DSP原理与应用PPT

1、DSP原理与应用The Technology 死区逻辑; 双通道10位A/D转换器; 4个16位通用定时器; 看门狗定时器模块; 16条PWM通道; 41个GPIO引脚; 5个外部中断； 2个事件管理器；,第1.2节 DSP的分类和特点,TI TMS320C24x DSP系列(定点) (3) 特性： 32 KB分扇区闪存；。 控制器域网络(CAN)接口模块； 串行通信接口(SCI)； 串行外设接口(SPI)； 6个采集单元(4个带QEP)； 引导ROM(LF240A器件)； 针对片上闪存/ROM的代码安全性(L240A器件)。,第1.2节 DSP的分类和特点,TI TMS320C28x DSP

2、系列(定点) (1) 规格： 32位定点C28xTM DSP内核； 150 MIPS的速率运行； 1.9 V内核与3.3 V外设。 (2) 应用：照明，光纤网络(ONET)，电源，工业自动化，消费类产品。,第1.2节 DSP的分类和特点,TI TMS320C28x DSP系列(定点) (3) 特性： 针对任何中断的超高速2040 ns服务时间； 强大的20 Mb/s数据记录调试功能； 32/64位饱和度，单循环读修改写指令，64/32与32/32模数除法； 高性能ADC； 增强的工具套件，具备C与C+支持； 独特的实时调试功能； 3232单循环定点MAC，双通道1616单循环定点MAC；,第1

3、.2节 DSP的分类和特点,TI TMS320C28x DSP系列(定点) (3) 特性： 具备16位指令支持，以提高代码效率； 兼容TMS320C24x DSP与TMS320C2xLP源代码。 128 K分扇区闪存； 12位A/D、12.5 MSPS吞吐量、80 ns最低转换时间； 2个事件管理器，2个串行通信接口模块； SPI， McBSP模块； 增强的CAN模块； 引导ROM； 针对片上闪存的代码安全性。,第1.2节 DSP的分类和特点,TMS320C5000 DSP平台 该平台可提供20多种器件，包括OMAP5910处理器，其在单个芯片上集成了TMS320C55xTM DSP内核与TI

4、 增强的ARM。C5000DSP平台是功耗敏感的系统设计人员的最佳选择，可以提供0.33 mA/MHz的低功耗以及高达600 MIPS的性能。 C54X C55X OMAP 4 Platform,第1.2节 DSP的分类和特点,TI TMS320C54x DSP系列(定点) (1) 规格: 16位定点DSP； 100 MIPS情况下，功耗低于60 mW； 提供30532 MIPS性能的单核与多核产品； 提供1.2 V、1.8 V、2.5 V、3.3 V与5 V版本； 3种断电模式； 全面的RAM与ROM配置； 自动缓冲串行端口； 多信道缓冲串行端口； 主机端口接口； 超薄封装(100、128、

5、144与176引脚LQFP；144、176与169引脚MicroStar BGAsTM)； 每核6通道DMA控制器。,第1.2节 DSP的分类和特点,TI TMS320C54x DSP系列(定点) (2) 应用：数字蜂窝通信、个人通信系统(PCS)、寻呼机、个人数字助理、数字无绳通信、无线数据通信、网络、计算机电话、分组语音、便携的互联网音频、调制解调器。 (3) 特性： 集成Viterbi加速器； 40位加法器与2个40位累加器，以支持并行指令； 40位ALU，带两个16位配置功能，用于双单循环运行； 1717乘法器，可实现16位带符号乘法运算； 4条内部总线与双地址生成器，可实现多程序和数

6、据提取； 单循环归一化与指数编码； 8个辅助寄存器和1个软件堆栈，可实现高级定点DSP C编译程序； 用于电池驱动应用的断电模式。,第1.2节 DSP的分类和特点,TI TMS320C55x DSP系列(定点) (1) 规格： 内核可以为高达600 MIPS。 在整个C5000 DSP平台上可实现软件兼容。 功耗0.15mW/MHz。 (2) 应用： 功能丰富的便携产品，2G、2.5G、3G手机与基站，数字音频播放器，数码相机，电子图书，语音识别，GPS接收器，指纹/模式识别，无线调制解调器，耳机，生物辨识。,第1.2节 DSP的分类和特点,TI TMS320C55x DSP系列(定点) (3

