1、Tankertanker DesignTankertanker DesignTankertanker Design1 1）什么是）什么是DSPDSP2 2）DSPDSP的基本特點(diǎn)的基本特點(diǎn)3 3）什么是改進(jìn)型的哈佛結(jié)構(gòu)）什么是改進(jìn)型的哈佛結(jié)構(gòu) 4 4）DSPDSP與單片機(jī)的主要區(qū)別與單片機(jī)的主要區(qū)別5 5）DSPDSP分類：分類： 定點(diǎn)定點(diǎn) 浮點(diǎn)浮點(diǎn)6 6）24072407內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)Tankertanker DesignDSPDigital Signal Digital Signal ProcessingProcessingDigital Signal Digital Signal Pr

2、ocessorProcessor? DSPDSP（數(shù)字信號處理）是一門涉及多門學(xué)科并廣泛應(yīng)用于（數(shù)字信號處理）是一門涉及多門學(xué)科并廣泛應(yīng)用于很多科學(xué)和工程領(lǐng)域的新興學(xué)科。很多科學(xué)和工程領(lǐng)域的新興學(xué)科。 數(shù)字信號處理包括兩個方面的內(nèi)容數(shù)字信號處理包括兩個方面的內(nèi)容: 1算法的研究算法的研究 2數(shù)字信號處理的實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號處理的實(shí)現(xiàn) Tankertanker Design DSPDSP芯片是一種特別適合于進(jìn)行數(shù)字信號處理運(yùn)算的微處理芯片是一種特別適合于進(jìn)行數(shù)字信號處理運(yùn)算的微處理器，主要用于實(shí)時快速實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號處理的算法。器，主要用于實(shí)時快速實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號處理的算法。 2020世紀(jì)世紀(jì)8080

3、年代以前，由于受實(shí)現(xiàn)方法的限制年代以前，由于受實(shí)現(xiàn)方法的限制, ,數(shù)字信號處理數(shù)字信號處理的理論還不能得到廣泛的應(yīng)用。直到世界上第一塊的理論還不能得到廣泛的應(yīng)用。直到世界上第一塊DSPDSP芯片的誕芯片的誕生，才使理論研究成果廣泛應(yīng)用到實(shí)際的系統(tǒng)中，并且推動了新生，才使理論研究成果廣泛應(yīng)用到實(shí)際的系統(tǒng)中，并且推動了新的理論和應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。的理論和應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。DSPDSP芯片的誕生及發(fā)展對近芯片的誕生及發(fā)展對近2020年來通年來通信、計算機(jī)、控制等領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展起到十分重要的作用。信、計算機(jī)、控制等領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展起到十分重要的作用。 DSP DSP芯片誕生于芯片誕生于2020世紀(jì)世紀(jì)707

4、0年代末，經(jīng)歷了以下三個階段。年代末，經(jīng)歷了以下三個階段。第一階段，第一階段，DSPDSP的雛形階段（的雛形階段（19801980年前后）。年前后）。 1978 1978年年AMIAMI公司生產(chǎn)出第一片公司生產(chǎn)出第一片DSPDSP芯片芯片S2811S2811。 19791979年美國年美國IntelIntel公司發(fā)布了商用可編程公司發(fā)布了商用可編程DSPDSP器件器件Intel2920,Intel2920,由于由于內(nèi)部沒有單周期的硬件乘法器內(nèi)部沒有單周期的硬件乘法器，使芯片的運(yùn)算速度、數(shù)據(jù)處，使芯片的運(yùn)算速度、數(shù)據(jù)處理能力和運(yùn)算精度受到了很大的限制。運(yùn)算速度大約為理能力和運(yùn)算精度受到了很大的限

