DSP原理與應用1第一章緒論一、數字信號處理技術的意義、內容二、DSP芯片及其特點三、DSP芯片的類別和使用選擇四、DSP的應用和開發前景五、TMS320F2812主要特點六、TMS320F2812外部引腳和信號說明第1章緒論2▲

數字信號處理

——DigitalSignalProcessing:DSP

數字信號處理芯片——DigitalSignalProcessor

:DSPs▲

數字信號處理特點

——大量的實時計算（FIRIIRFFT），數據具有高度重復（乘積和操作在濾波、卷積和FFT中等常見）有限長單位脈沖響應（FIR）濾波器Filter無限長單位脈沖響應（IIR）濾波器FilterFIR是有限沖激響應(FiniteImpulseResponse)的簡稱IIR是無限沖激響應infiniteimpulseresponse的簡稱離散傅立葉變換（DFT）快速傅立葉變換（FFT）

何為DSP？第1章緒論3數字信號處理技術意義在21世紀，數字信號處理是影響科學和工程最強大的技術之一

它是科研人員和工程師必須掌握的一門技巧

信號處理：作用：信號改善；信號檢測、估計等等方法：信號波形分析/變換；濾波；現代譜估計/分析；自適應濾波等等第1章緒論4信息系統：采集傳輸處理數字信號處理技術 是指數字信號處理理論的應用實現技術，它以數字信號處理理論、硬件技術、軟件技術為基礎和組成，研究數字信號處理算法及其實現方法。數字信號處理技術第1章緒論5數字信號處理技術第1章緒論6數字信號處理技術數字信號處理算法以數學為基礎和工具，研究數字信號處理的數值計算實現方法，包括算法結構、數值特性。數字信號處理硬件技術以微電子技術為基礎，研究完成數字信號處理算法的專用、通處理器結構、提高處理器速度的技術方法、數字信號處理系統設計與實現方法等。

第1章緒論7數字信號處理系統第1章緒論8典型的數字信號處理算法--乘法累加第1章緒論卷積(Convolution)離散余弦變換（DCT-DiscreteCosineTransform）壓縮算法9通信72％計算機12％軍品4％工業3％儀器2％消費類2％辦公自動化2％數字信號處理的應用第1章緒論10數字信號處理技術實時信號處理： 系統必須在有限的時間內對外部輸入信號完成指定的處理，即信號處理的速度必須大于等于輸入信號更新的速度；而且從信號輸入到處理后的信號輸出的延遲必須足夠小。例如：通信信號調制/解調，可視電話（圖像壓縮），VCD解壓卡，工業控制，雷達，導彈制導等第1章緒論11數字信號處理技術處理器速度的提高得益于：

①器件水平

②處理器結構

③并行技術第1章緒論12數字信號處理技術微電子技術的發展IC芯片的發展基本上遵循了Intel公司創始人之一的GordonE.Moore1965年預言的摩爾定律。該定律說：芯片上可容納的晶體管數目每18個月便可增加一倍，即芯片集成度18個月翻一番微電子技術是數字信號處理應用的基礎，其技術的發展為數字信號處理技術水平的提高和應用的深入提供了不竭的動力。第1章緒論13數字信號處理技術第1章緒論14數字信號處理技術微電子技術的發展趨勢系統集成芯片（SystemOnChip，SOC）技術微處理器和微控制器核心；數字信號處理（DSP）數字邏輯（包含知識產權核心和定制邏輯）；精度模擬電路，數字I/O，混合電路；相關的存儲器（如SRAM或Flash塊）；原型動力（可編程核心）。納米電子技術將是微電子技術的接替者，器件特征尺寸將縮小至100～1nm第1章緒論15數字信號處理技術處理器的性能除了與微電子技術這個最本質的因素有關以外，還與處理器結構有著重要的關系提高時鐘頻率似乎是有限的，最好的方法是改進處理器結構，即提高并行性

提高每條指令執行的操作的數量提高每個指令周期中執行的指令的數量第1章緒論16數字信號處理技術嵌入式計算系統嵌入式計算系統是一個較泛的定義一個非桌面通用計算機的任何計算系統一個嵌入了電子元器件的計算系統一個利用應用對象的特點而專門設計的計算系統，即用戶化專用計算系統。嵌入式計算系統一般對系統功能、價格、功耗、體積、速度等有嚴格的限制，要求對系統環境變化作出實時的快速反應。

