DSP應(yīng)用技術(shù)——1

1、TMS320C55x DSP原理及應(yīng)用12022年6月30日20222022年年6 6月月3030日日220222022年年6 6月月3030日日3 1.1 數(shù)字信號(hào)處理及應(yīng)用概述數(shù)字信號(hào)處理及應(yīng)用概述1.2 實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法 1.3 數(shù)字信號(hào)處理器的特點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器的特點(diǎn) 1.4 德州儀器公司的德州儀器公司的DSP產(chǎn)品產(chǎn)品1.5 DSP芯片的選擇芯片的選擇 20222022年年6 6月月3030日日4 20222022年年6 6月月3030日日5 20222022年年6 6月月3030日日6 20222022年年6 6月月3030日日7 x(t)

2、抗混疊抗混疊濾波器濾波器A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器x(n)y(n)y(t)數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)處理器處理器D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器低通低通濾波器濾波器 典型實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)框圖典型實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)框圖 20222022年年6 6月月3030日日8 20222022年年6 6月月3030日日9 20222022年年6 6月月3030日日10 利用X86系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理有下列優(yōu)點(diǎn)： 20222022年年6 6月月3030日日11X86進(jìn)行實(shí)時(shí)信號(hào)處理的缺點(diǎn) 20222022年年6 6月月3030日日12通用微處理器的種類多，包括51系列及其擴(kuò)展系列，德州儀器公司的MSP430系列，ARM公司的ARM

3、7、ARM9、ARM11、ARM Cortex-M0,-M3,-A8,-A9系列，等等，利用通用微處理器進(jìn)行信號(hào)處理的優(yōu)點(diǎn)如下。 20222022年年6 6月月3030日日13利用通用微處理器進(jìn)行信號(hào)處理的缺點(diǎn)如下。 20222022年年6 6月月3030日日14 針對(duì)這些缺點(diǎn)，當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)是在通用處理器中內(nèi)嵌硬件數(shù)字信號(hào)處理單元，如很多視頻處理器產(chǎn)品都是在ARM9處理器中嵌入H.264、MPEG4等硬件視頻處理模塊，從而取得了較好的處理效果；而另一條路徑是在單片中集成ARM處理器和DSP處理器，類似的產(chǎn)品如德州儀器的OMAP處理器及達(dá)芬奇視頻處理器，它們就是在一個(gè)芯片中集成了一個(gè)ARM9處

4、理器和一個(gè)C55x處理器或一個(gè)C64x處理器。20222022年年6 6月月3030日日15 隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展，F(xiàn)PGA的制作工藝已經(jīng)進(jìn)入到45nm時(shí)期，這意味在一片集成電路當(dāng)中可以集成更多的晶體管，芯片運(yùn)行更快，功耗更低。其主要優(yōu)點(diǎn)如下。 20222022年年6 6月月3030日日16使用FPGA的缺點(diǎn)如下。 20222022年年6 6月月3030日日17數(shù)字信號(hào)處理器（Digital Signal Processor，DSP）是一種專門為實(shí)時(shí)、快速實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法而設(shè)計(jì)的具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器。20世紀(jì)80年代初，世界上第一片可編程DSP芯片的誕生為數(shù)字信號(hào)處理理論的實(shí)際應(yīng)

5、用開(kāi)辟了道路；隨著低成本數(shù)字信號(hào)處理器的不斷推出，更加促進(jìn)了這一進(jìn)程。90年代以后，DSP芯片的發(fā)展突飛猛進(jìn)。其功能日益強(qiáng)大，性能價(jià)格比不斷上升，開(kāi)發(fā)手段不斷改進(jìn)，使DSP芯片迅速成為眾多電子產(chǎn)品的核心器件，DSP系統(tǒng)也被廣泛地應(yīng)用于當(dāng)今技術(shù)革命的各個(gè)領(lǐng)域通信電子、信號(hào)處理、自動(dòng)控制、雷達(dá)、軍事、航空航天、醫(yī)療、家用電器、電力電子，而且新的應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷地被發(fā)現(xiàn)、拓展。 20222022年年6 6月月3030日日18優(yōu)點(diǎn)：大規(guī)模集成性、優(yōu)點(diǎn)：大規(guī)模集成性、 穩(wěn)定性好穩(wěn)定性好 精度高精度高可編程性可編程性高速性能高速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(diǎn)：成本較單片機(jī)高，甚至高于