5、制。運(yùn)算速度大約為單指令周單指令周期期200250ns200250ns，應(yīng)用領(lǐng)域僅局限應(yīng)用領(lǐng)域僅局限于軍事或航空航天部門。于軍事或航空航天部門。1 1）DSPDSP技術(shù)的發(fā)展技術(shù)的發(fā)展Tankertanker Design第二階段，第二階段，DSPDSP的成熟階段（的成熟階段（19901990年前后）。年前后）。 硬件結(jié)構(gòu)上更適合數(shù)字信號處理的要求，能進(jìn)行硬件結(jié)構(gòu)上更適合數(shù)字信號處理的要求，能進(jìn)行硬件乘法、硬件乘法、硬件硬件FFTFFT變換變換和和單指令濾波處理單指令濾波處理，其，其單指令周期為單指令周期為80100ns80100ns。 如如TITI公司的公司的TMS320C20TMS320C

6、20，它是該公司的第二代，它是該公司的第二代DSPDSP器件器件, ,采用采用了了CMOSCMOS制造工藝，其存儲容量和運(yùn)算速度成倍提高，為語音處理制造工藝，其存儲容量和運(yùn)算速度成倍提高，為語音處理、圖像硬件處理技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。、圖像硬件處理技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代后期，以年代后期，以TITI公司的公司的TMS320C30TMS320C30為代表的第三代為代表的第三代DSPDSP芯片問世，伴隨著運(yùn)算速度的進(jìn)一步提高，其芯片問世，伴隨著運(yùn)算速度的進(jìn)一步提高，其應(yīng)用范圍逐步應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大到通信、計算機(jī)領(lǐng)域。擴(kuò)大到通信、計算機(jī)領(lǐng)域。 這個時期的器件主要有這個時期的

7、器件主要有:TI:TI公司的公司的TMS320C20TMS320C20、3030、4040、5050系系列，列，MotorolaMotorola公司的公司的DSP5600DSP5600、96009600系列，系列，AT&TAT&T公司的公司的DSP32DSP32等。等。 Tankertanker Design第三階段，第三階段，DSP的完善階段（的完善階段（2000年以后）。年以后）。 這一時期各這一時期各DSPDSP制造商不僅使制造商不僅使信號處理能力更加完善信號處理能力更加完善, ,而且使而且使系統(tǒng)開發(fā)更加方便、程序編輯調(diào)試更加靈活、功耗進(jìn)一步降低、系統(tǒng)開發(fā)更加方便、程序編輯調(diào)試更加靈活、

8、功耗進(jìn)一步降低、成本不斷下降。尤其是各種通用外設(shè)集成到片上成本不斷下降。尤其是各種通用外設(shè)集成到片上, ,大大地提高了大大地提高了數(shù)字信號處理能力。數(shù)字信號處理能力。這一時期的這一時期的DSPDSP運(yùn)算速度可達(dá)到運(yùn)算速度可達(dá)到單指令周期單指令周期10ns10ns左右，左右，可在可在WindowsWindows環(huán)境下直接環(huán)境下直接用用C C語言編程語言編程, ,使用方便靈活使用方便靈活，使，使DSPDSP芯片不僅在芯片不僅在通信、計算機(jī)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，而且通信、計算機(jī)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，而且逐漸滲透到人們?nèi)粘ＯM(fèi)領(lǐng)域逐漸滲透到人們?nèi)粘ＯM(fèi)領(lǐng)域。 目前目前,DSP,DSP芯片的發(fā)展非常迅速

9、。硬件方面主要是向多處理器芯片的發(fā)展非常迅速。硬件方面主要是向多處理器的并行處理結(jié)構(gòu)、便于外部數(shù)據(jù)交換的串行總線傳輸、大容量片的并行處理結(jié)構(gòu)、便于外部數(shù)據(jù)交換的串行總線傳輸、大容量片上上RAMRAM和和ROMROM、程序加密、增加、程序加密、增加I/OI/O驅(qū)動能力、外圍電路內(nèi)裝化、驅(qū)動能力、外圍電路內(nèi)裝化、低功耗等方面發(fā)展。軟件方面主要是綜合開發(fā)平臺的完善，使低功耗等方面發(fā)展。軟件方面主要是綜合開發(fā)平臺的完善，使DSPDSP的應(yīng)用開發(fā)更加靈活方便。的應(yīng)用開發(fā)更加靈活方便。 Tankertanker DesignTankertanker Design2 2）DSPDSP技術(shù)的現(xiàn)狀技術(shù)的現(xiàn)狀Ta