7、) 特性：高级自动电源管理；可配置的空闲域，以延长电池寿命；缩短调制过程，从而加快产品上市进程。 C5501/C5502 DSP： C5509 DSP： 144/200 MHz时钟频率； 256 KB RAM，64 KB ROM； 3个McBSP；I2C；看门狗定时器；通用定时器。 新型的C5509 DSP外设。USB 2.0全速(12 Mb/s)、10位ADC、实时时钟(RTC)、到MMC与SD的无缝媒体接口,第1.2节 DSP的分类和特点,TI OMAP5910 DSP OMAP即开放多媒体应用平台(Open Multimedia Application Platform)。双内核OMAP

8、5910处理器是在单个芯片上集成了TMS320C55xTM DSP内核及TI增强型ARM925。它能够实现极高性能与低功耗的完美组合。这种独特的架构可以同时为DSP和ARM开发人员提供极具吸引力的解决方案，在融合了ARM的指令与控制功能的情况下，能够提供DSP的低功耗与实时信号处理功能。应用范围非常广泛，从互联网应用到军事与政府移动系统，无所不含。,第1.2节 DSP的分类和特点,(1) 应用：因特网设备、增强型游戏、Webpad、销售点设备、医疗器件、业界专用PDA、远程信息、数字媒体处理、安全性、软件无线电。 (2) 特性： 150 MHz的TI增强ARM925微处理器： 16 KB指令高

9、速缓冲存储器以及8 KB数据缓冲器； 数据与指令MMU； 32位与16位指令集。 150 MHz TMS320C55xTM DSP内核： 24 KB指令高速缓冲存储器； 160 KB SRAM； 用于视频算法的硬件加速器。,第1.2节 DSP的分类和特点,(3)外设与片上资源： 192 KB共享SRAM； 用于SDRAM与闪存的2个16位内存接口； 9通道系统DMA控制器； LCD控制器； USB 1.1主机与客户机； MMC/SD卡接口； 7个串行端口，外加3个UART； 9个定时器； 键盘接口； 小型、289引脚、12 mm12 mm(GZG)或9mm19 mm(GDY)MicroStar

10、 BGAs封装选项,第1.2节 DSP的分类和特点,(4) OMAP 4 平台处理器：,第1.2节 DSP的分类和特点,(4) OMAP 4 平台处理器： 转为智能手机、平板电脑和其他移动多媒体设备设计 硬件1080p多标准高清视频编解码 视频捕捉和拍照硬件 双核ARM Cortex-A9 3D图形加速卡 移动应用平台 Win CE,Linux,TI DSP/BIOS,Android,第1.2节 DSP的分类和特点,TMS320C6000 DSP平台 该平台融合了高性能硬件与丰富的开发资源，带来了低成本与低功耗，并能够提供高达720 MHz的时钟频率。该平台具有众多代码完全兼容的器件。其性能在

11、定点可以达到12005760 MIPS，在浮点可以达到6001350 MFLOPS。 C64X C62X/C67X,第1.2节 DSP的分类和特点,TMS320C64X DSP平台 (1) 规格: TMS320C64x DSP的高性能核心可提供高达1 GHz的可扩展性能; 业界中速度最快的DSP，性能高达720 MHz(5760 MIPS); C64xTM DSP与TI的C62xTM DSP在软件方面具有兼容性。 (2) 应用：DSL与调制解调器组、基站收发器、无线LAN、企业PBX、多媒体网关、宽带视频代码转换器、视频流服务器与客户机、高速扫描影像处理(RIP)引擎、网络相机。,第1.2节

12、DSP的分类和特点,TMS320C64X DSP平台 (3) 特性:时钟频率可达300720 MHz, 指令执行速度可达24005760 MIPS，具有各种外设 TMS320C6411 DSP： 256 KB字节L2内存。 TMS320C6412 DSP： 灵活的32位PCI、32位HPI或10/100 Mb以太网MAC； 256 KB字节L2内存。 TMS320C6414 DSP： 三个多信道缓冲串行端口(McBSP); 32位主机端口接口(HPI)。 TMS320C6415 DSP： 灵活的32位/33 MHz PCI或32位HPI; 用于ATM(UTOPIA)或McBWSP的PHY接口。

