DSP应用技术——1

1、TMS320C55x DSP原理及应用12022年6月30日20222022年年6 6月月3030日日220222022年年6 6月月3030日日3 1.1 数字信号处理及应用概述数字信号处理及应用概述1.2 实时数字信号处理技术的实现方法实时数字信号处理技术的实现方法 1.3 数字信号处理器的特点数字信号处理器的特点 1.4 德州仪器公司的德州仪器公司的DSP产品产品1.5 DSP芯片的选择芯片的选择 20222022年年6 6月月3030日日4 20222022年年6 6月月3030日日5 20222022年年6 6月月3030日日6 20222022年年6 6月月3030日日7 x(t)

2、抗混叠抗混叠滤波器滤波器A/D转换器转换器x(n)y(n)y(t)数字信号数字信号处理器处理器D/A转换器转换器低通低通滤波器滤波器 典型实时数字信号处理系统框图典型实时数字信号处理系统框图 20222022年年6 6月月3030日日8 20222022年年6 6月月3030日日9 20222022年年6 6月月3030日日10 利用X86系统进行实时数字信号处理有下列优点： 20222022年年6 6月月3030日日11X86进行实时信号处理的缺点 20222022年年6 6月月3030日日12通用微处理器的种类多，包括51系列及其扩展系列，德州仪器公司的MSP430系列，ARM公司的ARM

3、7、ARM9、ARM11、ARM Cortex-M0,-M3,-A8,-A9系列，等等，利用通用微处理器进行信号处理的优点如下。 20222022年年6 6月月3030日日13利用通用微处理器进行信号处理的缺点如下。 20222022年年6 6月月3030日日14 针对这些缺点，当前的发展趋势是在通用处理器中内嵌硬件数字信号处理单元，如很多视频处理器产品都是在ARM9处理器中嵌入H.264、MPEG4等硬件视频处理模块，从而取得了较好的处理效果；而另一条路径是在单片中集成ARM处理器和DSP处理器，类似的产品如德州仪器的OMAP处理器及达芬奇视频处理器，它们就是在一个芯片中集成了一个ARM9处

4、理器和一个C55x处理器或一个C64x处理器。20222022年年6 6月月3030日日15 随着微电子技术的快速发展，FPGA的制作工艺已经进入到45nm时期，这意味在一片集成电路当中可以集成更多的晶体管，芯片运行更快，功耗更低。其主要优点如下。 20222022年年6 6月月3030日日16使用FPGA的缺点如下。 20222022年年6 6月月3030日日17数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）是一种专门为实时、快速实现各种数字信号处理算法而设计的具有特殊结构的微处理器。20世纪80年代初，世界上第一片可编程DSP芯片的诞生为数字信号处理理论的实际应

5、用开辟了道路；随着低成本数字信号处理器的不断推出，更加促进了这一进程。90年代以后，DSP芯片的发展突飞猛进。其功能日益强大，性能价格比不断上升，开发手段不断改进，使DSP芯片迅速成为众多电子产品的核心器件，DSP系统也被广泛地应用于当今技术革命的各个领域通信电子、信号处理、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗、家用电器、电力电子，而且新的应用领域还在不断地被发现、拓展。 20222022年年6 6月月3030日日18优点：大规模集成性、优点：大规模集成性、 稳定性好稳定性好 精度高精度高可编程性可编程性高速性能高速性能可嵌入性可嵌入性接口和集成方便接口和集成方便缺点：成本较单片机高，甚至高于

6、缺点：成本较单片机高，甚至高于PC机机 DSP技术更新速度快，开发和调试工具不尽完善技术更新速度快，开发和调试工具不尽完善 ，不如，不如 PC机方式编程和修改方便。机方式编程和修改方便。 20222022年年6 6月月3030日日19 设计者要根据系统的嵌入式、便携性、功耗、速度、成本、批量、可靠性、使用环境、开发周期等情况选择实现方式。20222022年年6 6月月3030日日20 20222022年年6 6月月3030日日21 20222022年年6 6月月3030日日2220222022年年6 6月月3030日日2320222022年年6 6月月3030日日2420222022年年6 6

7、月月3030日日2520222022年年6 6月月3030日日2620222022年年6 6月月3030日日2720222022年年6 6月月3030日日2820222022年年6 6月月3030日日2920222022年年6 6月月3030日日3020222022年年6 6月月3030日日31BPFLocal oscillatorBPFADCDSPaudioDigital videoLNA20222022年年6 6月月3030日日3220222022年年6 6月月3030日日33 20222022年年6 6月月3030日日34外部管理数据总线外部管理数据总线外部管理地址总线外部管理地址总线数

8、据总线数据总线数据地址总线数据地址总线程序数据总线程序数据总线程序地址总线程序地址总线并行接口并行接口 20222022年年6 6月月3030日日35 20222022年年6 6月月3030日日36 20222022年年6 6月月3030日日37 20222022年年6 6月月3030日日38 20222022年年6 6月月3030日日39 20222022年年6 6月月3030日日40 20222022年年6 6月月3030日日41 20222022年年6 6月月3030日日42 20222022年年6 6月月3030日日43 在选择在选择DSP处理器时，要根据目标系统不同要求，综合考虑处理

9、器时，要根据目标系统不同要求，综合考虑性能、成本、集成度、开发的难易程度及功耗等因素。性能、成本、集成度、开发的难易程度及功耗等因素。 20222022年年6 6月月3030日日44 20222022年年6 6月月3030日日45 20222022年年6 6月月3030日日46 。 。20222022年年6 6月月3030日日47 20222022年年6 6月月3030日日48 20222022年年6 6月月3030日日49 。 20222022年年6 6月月3030日日50 20222022年年6 6月月3030日日51 这些指标都有很大的局限性。比如，指令周期和MIPS指标并不能公正地区别

10、不同DSP速度性能上的差异，因为不同的DSP在单个指令周期内完成的任务量是不一样。例如，采用超长指令字（VLIW）架构的DSP可以在单个周期时间内完成多条指令。虽然MAC时间采用一个基本操作的执行时间作为标准来比较DSP的速度性能，但是MAC时间显然不能提供足够的信息。而且大多数DSP在单个指令周期内即可完成MAC，所以其MAC时间和指令周期是一样的。至于MOPS、BOPS和MFLOPS指标，会因为厂商对“操作”内涵诠释的不同而很难体现客观公允的评价要求。FFT执行时间虽然相对于其他指标要好一些，但要DSP在具体实时应用中对表现出的处理速度做出准确估计仍然是很困难的。 目前，比较可靠的办法是利用某些典型的数字信号处理标准例程，这些例程可