10、nkertanker Design2 2）DSPDSP技術(shù)的現(xiàn)狀技術(shù)的現(xiàn)狀Tankertanker Design* *3 3）DSPDSP技術(shù)的發(fā)展趨勢技術(shù)的發(fā)展趨勢Tankertanker Design* *3 3）DSPDSP技術(shù)的發(fā)展趨勢技術(shù)的發(fā)展趨勢 為了提高為了提高DSP芯片的運(yùn)算速度，各芯片的運(yùn)算速度，各DSP廠商紛紛在廠商紛紛在DSP芯片芯片中引入并行處理機(jī)制。這樣，可以在同一時刻將不同的中引入并行處理機(jī)制。這樣，可以在同一時刻將不同的DSP與不與不同的任一存儲器連通，大大提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾省Ｍ娜我淮鎯ζ鬟B通，大大提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾省?總之，對于高速、高密度數(shù)據(jù)處理應(yīng)用，總之，

11、對于高速、高密度數(shù)據(jù)處理應(yīng)用，DSPDSP將向多核轉(zhuǎn)將向多核轉(zhuǎn)變，目前已經(jīng)有一款變，目前已經(jīng)有一款6 6核方案，在未來核方案，在未來2525年可能一個年可能一個DSPDSP芯片將芯片將集成百個處理器。集成百個處理器。 而對于那些不屬于高密度的應(yīng)用，而對于那些不屬于高密度的應(yīng)用，DSPDSP將來的發(fā)展方向是將來的發(fā)展方向是SoCSoC。這些新的。這些新的SoCSoC集成系統(tǒng)將在系統(tǒng)處理器集成系統(tǒng)將在系統(tǒng)處理器( (如如ARM)ARM)的控制下的控制下，同時使用可編程，同時使用可編程DSPDSP和可配置和可配置DSPDSP加速器，它們將成為許多創(chuàng)加速器，它們將成為許多創(chuàng)新性產(chǎn)品的開發(fā)平臺。新性產(chǎn)品

12、的開發(fā)平臺。 可編程可編程SoCSoC是未來是未來DSPDSP的生存之道。的生存之道。Tankertanker Design如：數(shù)字濾波、自適應(yīng)濾波、如：數(shù)字濾波、自適應(yīng)濾波、 快速傅氏變換、快速傅氏變換、Hilbert變換、變換、 相關(guān)運(yùn)算、頻譜分析、相關(guān)運(yùn)算、頻譜分析、 卷卷 積、模式匹配、積、模式匹配、 窗函數(shù)、波形產(chǎn)生等；窗函數(shù)、波形產(chǎn)生等； 如：調(diào)制解調(diào)器、自適應(yīng)均衡、如：調(diào)制解調(diào)器、自適應(yīng)均衡、 數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)壓縮、 回波抵消、多路復(fù)用、回波抵消、多路復(fù)用、 傳真、擴(kuò)頻通信、傳真、擴(kuò)頻通信、 移動通信、糾錯編譯碼、移動通信、糾錯編譯碼、 可視電話、路由器等；可視

13、電話、路由器等； 如：語音編碼、語音合成、如：語音編碼、語音合成、 語音識別、語音增強(qiáng)、語音識別、語音增強(qiáng)、 語音郵件、語音存儲、語音郵件、語音存儲、 文本文本語音轉(zhuǎn)換等；語音轉(zhuǎn)換等； 如：二維和三維圖形處理、如：二維和三維圖形處理、 圖像壓縮與傳輸、圖像壓縮與傳輸、 圖像鑒別、圖像增強(qiáng)、圖像鑒別、圖像增強(qiáng)、 圖像轉(zhuǎn)換、模式識別、圖像轉(zhuǎn)換、模式識別、 動畫、電子地圖、動畫、電子地圖、 機(jī)器人視覺等；機(jī)器人視覺等； 如：保密通信如：保密通信 雷達(dá)處理雷達(dá)處理 聲納處理聲納處理 導(dǎo)航導(dǎo)航 導(dǎo)彈制導(dǎo)導(dǎo)彈制導(dǎo) 電子對抗電子對抗 全球定位全球定位GPS 搜索與跟蹤搜索與跟蹤 情報收集與處理等情報收集與處