13、,第1.2节 DSP的分类和特点,TMS320C28335 32位C28X+32位单精度浮点运算(FPU) 150MHz，1.9V内核，3.3V IO 32位CPU,32位FPU,16*16 32*32 乘法器 6路DMA通道 32位外部接口 RAM,FLASH,可外扩Boot ROM 88路复用IO 128位加密锁 18路PWM输出，6个事件捕捉器 3个独立32位定时器 2路CAN,3路SCI,2路SPI,1路I2C 16路12位80ns AD转换器 支持C/C+编程,低功耗模式,第1.3节 选择DSP芯片的原则,设计DSP系统，首先应确定所设计DSP系统的性能指标，选择合适的DSP芯片，不

14、同的DSP应用系统由于应用场合、应用目的不尽相同，对DSP芯片的选择也是不同的。,第1.3节 选择DSP芯片的原则,1. 设计DSP系统应考虑的技术指标 (1)由信号的频率范围确定系统的最高采样频率 (2)由采样频率、要进行的最复杂算法所需要时间来判断系统能否实时工作 (3)由以上因素确定何种类型的DSP芯片的指令周期可满足需求； (4) 由数据量的大小确定所使用的片内RAM及需要扩展的RAM的大小； (5) 由系统所需要的精度来确定是采用定点运算还是浮点运算； (6) 根据系统是计算用还是控制用来确定I/O端口的需求。,第1.3节 选择DSP芯片的原则,2. 选择DSP需要考虑的因素 (1)

15、DSP芯片的运算速度： 指令周期(MOPS) MAC时间(MACS) FFT执行时间 MIPS BDTI Benchmark (2)DSP芯片的硬件资源。 (3)DSP芯片的运算精度。 (4)DSP芯片的价格。 (5)DSP芯片的开发工具。 (6)DSP芯片的功耗。,第1.3节 选择DSP芯片的原则,3.一般原则 (1) 主流产品，在DSP市场上占较大的份额； (2) 用户众多，便于与他人交流； (3) 性能/价格比好。 (4) 其他:除了上述因素外，选择DSP芯片还应考虑到封装的形式、质量标准、供货情况、生命周期等。,习题,1.请详细描述传统的DSP芯片的主要结构特点。 2.结合所在实验室的

16、某项目，做一篇DSP选型报告，要求有项目描述、重点问题、选型依据、性能比较等内容。 (以下3和4任选一题即可） 3. 目前数字信号处理应用的实现方案很多，主要采用包括： (1) DSP processors (2) FPGA: field programmable gate array (3) ASSP: application specific standard product (4) ASIC:application specific integrated circuit 请简单描述(2)(3)(4)，并分别列举出一个具体的芯片及其相应的应用实例。 4. 目前数字信号处理器件(DSP)的发

17、展趋势主要包括： (1) 通过体系结构的改进大幅提升芯片的处理能力，并降低相应的处理功耗。 (2) 提供更高的单片集成度，包括提供更多的片上存储器和外设等，以及集成协处理器，如高性能的MCU core等。 请在(1)(2)中任选一项进行简单的描述。可以列举出一个具体的芯片，描述其主要特点，与(1)或(2)相对应地描述其主要的改进之处。,参考文献,1.Steven W. Smith, “The Scientist and Engineers Guide to Digital Signal Processing”, Chapter28，1999 2.BDTI, “The Evolution of

18、DSP Processors” 3.BDTI, “Evaluating DSP Processor Performance” 4.BDTI, “Choosing a DSP Processor” 5.BDTI, “The BDTImark2000: A Measure of DSP Execution Speed” 6.BDTI, “Pocket Guide to DSP Processors and Cores” 7.A.L. Lilein, “Digital Signal Processors vs. Universal Microprocessors” 8.BDTI, “Understanding the New DSP Processor Architectu