第1章緒論17dsk6711板實物圖第1章緒論18DSP在實際系統中的應用第1章緒論19本課程的主要內容數字信號（確定、隨機）處理的基本方法回顧數字信號處理器（DSP）的結構DSP各主要功能模塊的功能和工作原理

包括：CPU內部結構，時鐘及系統控制，存儲器與通用IO端口中斷管理和復位，串行通信接口，事件管理器。DSP軟件編程和開發包括：指令系統偽指令開發環境基于c語言的簡單開發實時嵌入式系統及高速數字電路的設計與實現

第1章緒論20課程的考察形式考試40%實驗30%8次實驗、8份實驗報告學期大作業20%查找文獻，寫出每人對DSP技術的理解、DSP技術及設備發展趨勢的分析等平時10%

主要參考書《TMS320F2812原理與開發》蘇奎峰等編著電子工業出版《TMS320C2000系列DSP原理及實用技術》何蘇勤等編著TI公司網站（）上下載的各種技術手冊第1章緒論21▲

數字信號處理

——DigitalSignalProcessing:DSP

數字信號處理芯片——DigitalSignalProcessor

:DSPs▲

數字信號處理特點

——大量的實時計算（FIRIIRFFT），數據具有高度重復（乘積和操作在濾波、卷積和FFT中等常見）

二、DSP及其特點

功能特點√針對數字信號處理運算特點設計√與通用處理器相比，在尋址和計算方面作了擴充和增強√在相同頻率和芯片集成度下，比通用微處理器快幾個

數量級

第1章緒論22▲

采用哈佛結構體系：獨立的程序和數據總線，一個機器周期可同時進行程序讀出和數據存取。對應的：馮·諾依曼結構。▲

采用流水線技術：▲

硬件乘法器：具有硬件連線的高速“與或”運算器▲

多處理單元：DSP內部包含多個處理單元。▲

特殊的DSP指令：指令具有多功能，一條指令完成多個動作；如：倒位序指令等，結構特點二、DSP及其特點

第1章緒論23▲

按特性分：以工作時鐘和指令類型為指標分類▲

按用途分：通用型、專用型DSP芯片▲

按數據格式分：定點、浮點

各廠家還根據DSP芯片的CPU結構和性能將產品分成若干系列

TI公司的TMS320系列DSP芯片是目前最有影響、最為成功的數字信號處理器，其產品銷量一直處于領先地位，公認為世界DSP霸主。三、DSP芯片類別和使用選擇

第1章緒論24TexasInstruments（德州儀器）公司Agere,即LucentTechnologies（朗訊技術）公司AnalogDevies（模擬設備）公司Motorola（摩托羅拉）公司大約還有80家DSPs產商