14、理等 如：頻譜分析、函數(shù)發(fā)生、如：頻譜分析、函數(shù)發(fā)生、 數(shù)據(jù)采集、鎖相環(huán)、數(shù)據(jù)采集、鎖相環(huán)、 模態(tài)分析、暫態(tài)分析、模態(tài)分析、暫態(tài)分析、 石油石油/地質(zhì)勘探、地質(zhì)勘探、 地震預(yù)測與處理等；地震預(yù)測與處理等； 如：引擎控制如：引擎控制 聲聲 控控 發(fā)動機(jī)控制發(fā)動機(jī)控制 自動駕駛自動駕駛 機(jī)器人控制機(jī)器人控制 磁盤磁盤/光盤伺服控制光盤伺服控制 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等如：助聽器如：助聽器 X-射線掃描射線掃描 心電圖心電圖/腦電圖腦電圖 超聲設(shè)備超聲設(shè)備 核磁共振核磁共振 診斷工具診斷工具 病人監(jiān)護(hù)等病人監(jiān)護(hù)等 如：高保真音響如：高保真音響 音樂合成音樂合成 音調(diào)控制音調(diào)控制 玩具與游戲玩具與

15、游戲 數(shù)字電話數(shù)字電話/電視電視 高清晰度電視高清晰度電視HDTV 變頻空調(diào)變頻空調(diào) 機(jī)頂盒等機(jī)頂盒等 如：震裂處理器如：震裂處理器 圖形加速器圖形加速器 工作站工作站 多媒體計算機(jī)等多媒體計算機(jī)等 Tankertanker Design 單片機(jī)單片機(jī)(微控制器微控制器): 用于不太復(fù)雜的數(shù)字信號處理。結(jié)構(gòu)較簡單用于不太復(fù)雜的數(shù)字信號處理。結(jié)構(gòu)較簡單，沒有乘法器，沒有乘法器，I/O接口多，位控制能力強(qiáng)，成本低，使用方便。接口多，位控制能力強(qiáng)，成本低，使用方便。如如51系列，系列，AVR系列，系列，PIC系列等系列等 嵌入式微處理器：嵌入式微處理器：基于通用計算機(jī)基于通用計算機(jī)CPU，具有較高的

16、抗干擾能，具有較高的抗干擾能力，可靠性高，地址線較多，存儲空間大，可配備實(shí)時操作系統(tǒng)力，可靠性高，地址線較多，存儲空間大，可配備實(shí)時操作系統(tǒng)，如，如，ARM7/ARM9等，多用于控制系統(tǒng)。等，多用于控制系統(tǒng)。 DSP：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，片內(nèi)設(shè)計有硬件乘法器及累加器，多處理單結(jié)構(gòu)復(fù)雜，片內(nèi)設(shè)計有硬件乘法器及累加器，多處理單元，多總線結(jié)構(gòu)，流水線技術(shù)，專門的指令系統(tǒng)，能夠高速、實(shí)元，多總線結(jié)構(gòu)，流水線技術(shù)，專門的指令系統(tǒng)，能夠高速、實(shí)時地實(shí)現(xiàn)具有乘積累加特點(diǎn)的、復(fù)雜的數(shù)字信號處理算法。如時地實(shí)現(xiàn)具有乘積累加特點(diǎn)的、復(fù)雜的數(shù)字信號處理算法。如TI的的TMS320系列等。系列等。Tankertanker De