6、缺點(diǎn)：成本較單片機(jī)高，甚至高于PC機(jī)機(jī) DSP技術(shù)更新速度快，開(kāi)發(fā)和調(diào)試工具不盡完善技術(shù)更新速度快，開(kāi)發(fā)和調(diào)試工具不盡完善 ，不如，不如 PC機(jī)方式編程和修改方便。機(jī)方式編程和修改方便。 20222022年年6 6月月3030日日19 設(shè)計(jì)者要根據(jù)系統(tǒng)的嵌入式、便攜性、功耗、速度、成本、批量、可靠性、使用環(huán)境、開(kāi)發(fā)周期等情況選擇實(shí)現(xiàn)方式。20222022年年6 6月月3030日日20 20222022年年6 6月月3030日日21 20222022年年6 6月月3030日日2220222022年年6 6月月3030日日2320222022年年6 6月月3030日日2420222022年年6 6

7、月月3030日日2520222022年年6 6月月3030日日2620222022年年6 6月月3030日日2720222022年年6 6月月3030日日2820222022年年6 6月月3030日日2920222022年年6 6月月3030日日3020222022年年6 6月月3030日日31BPFLocal oscillatorBPFADCDSPaudioDigital videoLNA20222022年年6 6月月3030日日3220222022年年6 6月月3030日日33 20222022年年6 6月月3030日日34外部管理數(shù)據(jù)總線外部管理數(shù)據(jù)總線外部管理地址總線外部管理地址總線數(shù)

8、據(jù)總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)地址總線數(shù)據(jù)地址總線程序數(shù)據(jù)總線程序數(shù)據(jù)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6 6月月3030日日35 20222022年年6 6月月3030日日36 20222022年年6 6月月3030日日37 20222022年年6 6月月3030日日38 20222022年年6 6月月3030日日39 20222022年年6 6月月3030日日40 20222022年年6 6月月3030日日41 20222022年年6 6月月3030日日42 20222022年年6 6月月3030日日43 在選擇在選擇DSP處理器時(shí)，要根據(jù)目標(biāo)系統(tǒng)不同要求，綜合考慮處理

9、器時(shí)，要根據(jù)目標(biāo)系統(tǒng)不同要求，綜合考慮性能、成本、集成度、開(kāi)發(fā)的難易程度及功耗等因素。性能、成本、集成度、開(kāi)發(fā)的難易程度及功耗等因素。 20222022年年6 6月月3030日日44 20222022年年6 6月月3030日日45 20222022年年6 6月月3030日日46 。 。20222022年年6 6月月3030日日47 20222022年年6 6月月3030日日48 20222022年年6 6月月3030日日49 。 20222022年年6 6月月3030日日50 20222022年年6 6月月3030日日51 這些指標(biāo)都有很大的局限性。比如，指令周期和MIPS指標(biāo)并不能公正地區(qū)別

10、不同DSP速度性能上的差異，因?yàn)椴煌腄SP在單個(gè)指令周期內(nèi)完成的任務(wù)量是不一樣。例如，采用超長(zhǎng)指令字（VLIW）架構(gòu)的DSP可以在單個(gè)周期時(shí)間內(nèi)完成多條指令。雖然MAC時(shí)間采用一個(gè)基本操作的執(zhí)行時(shí)間作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)比較DSP的速度性能，但是MAC時(shí)間顯然不能提供足夠的信息。而且大多數(shù)DSP在單個(gè)指令周期內(nèi)即可完成MAC，所以其MAC時(shí)間和指令周期是一樣的。至于MOPS、BOPS和MFLOPS指標(biāo)，會(huì)因?yàn)閺S商對(duì)“操作”內(nèi)涵詮釋的不同而很難體現(xiàn)客觀公允的評(píng)價(jià)要求。FFT執(zhí)行時(shí)間雖然相對(duì)于其他指標(biāo)要好一些，但要DSP在具體實(shí)時(shí)應(yīng)用中對(duì)表現(xiàn)出的處理速度做出準(zhǔn)確估計(jì)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(shù)字信號(hào)處理標(biāo)準(zhǔn)例程，這些例程可