数字信号处理器(DSP)及其应用(1-4)

1、天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东 比较因素比较因素 模拟方式模拟方式 数字方式数字方式天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东

2、天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东数字滤波数字滤波自适应滤波自适应滤波FFTFFT相关运算相关运算谱分析谱分析卷积卷积模式识别模式识别波形产生波形产生天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东二维和三维图形二维和三维图形机器人视觉机器人视觉图像传输图像传输/ /压缩压缩图像增强图像增强动画动画天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东频谱分析频谱分析函数发生器函数发生器锁相环锁相环天津大学精密仪器与光电

3、子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东语音编码语音编码语音合成语音合成语音识别语音识别语音增强语音增强语音辨认语音辨认语音存储语音存储天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东工业控制工业控制磁盘控制磁盘控制声控声控机器人控制机器人控制发动机控制发动机控制自动驾驶自动驾驶天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东保密通讯保密通讯雷达处理雷达处理声纳处理声纳处理导航导航导弹制导导弹制导天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东调制解调调制解调自适应均衡自适应均衡数据加密数

4、据加密数据压缩数据压缩传真传真扩频通讯扩频通讯回波抵消回波抵消多路复用多路复用纠错编码纠错编码可视电话可视电话天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东助听助听超声诊断超声诊断监护设备监护设备诊断设备（诊断设备（CTCT，核磁），核磁）天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东高保真音响高保真音响音乐合成音乐合成玩具与游戏玩具与游戏数字电话、电视数字电话、电视数码相机、摄像机数码相机、摄像机天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子

5、工程学院 胡晓东胡晓东抗混叠滤波抗混叠滤波A/DD/ADSP芯片芯片平滑滤波平滑滤波输入输入输出输出存储器存储器通讯及人机接口通讯及人机接口控制处理器控制处理器天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与

6、光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东硬件实现非实时的数字信号处理；高速实时数字信号处理高速实时数字控制天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大

7、学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东通用通用专用专用定点（定点（FixedFixed）浮点（浮点（FloatingFloating，多种格式），多种格式）静态（在某时钟频率上工作）静态（在某时钟频率上工作）一致性（兼容性）一致性（兼容性）天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东年份年份1982年年1992年年1999年年2002年年制造制造工艺工艺4 m NMOS0.8 m CMOS0.3 m CM

8、OS0.18 m CMOSMIPS5MIPS40MIPS100MIPS160MIPSMHz20MHz80MHz100MHz160MHz内部内部RAM144字字1K字字32K字字64K字字内部内部ROM1.5K字字4K字字16K字字32K字字价格价格$150.0015.00$5.00$25.00$5.00$25.00功耗功耗250mW/MIPS 12.5mW/MIPS0.45mW/MIPS0.05mW/MIPS天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东MIPS(Million Ins

9、truction per second)是一种评估DSP速度的一个指标。DSP运行频率也是评估DSP的一个指标，他们二者之间的联系需要考虑到DSP体系结构（是否多路并行结构、是执行定点还是浮点运算）。 天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东一般而言，定点DSP芯片的价格较便宜，功耗较低，但运算精度稍低。而浮点DSP芯片的优点是运算精度高，且C语言编程调试方便，但价格稍贵，功耗也较大。 相应档次的DSP：商业级、工业级、军品、航空级等。 天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东球栅阵列封装（球栅阵列封装（BGA）小型集

10、成电路（小型集成电路（SOIC）方型扁平式封装（方型扁平式封装（QFP）带引线的塑料芯片载体（带引线的塑料芯片载体（PLCC）天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东系统需求说明书系统需求说明书定义技术指标定义技术指标选择选择DSP芯片及外围芯片芯片及外围芯片软件设计说明书软件设计说明书硬件设计说明书硬件设计说明书软件编程与测试软件编程与测试硬件电路与调试硬件电路与调试系系 统统 集集 成成系统测试，样

11、机、中试与产品系统测试，样机、中试与产品天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东编写编写C语言源程序语言源程序优化优化ANSI C编译器编译器汇编语言汇编器汇编语言汇编器生成目标文件生成目标文件链接器链接器生成生成TMS320汇编文件汇编文件编写编写TMS320汇编源程序汇编源程序宏汇编源文件宏汇编源文件文档管理器文档管理器宏汇编库宏汇编库输出执行文件输出执行文件调试器调试器TMS320目标系统目标系统写写EEPROM软件仿真软件仿真软件开发系统软件开发系统评测模块评测模块EVM系统仿真系统仿真XDS软件系统软件系统设计框图设计框图天津大学精密仪器与光电子