17、sign 數(shù)字信號處理不同于普通的科學(xué)計算與分析，它強(qiáng)調(diào)運(yùn)算的數(shù)字信號處理不同于普通的科學(xué)計算與分析，它強(qiáng)調(diào)運(yùn)算的實(shí)時性。除了具備普通微處理器所強(qiáng)調(diào)的高速運(yùn)算和控制能力外實(shí)時性。除了具備普通微處理器所強(qiáng)調(diào)的高速運(yùn)算和控制能力外,針對實(shí)時數(shù)字信號處理的特點(diǎn)針對實(shí)時數(shù)字信號處理的特點(diǎn),在處理器的結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、指令在處理器的結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、指令流程上作了很大的改進(jìn)流程上作了很大的改進(jìn),其主要特點(diǎn)如下：其主要特點(diǎn)如下：馮馮曼曼(Von-Neumann)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器合為一體，單地址、數(shù)據(jù)總線，不能同時取指令和取操作數(shù)，合為一體，單地址、數(shù)據(jù)總線，不能同時取指令和

18、取操作數(shù)，易造成傳輸通道上的瓶頸現(xiàn)象。易造成傳輸通道上的瓶頸現(xiàn)象。1）哈佛結(jié)構(gòu) 圖圖 馮馮諾伊曼結(jié)構(gòu)諾伊曼結(jié)構(gòu)程序與數(shù)程序與數(shù)據(jù)存儲器據(jù)存儲器地址總線地址總線AB數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線DBTankertanker Design哈佛哈佛(Havard)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)程序空間和數(shù)據(jù)空間分開，各自有自程序空間和數(shù)據(jù)空間分開，各自有自己的地址總線和數(shù)據(jù)總線，能夠同時取指令己的地址總線和數(shù)據(jù)總線，能夠同時取指令(來自程序存儲來自程序存儲器器)和取操作數(shù)和取操作數(shù)(來自數(shù)據(jù)存儲器來自數(shù)據(jù)存儲器)。圖圖 哈佛結(jié)構(gòu)哈佛結(jié)構(gòu)程序存程序存儲器儲器程序地址程序地址總線總線PAB程序數(shù)據(jù)程序數(shù)據(jù)總線總線PDB數(shù)據(jù)存數(shù)據(jù)存儲器儲器

19、數(shù)據(jù)地址數(shù)據(jù)地址總線總線DAB數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線總線DDB改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu) 允許在程序空間和數(shù)據(jù)空間之間相互存儲、傳送數(shù)據(jù)允許在程序空間和數(shù)據(jù)空間之間相互存儲、傳送數(shù)據(jù),使這些使這些數(shù)據(jù)可以由算術(shù)運(yùn)算指令直接調(diào)用數(shù)據(jù)可以由算術(shù)運(yùn)算指令直接調(diào)用,增強(qiáng)芯片的靈活性；增強(qiáng)芯片的靈活性； 提供了存儲指令的高速緩沖器（提供了存儲指令的高速緩沖器（cache）和相應(yīng)的指令）和相應(yīng)的指令,當(dāng)重復(fù)當(dāng)重復(fù)執(zhí)行這些指令時執(zhí)行這些指令時,只需讀入一次就可連續(xù)使用，不需要再次從程只需讀入一次就可連續(xù)使用，不需要再次從程序存儲器中讀出序存儲器中讀出,從而減少了指令執(zhí)行作需要的時間。從而減少了指令執(zhí)行作需要

20、的時間。Tankertanker Design多條地址、數(shù)據(jù)總線多條地址、數(shù)據(jù)總線，可保證同時進(jìn)行取指令和多個數(shù)據(jù)存可保證同時進(jìn)行取指令和多個數(shù)據(jù)存取操作，并由輔助寄存器自動增減地址進(jìn)行尋址，使取操作，并由輔助寄存器自動增減地址進(jìn)行尋址，使CPU在一個在一個機(jī)器周期內(nèi)可多次對程序空間和數(shù)據(jù)空間進(jìn)行訪問。機(jī)器周期內(nèi)可多次對程序空間和數(shù)據(jù)空間進(jìn)行訪問。總線越多，總線越多，在同一時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)的操作越多，所完成的功能就越復(fù)雜。在同一時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)的操作越多，所完成的功能就越復(fù)雜。DSP芯芯片都采用多總線結(jié)構(gòu)，大大地提高了片都采用多總線結(jié)構(gòu)，大大地提高了DSP的運(yùn)行速度。的運(yùn)行速度。 例如例如,TMS320C

