DSP处理及其应用课程设计

1、DSP 处理及其应用专业： _信息工程 _班级： _二班 _学号： _20100610100205_姓名： _李运鸿 _一、 DSP 芯片的概念广义的概念可理解为数字信号处理（Digital Signal Processing，DSP）技术，主要是研究数字信号处理的各种算法。狭 义 的 概 念 可 理 解 为 数 字 信 号 处 理 器 （ DigitalSignalProcesor） ，主要采用硬件实现，用于产品设计。DSP 也就是硬件工程师和芯片制造商所指专用于实现信号处理算法的微处理器芯片。DSP典型的数字信号处理系统框图二、 DSP 芯片的主要特点1哈佛结构（与冯诺依曼结构的区别）2多

2、总线结构3指令系统的流水线操作4专用的硬件乘法器5特殊的DSP 指令6快速的指令周期7硬件配置强此外，数字信号处理还具有精度高，编程方便，可程控，可靠性高，灵活性大，接口简单，易于大规模集成等特点。三、DSP 芯片的种类DSP 芯片可以按照以下3 种方式进行分类。1按数据格式分: 定点和浮点根据 DSP 芯片工作的数据格式可分为定点DSP 芯片与浮点 DSP 芯片。即数据以定点格式工作的DSP 芯片称之为定点DSP芯片 ;以浮点格式工作的称为浮点DSP 芯片。2按用途分：通用和专用按照 DSP 芯片的用途来分，可分为通用型DSP 芯片和专用型 DSP 芯片。通用型 DSP 芯片适合普通的DSP

3、 应用，如 TI 公司的一系列 DSP 芯片。专用型 DSP 芯片是为特定的DSP 运算而设计的，更适合特殊的运算，如数字滤波，卷积和FFT 等。3. 按基础特性分：静态和一致性这是根据 DSP 芯片的工作时钟和指令类型来分类的。如果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，没有性能的下降，这类DSP 芯片一般称为静态 DSP 芯片。如果有两种或两种以上的DSP 芯片，它们的指令集和相应的机器代码机管脚结构相互兼容，则这类 DSP 芯片称为一致性 DSP 芯片。四、DSP 芯片的发展及趋势（ 1） DSP 芯片的发展历程1978 年第一片 DSP 诞生

4、S2811(Microsystems 公司 AMI 子公司 )1986 年以来得到突飞猛进的发展。现今：生产DSP 厂家 80 多个，品种300 多种。TI （德州仪器）公司市场份额：60%；ADI （美国模拟器件）公司市场份额： 15%；Motorola 市场份额： 10%；Lucent 市场份额： 5%；ed_ad0fa40b-7ed4-4ee3-84ea-292d1d0e76bf-Bulleted_040cdc19-982b-4079-8776-d0d233622fb3-Bulleted_b7a02e9f-2492-4b65-2） TI 公司 DSP 芯片简介 硁第一代： TMS3201

5、0 及其系列产品（ 1982 年） 硁第二代： TMS32020 、 TMS320C25/C26/C28 硁第三代： TMS320C30/C31/C32 ， 硁第四代： TMS320C40/C44 ， 硁第五代：TMS320C50/C51/C52/C53/C54 和集多个DSP 于一体的高性能 DSP 芯片 TMS320C80/C82 等 硁第六代： TMS320C62x/C67x 等。ed_ad0fa40b-7ed4-4ee3-84ea-292d1d0e76bf-Bulleted_040cdc19-982b-4079-8776-d0d233622fb3-Bulleted_b7a02e9f-2

6、492-4b65-3）国内 DSP 的发展概况1983 年引进（ TMS32010 ）我国 DSP 产品主要来自海外。TI 公司的产品约占国内DSP 市场的 90%，其余为Lucent 、 AD 、 Motorola 、ZSP 和 NEC 等公司。现状： DSP 开发工具 / DSP 硬件平台开发 / DSP 应用软件开发国内较知名的DSP 公司：北京 “闻亭 ”、 “合众达 ”等。国内引入的主流产品：TMS320F2407( 电机控制 )TMS320C5409( 信息处理 )TMS320C6201( 图像处理 )五、 TMS320C5000 系列TMS320C5000 是 16 位定点、低功

7、耗的 DSP，最适合便携式上网以及无线通信等应用场合，如手机、 PDA、GPS 等应用，处理速度在80400MIPS 。 TMS320C5000 主要成员有 TMS320C55x 和TMS320C54x 两个 16 位定点 DSP 子系列，两者软件兼容。C54x 具有很好的操作灵活性和很高的运行速度，其结构采用改善的哈佛结构（一组程序存储器总线、3 组数据存储器总线、 4 组地址总线），具有专用硬件逻辑的CPU、片内存储器、片内外设以及一个效率很高的指令集。 C54x 具有以下主要优点：使用改善的哈佛结构，时的性能和多功能性都得以提高；具有高度并行性和专用硬件逻辑的 CPU 设计，是芯片性能大