12、工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东确定硬件方案确定硬件方案器件选型器件选型原理图设计原理图设计PCB板设计板设计硬件调试硬件调试硬件系统硬件系统设计框图设计框图器件选型器件选型器件选型器件选型A/D，D/A内存，逻辑控制内存，逻辑控制通信，总线通信，总线人机接口人机接口天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓

13、东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光

14、电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东四级流水线操作天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪

15、器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡

16、晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东TMS320C2XX指令周期（ns）片内ROM（字）片内RAM（字）片内FLM（字）同步串行口异步串行口C20325/35/5054411C20425/35/504K54411C20525/35/50

17、4.5K11F20625/35/504.5K32K11F20725/35/504.5K32K21C20935/504K4.5KC2405016K54411F2405054416K11C241508K54411F241505448K11C242504K54411F243505448K11天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天

18、津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东TMS320C54X指令周期（ns）工作电压（V）片内RAM（字）片内ROM（字）串行口BSP HPIC54120/255/3.3/3.05K28K2个标准口C54220/255/3.3/3.010K 2K1个TDM口11C54320/253.3/3.010K2K1个TDM口1C54520

19、/253.3/3.06K48K1个标准口11C54620/253.3/3.06K48K1个标准口1C54815/20/253.3/3.032K2K1个TDM口21LC/VC54910/12.5/153.3/2.532K16K1个TDM口21VC5402103.3/1.816K4K21天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津

20、大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东特性特性C54xC55x功耗（mW/MIPS） 0.540.05MIPS30532140800代码密度变指令长度结构MACs12ALUs12累加器24程序获取16位32位指令长度固定16位848位可变天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东特性特性C62

21、xC64xMHz1503006001100MIPS120024004800880016位MMACs300600240044008位MMACs30060048008800通信普通特殊目的指令图像普通特殊目的指令天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东 DSPDSPDSPRISCMPFPUCrossbar50K字节的SRAM视频控

22、制器传输控制器仿真口32646464显示捕获存储器DSPGLIGLIGLIGLI323264323264323264323264 图 2.3 TMS320C80的 内 部 结 构 天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东正最大值：正最大值：2（15-Q）-2-Q负最大值：负最大值：-2（15-Q）天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东Qqx2x(int) *=Qqx-*=2)float(x天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光

23、电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东Q表示S表示十进制数表示范围Q15S0.15-1X0.9999695Q14S1.14-2X1.9999390Q13S2.13-4X3.9998779Q12S3.12-8X7.9997559Q11S4.11-16X15.9995117Q10S5.10-32X31.9990234Q9S6.9-64X63.9980469Q8S7.8-128X127.9960938Q7S8.7-256X255.9921875Q6S9.6-512X511.9804375Q5S10.5-1024X1023.96875Q

24、4S11.4-2048X2047.9375Q3S12.3-4096X4095.875Q2S13.2-8192X8191.75Q1S14.1-16384X16383.5Q0S15.0-32768X32767天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东zx+y yxzQqQqQqyxz-=222xyxxQQQqQqyx-222)(xy

25、xQQQqqyx-22)()()(22xzyxQQQQqqqyxz-= 天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东z = xy zQqz-2=)(2yxQQqqyx- qz =)(2)(yxzQQQqqyx-天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密

26、仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东z = x/y zQqz-2 = yxQqQqyx-22 qQQQqqyxzyxz)(2-=天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东nn2max21-天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院

27、胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精

28、密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东)1ln()1ln()sgn()(=xxxF天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光

29、电子工程学院 胡晓东胡晓东扩大查表法的范围扩大查表法的范围2877.1314)61035. 0(log)261035. 0(log)10000(log)(log)2(log)(log)2(log)(loge1m5 . 025 . 0X15 . 02142222222=例如：为整数，式中，则：的数为大于，设：表的范围为emmmXmXeee天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东fes30-2322-0fse31-2422-00, 02.1012.010=xfsefxsfxsee且为绝对值最大的负数，天津大学精密仪器与光电子工程学院天津大学精密仪器与光电子工程学院 胡晓东胡晓东无穷大无效xfexfexfefxfefxeses, 0,255, 0,2550, 0, 0. 021, 0, 0. 121,2550126127=-=-=-天津大学精密仪器与光电子工