21、240 x內(nèi)部有數(shù)據(jù)讀總線、數(shù)據(jù)寫總線、程序內(nèi)部有數(shù)據(jù)讀總線、數(shù)據(jù)寫總線、程序讀總線，還有相對應(yīng)的地址總線，可以實(shí)現(xiàn)：讀總線，還有相對應(yīng)的地址總線，可以實(shí)現(xiàn)：一個機(jī)器周期內(nèi)從程序存儲器取一個機(jī)器周期內(nèi)從程序存儲器取1條指令條指令從數(shù)據(jù)存儲器讀從數(shù)據(jù)存儲器讀1個操作數(shù)個操作數(shù)向數(shù)據(jù)存儲器寫向數(shù)據(jù)存儲器寫1個操作數(shù)個操作數(shù) 內(nèi)部總線是個十分重要的資源。內(nèi)部總線是個十分重要的資源。2) 多總線結(jié)構(gòu)Tankertanker Design DSP執(zhí)行一條指令，可分成取指、譯碼、取操作和執(zhí)行等幾執(zhí)行一條指令，可分成取指、譯碼、取操作和執(zhí)行等幾個階段。在程序運(yùn)行過程中這幾個階段是重疊的，這樣，在執(zhí)行個階段。

22、在程序運(yùn)行過程中這幾個階段是重疊的，這樣，在執(zhí)行本條指令的同時，還依次完成了后面本條指令的同時，還依次完成了后面3條指令的取操作數(shù)、譯碼條指令的取操作數(shù)、譯碼和取指，將指令周期降低到最小值。和取指，將指令周期降低到最小值。 利用這種流水線結(jié)構(gòu)，加上執(zhí)行重復(fù)操作，就能保證數(shù)字信利用這種流水線結(jié)構(gòu)，加上執(zhí)行重復(fù)操作，就能保證數(shù)字信號處理中用得最多的乘法累加運(yùn)算可以在單個指令周期內(nèi)完成。號處理中用得最多的乘法累加運(yùn)算可以在單個指令周期內(nèi)完成。四級流水線操作四級流水線操作3) 流水線操作(pipeline)Tankertanker Design4) 多處理單元 DSP內(nèi)部一般都包括有多個處理單元，如：

23、內(nèi)部一般都包括有多個處理單元，如：算術(shù)邏輯運(yùn)算單元算術(shù)邏輯運(yùn)算單元(ALU)輔助寄存器運(yùn)算輔助寄存器運(yùn)算單元單元(ARAU)累加器累加器(ACC)硬件乘法器硬件乘法器(MUL) 它們可以在一個指令周期內(nèi)同時進(jìn)行運(yùn)算。例如，當(dāng)執(zhí)行它們可以在一個指令周期內(nèi)同時進(jìn)行運(yùn)算。例如，當(dāng)執(zhí)行一次乘法和累加的同時，輔助寄存器單元已經(jīng)完成了下一個地一次乘法和累加的同時，輔助寄存器單元已經(jīng)完成了下一個地址的尋址工作，為下一次乘法和累加運(yùn)算做好了充分的準(zhǔn)備。址的尋址工作，為下一次乘法和累加運(yùn)算做好了充分的準(zhǔn)備。 為了適應(yīng)數(shù)字信號處理的需要，當(dāng)前的為了適應(yīng)數(shù)字信號處理的需要，當(dāng)前的DSP芯片都配有專用芯片都配有專用的

