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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,0,1,、,DSP,的概念,广义的概念,:,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,:,狭义的概念可理解为数字信号处理器（,Digital Signal Procesor,），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。,第1页/共43页,1、DSP的概念广义的概念:第1页/共43页,1,2,、数字信号处理概述,2.1,数字信号处理系统的构成,2.2,数字信号处理的实现,2.3,数字信号处理的特点,返回首页,第2页/共43页,2、数字信号处理概述2.1 数字信号处理系统的构成返回首页,2,2.1,数字信号处理系统的构成,图,2-1,典型的数字信号处理系统框图,返回本节,DSP,第3页/共43页,2.1 数字信号处理系统的构成图2-1 典型的数字信号处,3,2.2,数字信号处理的实现,1,）在通用,PC,机上用软件实现，灵活方便单速度慢。,2,）利用单片机来实现，实现简单的,DSP,处理，如数字控制。,3,）利用通用,DSP,芯片来实现，灵活、速度快、可实时处理。,4,）利用专用,DSP,芯片来实现，算法用硬件实现，速度极快。,返回本节,第4页/共43页,2.2 数字信号处理的实现1）在通用PC机上用软件实现，灵,4,2.3,数字信号处理的特点,与模拟系统（,ASP,）相比，数字系统具有如下特点：,（,1,）精度高，编程方便，可程控；,（,2,）可靠性高；,（,3,）灵活性大；,（,4,）接口简单；,（,5,）易于大规模集成；。,返回本节,第5页/共43页,2.3 数字信号处理的特点与模拟系统（ASP）相比，数字系,5,3,、,DSP,芯片概述,3.1 DSP,芯片的种类,3.2 TMS320 DSP,系列,3.3 DSP,芯片的主要特点,3.4 DSP,芯片的应用,返回首页,第6页/共43页,3、DSP芯片概述3.1 DSP芯片的种类返回首页第6页/,6,3.1 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。,注意：,定点,DSP,也可以通过软件形式实现浮点运算。,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,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。,第7页/共43页,3.1 DSP芯片的种类DSP芯片可以按照以下3种方式进行,7,3.2 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,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%,；,第8页/共43页,3.2 DSP芯片的发展及趋势 第8页/共43页,8,（,2,）,TI,公司,DSP,芯片简介,第一代,：,TMS32010,及其系列产品（,1982,年）,第二代：,TMS32020,、,TMS320C25/C26/C28,第三代：,TMS320C30/C31/C32,，,第四代,：,TMS320C40/C44,，,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,第六代,：,TMS320C62x/C67x,等。,第9页/共43页,（2）TI公司DSP芯片简介 第9页/共43页,9,TI DSP,芯片介绍,目前，,TI,主流,DSP,产品是,TMS320C2000,、,TMS320C5000,、,TMS320C6000,系列。,TMS320C2000,系列包括,C24x,、,C28x,，主要面向工业控制应用，除了具备强大的运算能力外，片内还集成了丰富的外设模块，便于构成高性能的工业测控系统。,TMS320C5000,系列包括,C54x,、,C55x,，是低功耗高性能的定点,DSP,，功耗低至,0.05mW/MIPS,，性能高达,600MIPS,。它针对强大且经济高效的嵌入式信号处理解决方案进行了优化，其中包括消费类电子、通信、医疗、安保和 工业应用中的便携式电子产品。,TMS320C6000,系列包括,C62x,、,C64x,和,C67x,，是,TI,超高性能,DSP,，一般应用于高性能复杂的通信系统和其他一些高端应用，如语音识别、图形处理、网络系统等。,第10页/共43页,TI DSP芯片介绍目前，TI主流DSP产品是TMS320C,10,（,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。,第11页/共43页,（3）国内DSP的发展概况第11页/共43页,11,国内引入的主流产品：,TMS320F2407(,电机控制,),TMS320C5409(,信息处理,),TMS320C6201(,图像处理,),第12页/共43页,第12页/共43页,12,3.3 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,第13页/共43页,3.3 DSP芯片的主要特点1哈佛结构（与冯诺依曼结构,13,3.3.1,哈佛结构,第14页/共43页,3.3.1 哈佛结构第14页/共43页,14,DSP,处理器流水线技术是将各指令的各个步骤重叠起来执行，而不是一条指令执行完成之后，才开始执行下一条指令。