绪论《TMS320C54XDSP结构、原理及应用》

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,*,嘴巴甜一点，脑筋活一点；,行动快一点，效率高一点；,做事多一点，理由少一点；,肚量大一点，脾气小一点。,21,世纪,信息社会,数字化时代,数字信号,模拟信号,数字信号处理,D S P,原理 与 应 用,The principle and application of DSP,主 讲,:,胡文静 博士,Q Q:,228405520,Q Q,群,:,18667844,Email:,avonhu,第一章 绪论,知识要点,本章主要对数字信号处理进行简要介绍,数字信号处理,DSP,基本知识；,可编程,DSP,芯片,发展、特点、分类、应用和发展趋势；,DSP,系统,构成、特点、设计过程以及芯片的选择；,DSP,产品,第一章 绪论,什么是,DSP?,DSP (Digital Signal Processing),理论层面,：涉及多门学科并广泛应用于许多科学和工程领域的新兴学科，主要研究,数字信号处理的理论和方法；,语音图像压缩编码，加密解密，调制解调，智能天线等。,应用层面,：利用专门或通用数字信号处理芯片，通过数字计算的方法对信号进行处理的方法与技术；如：处理速度与运算精度。,DSP (Digital Signal Processor),用于数字信号处理的可编程微处理器；,相关技术：,MCU, CPU,第一章 绪论,DSP,的理论基础,以众多的,经典理论体系,作为自己的理论基础，同时它又是,新兴学科,理论基础。,经典理论体系,微积分，概率统计，随机过程，数值分析，网络理论，通信理论，控制论。,新兴学科,人工智能，模式识别，神经网络等。,DSP,的实现方法,PC,机软件实现,主要用于,DSP,算法的模拟与仿真，验证算法的正确性和性能,;,灵活方便，但速度较慢。,PC,机,+,专用处理机,运算能力强、处理速度快；但专用性强，不适合嵌入式应用，应用受到很大的限制。,通用单片机,适用于简单的,DSP,算法，完成一些不太复杂的数字信号处理任务，如数字控制等；但不适合复杂的密集,DSP,算法（如乘法,-,累加等）。,DSP,的实现方法,专用,DSP,芯片,（特殊功能,：,如,FFT,、,数字滤波、卷积、相关等算法）这种芯片将相应的信号处理算法在芯片内部用硬件实现，无须进行编程。处理速度极高，但专用性强，应用受到限制。,基于,DSP,核的,ASIC,芯片,DSP,核（,DSP,器件的,CPU,）配以用户资源（存储器和外设）组成的专用集成电路。,通用可编程,DSP,芯片,具有更加适合于数字信号处理的软件和硬件资源，可用于复杂的数字信号处理算法，特点是灵活、速度快，可实时处理。,DSP,系统的特点,与模拟系统,(ASP),相比，,DSP,系统有如下特点：,精度高、可靠性强,仅受,量化误差,及有限,字长,影响，信噪比高，器件性能影响小,灵活性强，可程控,可通过对芯片编程改变其处理功能，从而达到不同的目的，而无需重新设计电路、布线与制版；,DSP,芯片提供高速计算平台，可实现复杂的信号处理算法。,接口简单、方便,电气特性简单，数据流采用标准协议,集成度高，保密性强,可编程芯片的采用，隐蔽内部逻辑及总线,可编程,DSP,芯片,DSP,芯片的结构特点,（,1,）哈佛结构,可编程,DSP,芯片,DSP,芯片的结构特点,（,1,）哈佛结构,（,2,）多总线结构,多总线结构可以保证在一个机器周期内多次访问程序空间和数据空间。,（,3,） 流水线技术,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。,可编程,DSP,芯片,DSP,芯片的结构特点,（,4,）多处理器结构,DSP,内部一般包括多个处理单元，如,ALU,、,ARAU,、,ACC,及,MUL,等，可以在一个指令周期内同时进行运算。,（,5,）指令周期短、功能强,制造工艺影响运算速度,: 4,m NMOS,，亚微米,CMOS,；特殊专用指令,（,6,） 运算精度高,字长：,8,位，,16,位、,24,位、,32,位；累加器达到,40,位，防溢出。,浮点,DSP,（,7,）功耗低,一般,DSP,芯片功耗为,0.5,4W,。低功耗,0.1W,，,0.25mW,（,8,）外设丰富，硬件配置强,HPI,DMAC,SP,PLL,可编程,DSP,芯片,DSP,芯片的分类,按基础特性分类,静态,DSP,一致性,DSP,按用途分类,通用型,专用型,按数据格式分类,定点型,浮点型,DSP,芯片现状及发展趋势,发展历程,1978,年，,AMI,公司,S2811,，第一片,DSP,诞生,1979,年，,Intel,公司,2920,，,DSP,的里程碑,1980,年，,NEC,公司,uPD7720,，乘法器商用,DSP,1990s,，,DSP,芯片趋于成熟,2000s,，,DSP,芯片趋于完善,主要厂商：,美国德州仪器公司（,TI,公司）,美国摩托罗拉公司,美国,Analog Devices,公司,美国,AT & T,公司,Lucent,公司,DSP,芯片现状及发展趋势,DSP,发展现状,制造工艺,NMOS ,亚微米,CMOS ,深亚微米,CMOS,存储器容量,片内由几百 