24、的硬件乘法硬件乘法-累加單元累加單元(MAC)，可在一個周期內(nèi)完成一次乘法和，可在一個周期內(nèi)完成一次乘法和累加操作。如矩陣運(yùn)算、累加操作。如矩陣運(yùn)算、FIR和和IIR濾波、濾波、FFT變換等專用信號的變換等專用信號的處理。處理。 Tankertanker Design5) 硬件配置強(qiáng) 除除CPU的多處理單元外，的多處理單元外，DSP的接口功能也愈來愈強(qiáng)，更易的接口功能也愈來愈強(qiáng)，更易于完成系統(tǒng)設(shè)計。于完成系統(tǒng)設(shè)計。 如如240 x集成了集成了AD轉(zhuǎn)換器、片內(nèi)閃存、多路復(fù)用轉(zhuǎn)換器、片內(nèi)閃存、多路復(fù)用I/O引腳、事引腳、事件管理器、串行通信接口模塊、串行外設(shè)模塊、具有獨(dú)立總線的件管理器、串行通信接

25、口模塊、串行外設(shè)模塊、具有獨(dú)立總線的直接存儲訪問單元直接存儲訪問單元DMA、CAN總線模塊、用于仿真的總線模塊、用于仿真的JTAG接口接口等。等。6）特殊的DSP指令 為了更好地滿足數(shù)字信號處理應(yīng)用的需要，在為了更好地滿足數(shù)字信號處理應(yīng)用的需要，在DSP的指令系的指令系統(tǒng)中，設(shè)計了一些特殊的統(tǒng)中，設(shè)計了一些特殊的DSP指令。例如，重復(fù)、位反轉(zhuǎn)、乘積指令。例如，重復(fù)、位反轉(zhuǎn)、乘積累加、循環(huán)指令，又如累加、循環(huán)指令，又如240 x中的中的DMOV和和LDT指令，使得尋址、指令，使得尋址、排序的速度大大提高。排序的速度大大提高。Tankertanker Design8）指令周期短 基于以上特點(diǎn)，以及

26、基于以上特點(diǎn)，以及DSP廣泛采用亞微米廣泛采用亞微米CMOS制造工藝，制造工藝，其運(yùn)行速度越來越快。如其運(yùn)行速度越來越快。如C2000運(yùn)行速度可達(dá)運(yùn)行速度可達(dá)600MFLOPS，C5000運(yùn)行速度可達(dá)運(yùn)行速度可達(dá)600 MIPS；C6000的運(yùn)行速度達(dá)到的運(yùn)行速度達(dá)到8000 MIPS，多核的更高。，多核的更高。7) 運(yùn)算精度高 一般一般DSP的字長為的字長為16位、位、24位、位、32位。為防止運(yùn)算過程中位。為防止運(yùn)算過程中溢出，有的累加器達(dá)到溢出，有的累加器達(dá)到40位。此外，一批浮點(diǎn)位。此外，一批浮點(diǎn)DSP，例如，例如C3x、C4x、ADSP21020等，則提供了更大的動態(tài)范圍。等，則提供

27、了更大的動態(tài)范圍。Tankertanker DesignTankertanker DesignTankertanker DesignTankertanker DesignTankertanker Design 主要取決于應(yīng)用場合，以夠用、低成本為前提。主要取決于應(yīng)用場合，以夠用、低成本為前提。 定點(diǎn)：動態(tài)范圍較小，編程需要考慮數(shù)據(jù)的動態(tài)范圍和精定點(diǎn)：動態(tài)范圍較小，編程需要考慮數(shù)據(jù)的動態(tài)范圍和精度，但是功耗低、成本低。度，但是功耗低、成本低。Tankertanker Design 主要取決于應(yīng)用場合，以夠用、低成本為前提。主要取決于應(yīng)用場合，以夠用、低成本為前提。Tankertanker Des

28、ignTankertanker Design TI公司自公司自1982年推出第一款定點(diǎn)年推出第一款定點(diǎn)DSP芯片以來，相繼推出芯片以來，相繼推出定點(diǎn)、浮點(diǎn)和多處理器定點(diǎn)、浮點(diǎn)和多處理器三類運(yùn)算特性不同的三類運(yùn)算特性不同的DSP芯片，共計已發(fā)芯片，共計已發(fā)展了七代產(chǎn)品。其中，展了七代產(chǎn)品。其中，定點(diǎn)定點(diǎn)運(yùn)算單處理器的運(yùn)算單處理器的DSP有有七個系列七個系列，浮浮點(diǎn)點(diǎn)運(yùn)算單處理器的運(yùn)算單處理器的DSP有有三個系列三個系列，多處理器多處理器的的DSP有有一個系列一個系列。主要按照。主要按照DSP的處理速度、運(yùn)算精度和并行處理能力分類，每的處理速度、運(yùn)算精度和并行處理能力分類，每一類產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)相同，只