8、大提高；效率很高的指令集更适合于快速算法的实现和高级语言编程的优化；模块化结构的设计， 是派生器件得到了更快的发展；先进的IC 制造工艺，提高了芯片性能，降低了功耗；先进的静态设计技术， 使得芯片具有更低的功耗和更强的应用能力。 TMS320C54x 结构框图如图 1 所示。图 1TMS320C54x 结构框图C55x 工作在 0.9V 时，功耗低至 0.005mW/MIPS。工作在 400MHz钟频时，可达 800MIPS。和 120MHz 的 C54x 相比，300MHz 的 C55x性能提高 5 倍。功耗将为 1/6。因此，C55x 非常适合个人的和便携式的应用以及数字通信设施的应用。

9、C55x 的核具有双 MAC 以及相应的并行指令，还增加了累加器、 ALU 和数据存储器，其指令集是 C54x 指令集的超集， 以便和扩展了的总线结构、 新增加的硬件执行单元相适应。C55x 的指令长度从 8bit 到 48bit 可变，由此可控制代码的大小，比 C54x 降低 40%，同时也就意味着降低对存储器的要求，从而降低系统的成本。 C55x 结构框图如图 2 所示。 C54x 和 C55x 的比较如表所示。图 2C55x 结构框图表 2C54x 与 C55x 的比较C54xC55xMAC12ACC24读总线23写总线12程序提取11地址总线46指令字大小16 bit8/16/32/4

10、0/48 bit数据字大小16 bit16 bit辅助寄存器 ALU2（每个 16 bit ）3(每个 24 bit)ALU1(40 bit)1(40 bit),1(16 bit)辅助寄存器88数据寄存器04存储器空间分开的程序 / 数据存储器统一的空间临时寄存器04六、 TMS320C6000 系列TMS320C6000 是 32 位 最 高 性 能 的 DSP ， 包 括C62x/C67xC64x/DM64x 等 4 个系列。C62X 和 C64x 是 32 位定点DSP，定点器件性能从 1200MIPS 到 8000MIPS，C67x 是 32 位浮点DSP，浮点器件性能从 600180

11、0MFLOPS，DM64x 在 C64x 核的基础上，增加了视频接口，以便视频应用。 C6000 系列广泛应用在有线 /无线宽带网络、组合 Modem、GPS 导航、基站数字波束形成、医学图像处理、语音识别、 3D 图形、 ADSL Modem、网络系统、中心局交换机、数字音频广播设备等，其中移动通信是 C6000 系列 DSP 的重要应用领域。C6000 系列的芯片有了更优化的性能。两层 cache 结构，是的存储方式更加灵活； 强化的 DMA 控制器，EDMA 提供 2GB/s 的片外带宽，支持有独立事件触发的 64 个通道，总共有 85 个参数可以用来设置连接，支持字节、字、半个字以及双

12、字等各种字长，从而大大提高系统的效率，使系统的设计者只需要考虑 EDMA 是否能达到要求，通道之间的交互并不影响性能，这和传统的 DMA 大不相同； 3 组片外总线： 2 组片外存储器接口（ EMIF ）和 1 组主机接口（ HPI）；灵活的串口连接， 3 个多通道缓冲串口 （MsBSP）可以和各种标准接口；ATM 通用测试和操作接口（ UTOPIA ）。C6000 的结构框图如图 3 所示。C62x 和 C64x 处理器具有相同的核结构，C64x 系列是在 C62x的结构上扩展而来，增加了一些新的功能单元， 强化了一些功能单元，C67x 扩展了 C62x 的指令集，支持浮点运算， C67x

13、对 C62x 向下兼容，但和 C64x 不兼容， C62x 的指令可以在 C67x 上运行， C67x 处理器适合于要求高精度、 大动态范围以及大量运算的应用， C64xDSP是 C6000 DSP 系列里最高性能的定点DSP。DM64x 系列处理器基于TI 的 VelociTI.2 超长指令字结构， 使其适用于数字媒体应用。 DM64x的结构框图如图4 所示。图 3C6000 的结构框图七、总结C5000 和 C6000 系列主要偏重于视频图像处理，C5000 系列均为 16 位定点型， C6000 系列中的 C62x 和 C64x 为 32 位定点型，C67x 子系列为浮点型，性能强大，但自身集成的外设很少，一般需要扩展。在时钟方面， C5000 系列中的 C55x 子系列最高主频为 300MHz ，C6000 系列中的 C64x 子系列的最高主频高达 720MHz。C5000 系列中， C54x 关注于低功耗， C55x 则降低功耗提到一个新水平，C55x 的功耗低至 0.005mW/MIPs，具有最长的电