1、TMS320C55x DSP原理及應用12022年3月21日20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用2 220222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用3 3 1.1 數字信號處理及應用概述數字信號處理及應用概述1.2 實時數字信號處理技術的實現方法實時數字信號處理技術的實現方法 1.3 數字信號處理器的特點數字信號處理器的特點 1.4 德州儀器公司的德州儀器公司的DSP產品產品1.5 DSP芯片的選擇芯片的選擇 1.6 定點運算及定點定點運算及

2、定點DSP20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用4 4 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用5 5 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用6 6 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用7 7 x(t)抗混疊抗混疊濾波器濾波器A/D轉換器轉換器x(n)y(n)y(t)數字信號數字

3、信號處理器處理器D/A轉換器轉換器低通低通濾波器濾波器 典型實時數字信號處理系統框圖典型實時數字信號處理系統框圖 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用8 8 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用9 9 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用1010 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應

4、用原理及應用1111 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用1212 利用X86系統進行實時數字信號處理有下列優點： 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用1313X86進行實時信號處理的缺點 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用1414通用微處理器的種類多，包括51系列及其擴展系列，德州儀器公司的MSP430系列，ARM公司的ARM7、ARM9、ARM1

5、1、ARM Cortex-M0,-M3,-A8,-A9系列，等等，利用通用微處理器進行信號處理的優點如下。 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用1515利用通用微處理器進行信號處理的缺點如下。 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用1616 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用1717 隨著微電子技術的快速發展，FPGA的制作工藝已經進入到45nm時期，

6、這意味在一片集成電路當中可以集成更多的晶體管，芯片運行更快，功耗更低。其主要優點如下。 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用1818使用FPGA的缺點如下。 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用1919數字信號處理器（Digital Signal Processor，DSP）是一種專門為實時、快速實現各種數字信號處理算法而設計的具有特殊結構的微處理器。20世紀80年代初，世界上第一片可編程DSP芯片的誕生為數字信號處理理論的實際應用

7、開辟了道路；隨著低成本數字信號處理器的不斷推出，更加促進了這一進程。90年代以后，DSP芯片的發展突飛猛進。其功能日益強大，性能價格比不斷上升，開發手段不斷改進，使DSP芯片迅速成為眾多電子產品的核心器件，DSP系統也被廣泛地應用于當今技術革命的各個領域通信電子、信號處理、自動控制、雷達、軍事、航空航天、醫療、家用電器、電力電子，而且新的應用領域還在不斷地被發現、拓展。 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用2020優點：大規模集成性、優點：大規模集成性、 穩定性好穩定性好 精度高精度高可編程性可編程性高速性能高速

8、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點：成本較通用處理器高，但低于缺點：成本較通用處理器高，但低于FPGA。 DSP技術更新速度快，不如技術更新速度快，不如PC機方式編程和修改方便。機方式編程和修改方便。 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用2121 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用2222 采用上述兩種以上形式，集各形式之長，也是一種發展趨勢，比如： PC機+信號處理板，PCI接口的DSP板、FPGA板、顯卡；

9、ARM處理器+DSP處理器：如德州儀器的OMAP處理器。 集成處理器的FPGA：如Xilinx的FPGA中集成ARM-A9，Altera的FPGA中將整合Intel的處理器。 ARM處理器+專用硬件加速器：如嵌入H.264、MPEG4等硬件視頻處理模塊，嵌入基帶處理模塊。 更適用于某專業的DSP處理器：相當于DSP+ASIC，如專為無線基站推出的DSP處理器，視頻處理DSP等。 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用2323 設計者要根據系統的嵌入式、便攜性、功耗、速度、成本、批量、可靠性、使用環境、開發周期等情況

10、選擇實現方式。20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用2424 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用2525 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用2626外部管理數據總線外部管理數據總線外部管理地址總線外部管理地址總線數據總線數據總線數據地址總線數據地址總線程序數據總線程序數據總線程序地址總線程序地址總線并行接口并行接口 20222022年年3 3月月21

11、21日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用2727 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用2828 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用2929 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用3030 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用31

12、31 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用3232 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用3333 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用3434 在選擇在選擇DSP處理器時，要根據目標系統不同要求，綜合考慮處理器時，要根據目標系統不同要求，綜合考慮性能、成本、集成度、開發的難易程度及功耗等因素。性能、成本、集成度、開發的難易程度及功耗等因素。 20222

13、022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用3535 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用3636 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用3737 。 。20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用3838 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x

14、DSP原理及應用原理及應用3939 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用4040 。 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用4141 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用4242 這些指標都有很大的局限性。比如，指令周期和MIPS指標并不能公正地區別不同DSP速度性能上的差異，因為不同的DSP在單個指令周期內完成的任務量是不一樣。例如，采用超長指令字（V

15、LIW）架構的DSP可以在單個周期時間內完成多條指令。雖然MAC時間采用一個基本操作的執行時間作為標準來比較DSP的速度性能，但是MAC時間顯然不能提供足夠的信息。而且大多數DSP在單個指令周期內即可完成MAC，所以其MAC時間和指令周期是一樣的。至于MOPS、BOPS和MFLOPS指標，會因為廠商對“操作”內涵詮釋的不同而很難體現客觀公允的評價要求。FFT執行時間雖然相對于其他指標要好一些，但要DSP在具體實時應用中對表現出的處理速度做出準確估計仍然是很困難的。 目前，比較可靠的辦法是利用某些典型的數字信號處理標準例程，這些例程可能是FIR或IIR濾波等“核心”算法，也可能是語音編解碼等整個

16、或部分應用程序。 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用4343 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用4444 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用4545 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用4646 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSP

17、TMS320C55x DSP原理及應用原理及應用4747 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用4848 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用4949 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用5050 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用5151 20222022年年3 3月月

18、2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用5252 20222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用5353 -32768，32767(8000h，7FFFh)-1(FFFFh)，0+ +- - -128，127 (80h，7Fh) -1(FFh)，0+ +- -Qqxx2intQqxfloatx2 yxzQqQqQqyxz222xyxxQQQqQqyx222)(xyxQQQqqyx22)()()(22xzyxQQQQqqqyxzzQqz2=)(2yxQQqqyxqz =)(2)(yxzQQQqqyxzQqz2yxQqQqyx22qQQQqqyxzyxz)(220222022年年3 3月月2121日日TMS320C55x DSPTMS320C55x DSP原理及應用原理及應用6666定點運算例題n某設備要控制輸出電流某設備要控制輸出電流i1盡量接近盡量接近i0，i0是是8A的變量。用電流傳感器的變量。用電流傳感器測量測量i1