DSPs的四大廠商第1章緒論25DSPs的四大廠商第1章緒論26▲

TMS320C1X:10,C10,C14（不常用了）▲

TMS320C2X:20,C25（不常用了）▲

TMS320C5X:C50,C51,C52,C53（不常用了）▲

TMS320C2000系列

√

TMS320C20X:C203,F206

√TMS320C24X:LF2407

√TMS320C28X:F2810,F2812▲

TMS320C5000系列:C5402,C5410,C5509▲

TMS320C6000:C6204,C6416，C6455定點芯片三、DSP芯片類別和使用選擇

第1章緒論27▲

TMS320C3X:C30,C31,C32,VC33▲

TMS320C4X:C40,C44▲

TMS320C67XX:C6701,C6711,C6712

三、DSP芯片類別和使用選擇

浮點芯片多處理芯片▲

TMSC8X:C80,C82

√

C——CMOS√

LC——3.3V,低功耗,CMOS

√

F——片內帶Flash√

LF——3.3V,低功耗,片內帶Flash√

A——芯片帶加密位第1章緒論28▲

指令周期:執行一條指令所需的時間

DSP指令周期為ns級▲

MIPS：兆條指令/秒，一般為20—100MIPs▲

MOPS：兆次操作數/秒▲

MFLOPS:兆次浮點操作/秒▲

MBPS:兆位/秒

DSP的綜合性能指標與芯片的處理器能力、片內、片外數據傳輸能力有關。。

只能作為系統設計的參考數據。性能指標三、DSP芯片類別和使用選擇

第1章緒論29▲

性能:描述DSP性能的最重要的技術指標是運算速度▲

片內硬件資源：包括片內RAM、ROM的數量、I/O接口、總線驅動能力、外部可擴展的程序和數據空間等等▲

價格：量大價格便宜，廠家主推的產品，價格便宜。使用選擇三、DSP芯片類別和使用選擇

第1章緒論30四、DSP芯片應用和開發前景

▲

第一代：1980年左右，TexasInstrument(TI)公司：TMS32010哈佛結構：Intel公司：2920，

硬件乘法器：AMI公司S28H；NECupd7720

日立公司：61810▲

第二代：1985年左右，功能、速度、內存有突破。TI：TMS320C20;AD：ADSP2100；NEC：upd77230；Motorola：DSP5600▲

第三代：1987年左右，浮點，能用高級語言。TI:TMS320C30,AD:ADSP21000,Motorola:DSP96002▲

第四代：近幾年的DSP芯片。TI公司：TMS320C2XX/C5X/C54X,TMS320C62XX/C67XX/C8X;

AD公司：ADSP210XX/211XX多處理器并行工作，多處理器系統，特殊指令，有單獨的DMA總線和控制器發展第1章緒論31▲

通用數字信號處理器：自適應濾波，卷積，相關，數字濾波，FFT,希爾伯特變換，波形生成，窗函數等等。▲

語音信號處理：語音增強、識別、合成、編碼、信箱等，文字/語音轉換▲

圖形/圖像處理：三維動畫，圖象鑒別/增強/壓縮/傳輸，機器人視覺等等圖▲

特殊應用數字信號處理：振動和噪聲分析與處理，聲納和雷達信號處理，通信信號處理,地震信號分析與處理，汽車安全及全球定位，生物醫學工程等等。在醫療、軍事、汽車等行業，以及通信市場、消費類電子產品等中具有廣闊的市場前景。應用

DSP的應用幾乎遍及電子學每一個領域。四、DSP芯片應用和開發前景

第1章緒論32▲

提高性能：應用性能、處理速度、集成度。▲

降低功耗：已從3.3V降到1.2V，電壓低于1V的產品也在研發。▲

加強融合：DSP與MCU（微控制器）融合是大勢所趨。▲

下降價格：近大批量應用導致價格下降。▲

拓寬應用：Internet\Audio\Video\3G\B3G等領域將大量應用。前景四、DSP芯片應用和開發前景

第1章緒論33第1章緒論34Differentfamiliesandsub-familiesexisttosupportdifferentmarkets.LowestCostControlSystemsMotorControlStorageDigitalCtrlSystemsC2000C5000

EfficiencyBestMIPSperWatt/Dollar/SizeWirelessphonesInternetaudioplayersDigitalstillcamerasModemsTelephonyVoIPC6000MultiChannelandMultiFunctionApp'sCommInfrastructureWirelessBase-stationsDSLImagingMulti-mediaServersVideoPerformance&BestEase-of-Use第1章緒論35C2000TMDigitalSignalControllersCombine

ThePowerofDSPandtheSimplicityofMCU

MathCodeEfficiencyHighLow

Control

CodeEfficiencyHighLow

C2000

DigitalSignalControllerSimplesystemcontrolIntegrationforsystemefficiencyandlowcostHighDSPperformanceDSPAlgorithmicprocessing

powerDedicatedhardwareformathintensivefunctionsControlsavvycoreFlashmemoryFlexible,robustperipheralsAnalogintegration

MCUNaturalMigrationAnMCUwiththepowerfulprocessingcoreofaDSPMCUDSP第1章緒論36C2000ControlApplicationsIndustrialDrivesServoControlHomeappliancesElectricPowerSteeringDigitalMotorControl3-phasemeteringwithPLCTorque,pressure,liquidflow,orgassensorsAutomotiveRadarSubwoofersAdvancedSensingDigitalPowerSuppliesCommercial,Industrial,&ConsumerUPSMulti-channelDC/DCconvertersSolar&WindinvertersHybridVehiclesFast,highresolutionsignalprocessingPeripheralsuiteoptimizedforcontrolapplications第1章緒論37C2000RoadmapDeviceFutureProductionDevelopmentSamplingF282xx150MIPSDMAF283xx300MFLOPSDMADelfino600MFLOPS16-bitADCC28xxxPerformanceF281x150MIPSF280xx60-100MIPSPiccolo60MIPSVREG,COMPPiccolo40MIPSVREG,COMPC28xxxIntegration第1章緒論38五、TMS320F2812主要特點

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高性能靜態CMOS技術：150MHz時鐘、低功耗設計、編程電壓3.3V。▲

JTAG邊界掃描（BoundaryScan）支持▲高性能的32位中央處理器：哈佛總線結構、雙16位乘加單元、迅速的中斷