,3.3.2,DSP,采用,流水线技术,第15页/共43页,DSP处理器流水线技术是将各指令的各个步骤重叠起来,15,3.4 DSP,芯片的应用,（,1,）信号处理,（,2,）通信,（,3,）语音,（,4,）图形,/,图像,（,5,）军事,（,6,）仪器仪表,（,7,）自动控制,（,8,）医疗,（,9,）家用电器,第16页/共43页,3.4 DSP芯片的应用（1）信号处理第16页/共43页,16,电脑常用单位换算,1TB=1024GB 1GB=1024MB 1MB=1024KB 1KB=1024Byte 1Byte=8Bit,注：,Byte,是字节，,Bit,是位,KB,是千字节,MB,是兆,GB,是千兆,TB,是千千兆 一般情况把他们看作是按千进位就行，准确的是,1024,也就是,2,的,10,次方。,第17页/共43页,电脑常用单位换算1TB=1024GB 1GB=1024MB,17,DSP,主要技术指标,ICY,（,Instruction Cycle,）指令周期：执行一条指令所需时间，通常以,ns,为单 位。,MAC,时间（,Multiplier Accumulator,，乘法累加时间）：执行一次乘法加上一 次加法的时间。大部分,DSP,芯片可在一个指令周期完成一次乘法和加法操 作。,FFT,处理时间（,Fast Fourier Transform,，快速傅里叶变换处理时间）：即运 算一个,N,点,FFT,程序所需的时间。,MIPS,（,Million Instructions Per Second,）：百万条指令,/,秒。,MOPS,（,Million Operations Per Second,）：百万次操作,/,秒。操作包括,CPU,操 作、地址计算、数据访问和传输、,I/O,操作等。,MFLOPS,（,Million Floating point Operations Per Second,）：百万次浮点操作,/,秒。表征浮点,DSP,运算性能的重要指标。,MBPS,（,Million-bits Per Second,）：百万位,/,秒。用于衡量,DSP,的数据传输能 力，通常指总线或,I/O,的带宽，它是对总线或,I/O,数据吞吐率的量度。,第18页/共43页,DSP主要技术指标ICY（Instruction Cycle,18,DSP,芯片的选型,DSP,芯片的运算速度。,DSP,芯片的运算精度。,DSP,芯片的硬件资源。,DSP,芯片的功耗。,DSP,芯片的价格。,DSP,芯片的开发工具。,其他因素，如封装形式、工作条件等。,第19页/共43页,DSP芯片的选型DSP芯片的运算速度。第19页/共43页,19,DSP,与,MCU,、,FPGA,、,ARM,DSP,：用于实现数字信号处理的微处理器芯片。,MCU,：微控制器，又称单片机。,FPGA,：现场可编程门阵列。,ARM,：采用,ARM,架构的微处理器。,嵌入式系统定义：根据国际电气和电子工程师协会（,IEEE,）的定义，嵌入式系统是“控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行的装置”。,应用领域：单片机偏于一般的控制和事务型处理，而,DSP,适合数字信号处理的各种运算，,FPGA,由于其极强的灵活性和适应性，一般用于产品的原型开发，在航天领域有广泛应用。,ARM,一般嵌入一些微操作系统，如,Windows CE,、,Linux,等，实时性强，提供简单友好的图形界面，便于扩展，有很好的移植性，主要用于复杂控制。,第20页/共43页,DSP与MCU、FPGA、ARMDSP：用于实现数字信号处理,20,4,、,TMS320F2812,性能概述,TMS320F28X,介绍,TMS320F28X,功能框图,第21页/共43页,4、TMS320F2812 性能概述TMS320F28X 介,21,1.TMS320F28X,介绍,TMS320C28x,系列是,TI,公司最新推出的,DSP,芯片，是目前国际市场上最先进、功能最强大的,32,位定点,DSP,芯片。它既具有数字信号处理能力，又具有强大的事件管理能力和嵌入式控制功能，特别适用于有大批量数据处理的测控场合，如工业自动化控制、电力电子技术应用、智能化仪器仪表及电机、交直流伺服控制系统等。,第22页/共43页,1.TMS320F28X介绍TMS320C28x系列是T,22,2.TMS320F2812,功能框图,第23页/共43页,2.TMS320F2812功能框图第23页/共43页,23,外设资源,F281x,处理器集成了很多外设，处理器将所有的外设都映射到了数据存储器空间。,每个外设被分配一段相应的地址空间，主要包括配置寄存器、输入寄存器、输出寄存器和状态寄存器。每个外设只要通过简单的访问存储器中的寄存器就可以使用该设备。,第24页/共43页,外设资源F281x处理器集成了很多外设,24,外设资源,事件管理器,通用,I/O,模数转换模块,SPI,和,SCI,通信接口,CAN,总线通信模块,看门狗,PLL,时钟模块,多通道缓冲串口,外部中断接口,存储器及其接口,第25页/共43页,外设资源事件管理器看门狗第25页/共4,25,事件管理器,处理器上有,EVA,和
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