29、是片內(nèi)存儲器和片內(nèi)外設(shè)配置不同。一類產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)相同，只是片內(nèi)存儲器和片內(nèi)外設(shè)配置不同。 Tankertanker Design符號含義：符號含義： C CMOS LC 3.3V,低功耗低功耗, CMOS F 片內(nèi)帶片內(nèi)帶FlashLF 3.3V,低功耗低功耗,片內(nèi)帶片內(nèi)帶Flash A 芯片帶加密位芯片帶加密位 Tankertanker DesignC64xC55x,C547xC28x30/31/32C55+ARM 四個工作平臺TMS320C2000: TMS320C2000: 用于優(yōu)化用于優(yōu)化和控制系統(tǒng)和控制系統(tǒng)T TMS320C5000: MS320C5000: 省電型處省電型處理器、用于

30、通信理器、用于通信TMS320C6000: TMS320C6000: 業(yè)內(nèi)最快業(yè)內(nèi)最快的處理器提高單片的多通的處理器提高單片的多通道的處理能力道的處理能力TMS320C3X TMS320C3X 浮點(diǎn)處理器用浮點(diǎn)處理器用于圖像處理和工業(yè)控制于圖像處理和工業(yè)控制定點(diǎn)式：定點(diǎn)式：動態(tài)范圍小，易溢出，需利用定標(biāo)防止溢出；功耗低。動態(tài)范圍小，易溢出，需利用定標(biāo)防止溢出；功耗低。浮點(diǎn)式：浮點(diǎn)式：動態(tài)范圍大，沒有溢出風(fēng)險；功耗較大。動態(tài)范圍大，沒有溢出風(fēng)險；功耗較大。Tankertanker Design1）TMS320C2000系列系列 C2XX是是TI公司的一代高性能、低價位定點(diǎn)公司的一代高性能、低價位

31、定點(diǎn)DSP，是專門針，是專門針對控制應(yīng)用的，集成了閃存、對控制應(yīng)用的，集成了閃存、A/D、CAN總線控制器等片內(nèi)外總線控制器等片內(nèi)外設(shè)。主要有三大類：設(shè)。主要有三大類： TMS320C20 x: C203, F206，主要用于電話、數(shù)碼相機(jī)、主要用于電話、數(shù)碼相機(jī)、嵌入式家電設(shè)備。嵌入式家電設(shè)備。 TMS320C24x: LF2407，16位定點(diǎn)，位定點(diǎn)，10位位A/D，主要用于，主要用于電機(jī)控制、智能儀表、工業(yè)自動化、機(jī)電一體化等。電機(jī)控制、智能儀表、工業(yè)自動化、機(jī)電一體化等。 TMS320C28x: F2810, F2812，32位定點(diǎn)，位定點(diǎn)，12位位A/D，主主要用于要用于無感測速度控

32、制、隨機(jī)的無感測速度控制、隨機(jī)的PWM、功率因子改善等等。、功率因子改善等等。C28同時亦是世界上程序代碼最有效率的同時亦是世界上程序代碼最有效率的DSPs，且，且C28x的程的程序代碼與目前所有的序代碼與目前所有的C2000 DSPs的程序代碼是兼容的。的程序代碼是兼容的。Tankertanker Design TMS320C28X: Tankertanker Design1）TMS320C5000系列系列執(zhí)行速度高達(dá)執(zhí)行速度高達(dá)900 MIPS，滿足實(shí)時嵌入設(shè)備的要求，滿足實(shí)時嵌入設(shè)備的要求，Tankertanker DesignTankertanker DesignTankertanker DesignTankertanker DesignTankertanker DesignTankertanker DesignTanke