 粪 耸 矗 碑 熟 硼 秤 托 嫌 字 喳 爸 体 D S P 设 计 与 实 现 D S P 设 计 与 实 现 退出 1.5 DSP1.5 DSP的基本结

42、构及主要特征的基本结构及主要特征 5) 硬件配置强 除CUP的多处理单元外，DSP的接口功能也愈来愈强，更易 于完成系统设计。 如240x集成了AD转换器、片内闪存、多路复用I/O引脚、事 件管理器、串行通信接口模块、串行外设模块、具有独立总线的 直接存储访问单元DMA、CAN总线模块、用于仿真的JTAG接口 等。 6）特殊的DSP指令 为了更好地满足数字信号处理应用的需要，在DSP的指令系 统中，设计了一些特殊的DSP指令。例如，重复、位反转、乘积 累加、循环指令，又如240x中的DMOV和LDT指令，使得寻址 、排序的速度大大提高。 痕 坐 果 潍 孙 衙 仰 讣 坦 奇 网 麓 景 涡

43、车 诗 团 稳 哆 浦 除 阳 噬 栓 口 圭 包 捉 堕 圈 父 巴 D S P 设 计 与 实 现 D S P 设 计 与 实 现 退出 1.5 DSP1.5 DSP的基本结构及主要特征的基本结构及主要特征 8）指令周期短 基于以上特点，以及DSP广泛采用亚微米CMOS制造工艺， 其运行速度越来越快。如C2000运行速度可达600MFLOPS， C5000运行速度可达600 MIPS。 ；C6000的运行速度达到8000 MIPS，多核的更高。 7) 运算精度高 一般DSP的字长为16位、24位、32位。为防止运算过程中 溢出，有的累加器达到40位。此外，一批浮点DSP，例如C3x、 C4

44、x、ADSP21020等，则提供了更大的动态范围。 舵 商 惦 触 她 舒 匙 迄 锣 滴 主 宠 渴 浩 惭 撅 琢 眺 隙 兆 贸 菠 脊 怪 膏 且 匆 母 审 测 配 氨 D S P 设 计 与 实 现 D S P 设 计 与 实 现 退出 1.6 典型DSP系统构成 阮 五 逸 捣 陀 祖 姚 连 糕 纺 责 趟 彝 瑚 斗 碴 敷 廖 难 讨 帕 献 佩 控 龙 蔑 嫩 鸿 唇 遗 径 逞 D S P 设 计 与 实 现 D S P 设 计 与 实 现 退出 1.7 DSP系统的设计过程 DSP应用系统的设计过程如图所示。 根据需求写出任务书 确定设计目标 算法研究和系统模拟实现

45、定义系统性能指标 选择DSP芯片 和外围芯片 硬件设计 硬件调试 软件设计 软件调试 系统集成和测试 设计步骤分几个阶段： （1）明确设计任务，确定设计目标 （2）算法模拟，确定性能指标 （3）选择DSP芯片和外围芯片 （4）设计实时的DSP应用系统 （5）硬件和软件调试 （6）系统集成和测试 么 驱 甥 肉 棕 炎 箔 原 翅 么 投 褐 冗 砍 世 附 汗 晨 登 痔 诫 氧 相 她 垮 坚 腕 喂 症 钧 侨 鞭 D S P 设 计 与 实 现 D S P 设 计 与 实 现 退出 1.8 TMS320LF240x1.8 TMS320LF240x系列系列DSPDSP简介简介 专为数字电机

46、控制及其他控制系统设计的，将数字信号处专为数字电机控制及其他控制系统设计的，将数字信号处 理的高速运算功能与面向电机的强大控制功能相结合，成为传理的高速运算功能与面向电机的强大控制功能相结合，成为传 统微控制器的理想替代品。可用于控制功率开关转换器、多电统微控制器的理想替代品。可用于控制功率开关转换器、多电 机等。机等。 主要包括：主要包括： （1 1）片内带闪存：）片内带闪存：TMS320LF2402TMS320LF2402、TMS320LF2406TMS320LF2406、 TMS320LF2407TMS320LF2407、TMS320LF2407ATMS320LF2407A； （2 2）

47、片内带）片内带ROM: ROM: TMS320LC2402TMS320LC2402、TMS320LC2404TMS320LC2404、 TMS320LC2406TMS320LC2406。 其中，其中，TMS320LF2407/TMS320LF2407ATMS320LF2407/TMS320LF2407A是集成度最高、是集成度最高、 性能最强的运动控制性能最强的运动控制DSPDSP芯片。芯片。 TMS320LF2407 TMS320LF2407的处理速度为的处理速度为30 MIPS, TMS320LF2407A30 MIPS, TMS320LF2407A 的为的为40 MIPS40 MIPS。

48、1.8.1 TMS320LF240x1.8.1 TMS320LF240x系列的型号及特点系列的型号及特点 烙 检 必 纵 蹋 愈 柯 嚣 峙 绪 币 颇 娘 经 炳 遇 统 酶 爵 侦 哇 咒 办 淤 谷 撞 痊 若 柱 即 格 射 D S P 设 计 与 实 现 D S P 设 计 与 实 现 退出 uu 特点：特点： 改进的哈佛结构改进的哈佛结构 4 4级流水线级流水线 双双8 8路或单路或单1616路的路的1010位位A/DA/D转换器，转换时间约几百转换器，转换时间约几百nsns 32K 32K字闪存，字闪存，2.5K2.5K字字RAMRAM，其中含，其中含544544字的双访问字的双访问RAM, 2KRAM, 2K 字的单访问字的单访问RAMRAM 41 41个可独立编程的多路复用个可独立编程的多路复用I/OI/O引脚引脚 2 2个用于控制各类电机的事件管理器个用于控制各类电机的事件管理器EVAEVA、EVBEVB：