几百,K,；片外可达,Mbit,甚至,Gbit,级,内部结构,多处理单元，多总线，多级流水线，接口完善,运算速度,指令周期,400ns 10ns,，速度,2.5MIPS 2000MIPS,以上,集成规模,集成,A/D,D/A,滤波 模拟混合式,DSP,运算精度,字长,8 16 24 32,位；累加器,40,位,开发工具,Simulator Emulator ,C-Compiler,CCS,低功耗,DSP,芯片现状及发展趋势,TI,公司,DSP,芯片介绍,第一代：,TMS320,10,及其系列产品（,1982,年）,第二代：,TMS320,20,、,TMS320C25/C26/C28,第三代：,TMS320C,30,/C31/C32,第四代：,TMS320C,40,/C44,第五代：,TMS320,C,50,/C51/C52/C53/,C54,第六代：,TMS320C,6,2x/C64x/C67x,TI,公司的系列,DSP,产品已经成为最具影响力的,DSP,芯片，全球市场份额近,50%,。,DSP,芯片现状及发展趋势,国内,DSP,发展概况,1983,年引进,TI,公司,TMS320C2010,核心芯片主要来自海外,TI,公司居首，约占,90%,Lucent,、,AD,、,Motorola,、,ZSP,和,NEC,DSP,应用系统的研发,国内知名公司,瑞泰科技,闻亭公司,合众达,DSP,芯片现状及发展趋势,DSP,发展趋势,总体趋势,高性能、低功耗、技术融合和应用拓展。,主要体现,制造工艺；,内核结构的提升；,DSP,与,MPU,融合；,DSP,与高档,CPU,的融合；,DSP,与,SOC,融合；,DSP,与,FPGA,融合；,RTOS,与,DSP,融合；,RISC,架构的并行处理；,降低功耗。,DSP,应用领域,信号处理,滤波、自适应、卷积、,FFT,、希伯特变换、频谱分析等；,语音处理,语音编码,/,会议,/,识别,/,信箱等；,图像处理,二维,/,三维图形变换、模式识别、图像识别、电子地图、机器人视觉等；,仪器仪表,函数发生器、数据采集等；,自动控制,机器人控制、发动机控制等；,医学工程,心,/,脑电图、监护、超声、,X,射线扫描等；,消费电子,HDTV(,高清度电视,),、高保真音响、数字电话、电子玩具等；,DSP,应用领域,工业生产,数字控制，机器人技术，自动检测，智能传感等,数字通信,纠错编,/,译码、自适应均衡、回波抵消、同步、分集接收、数字调制,/,解调、扩频通信、软件无线电等；,国防军事,雷达与声呐信号处理、导航、导弹制导、保密通信、全球定位、电子对抗、情报收集与处理等。,DSP,应用系统设计概览,DSP,应用系统设计概览,需求分析与设计目标,根据用户需求，确定设计目标，撰写设计说明书；,算法设计与优化,算法仿真,和,模拟,(,如,MATLAB),实现,：验证算法的正确性、精度和效率，以确定最佳算法，并初步确定相应的参数；,核算算法,复杂度,：选择,DSP,的重要因素,;,影响目标板的,DSP,结构（如采用单,DSP,还是多,DSP,，并行结构还是串行结构等）；,算法优化,：提高算法的效率,;,使算法更加适合,DSP,的体系结构（如对算法进行并行处理的分解或流水处理的分解等），以便获得运算量最小和使用资源最少的算法。,DSP,芯片及外围芯片选择,根据算法的运算速度、精度和存储要求等参数选择,DSP,芯片及外围芯片，不同的,DSP,芯片有其不同的应用领域。,DSP,应用系统设计概览,DSP,应用系统设计概览,软、硬件设计,按选定的算法和,DSP,芯片对系统的各项功能进行,软硬件分工,。,根据系统技术指标进行,硬件设计,，完成,DSP,芯片外围电路和其他电路,(,如转换、控制、存储、输出输入等电路,),的设计。,根据系统技术指标要求和所确定的硬件编写相应的,DSP,应用程序，完成,软件设计（语言的选择,）,软、硬件调试,硬件调试与软件调试,是否达到预期设计目标,系统集成与测试,可以将软件脱离开发系统而直接在应用系统上运行，评估是否完成设计目标。,课程组织结构,DSP,技术,TMS320C54X,硬件结构,指令系统,汇编语言程序设计,DSP,外设、接口,硬件设计,CCS,开发平台,应用程序设计,How to,先修课程,高等数学,数字信号处理,(,视具体应用需求,),单片机原理,汇编语言,C/C+,语言,Matlab,语言（算法仿真）,课内课外结合,在理解、消化课堂知识的基础上，多阅读参考文献，包括论文、参考教材等,How to,网络资源利用,充分利用计算机网络进行相关文献资源的搜集与整理,勤思考多实践,DSP,是一门实践性很强的课程，务必充分利用实验室现有宝贵的软硬件资源进行实战演练,切莫畏难而退,DSP,技术并非一蹴而就，要有充分的思想准备,参考文献,1,邹彦等,.DSP,原理与应用,M.,北京,:,电子工业出版社,2,郑红,吴冠,.TMS320C54X,应用系统设计,M.,北京,:,北京航空航天大学出版社,3,清源科技,.TMS320C54X DSP,应用程序设计教程,M.,北京,:,清华大学出版社,4,网络课堂,. http:/ OL,5,TI,公司网站,.,OL,6,61IC,网站,.http:/www.61IC.COM OL,7,Google,搜索引擎,.http:/,OL,