《DSP技術(shù)及應(yīng)用》課件

DSP技術(shù)及應(yīng)用

信息工程學(xué)通信工程系2021/6/101DSP技術(shù)及應(yīng)用信息工程學(xué)通信工程系2021/6/101第一章DSP技術(shù)概述第二章DSP芯片結(jié)構(gòu)介紹第三章DSP指令系統(tǒng)及特點(diǎn)第四章DSP軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程第五章匯編語(yǔ)言編程舉例主要內(nèi)容2021/6/102第一章DSP技術(shù)概述主要內(nèi)容2021/6/102第一章DSP技術(shù)概述第三節(jié)DSP芯片的選擇第一節(jié)DSP系統(tǒng)概述第四節(jié)DSP芯片的主要優(yōu)點(diǎn)與應(yīng)用領(lǐng)域

第五節(jié)DSP應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具第二節(jié)DSP芯片技術(shù)的發(fā)展

2021/6/103第一章DSP技術(shù)概述第三節(jié)DSP芯片的選擇第一節(jié)D第一節(jié)DSP系統(tǒng)概述DSP系統(tǒng)模擬系統(tǒng)數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)運(yùn)算過(guò)程強(qiáng)調(diào)控制實(shí)時(shí)處理FPGA/CPLDDSP芯片模擬器件2021/6/104第一節(jié)DSP系統(tǒng)概述DSP系統(tǒng)模擬系統(tǒng)數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)運(yùn)一、DSP系統(tǒng)的特點(diǎn)

1.精度高模擬網(wǎng)絡(luò)元件（R、L、C等）精度10-3模擬網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)難數(shù)字系統(tǒng)17位字長(zhǎng)DSP、D/A精度10-32021/6/105一、DSP系統(tǒng)的特點(diǎn)1.精度高模擬網(wǎng)絡(luò)元件精度10-3模2.可靠性強(qiáng)信號(hào)放大器A信號(hào)放大器B計(jì)算機(jī)A計(jì)算機(jī)BA、B結(jié)果可能不同A、B結(jié)果果相同只要誤差不超過(guò)0、1判決電平2021/6/1062.可靠性強(qiáng)信號(hào)放大器A信號(hào)放大器B計(jì)算機(jī)A計(jì)算機(jī)BA、B結(jié)3.集成度高

DSP系統(tǒng)表面貼裝ASIC芯片DSPCPLDFPGA開(kāi)發(fā)壓縮體積降低成本2021/6/1073.集成度高DSP系統(tǒng)表面貼裝ASIC芯片DSP開(kāi)發(fā)壓縮體4.接口方便以現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)或設(shè)備都是兼容的，系統(tǒng)接口方便。5.靈活性好

DSP系統(tǒng)DSPCPLDFPGA可編程可編程可編程改變軟件不同的功能硬件更簡(jiǎn)單DSP系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期大大縮短2021/6/1084.接口方便以現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)或設(shè)備都是兼容的，6.保密性好

DSP系統(tǒng)DSPCPLDFPGA可編程可編程保密性好隱蔽內(nèi)部總線(xiàn)地址變化做成ASIC保密性能幾乎無(wú)懈可擊2021/6/1096.保密性好DSP系統(tǒng)DSP可編程可編程保密性好隱蔽內(nèi)部總7.時(shí)分復(fù)用

信號(hào)的采樣頻率與DSP系統(tǒng)的運(yùn)算速度相比較低的場(chǎng)合。系統(tǒng)n信道1信道2信道n實(shí)時(shí)性要求不高的場(chǎng)合。

應(yīng)用場(chǎng)合DSP系統(tǒng)系統(tǒng)2系統(tǒng)12021/6/10107.時(shí)分復(fù)用信號(hào)的采樣頻率與DSP系統(tǒng)的運(yùn)算速度相比較低的二、DSP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路輸入抗混疊濾波器A/DD/ADSP芯片平滑濾波器輸出典型的DSP系統(tǒng)2021/6/1011二、DSP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路輸入抗混疊濾波器A/DD/ADSP芯1.總體方案設(shè)計(jì)

DSP應(yīng)用定義系統(tǒng)性能指標(biāo)選擇DSP芯片軟件編程硬件設(shè)計(jì)軟件調(diào)試硬件調(diào)試系統(tǒng)集成系統(tǒng)調(diào)試DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)前：明確設(shè)計(jì)任務(wù)給出設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)

功能描述準(zhǔn)確功能描述清楚

描述的方式

人工語(yǔ)言流程圖算法描述

將設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)轉(zhuǎn)化為量化的技術(shù)指標(biāo)。

2021/6/10121.總體方案設(shè)計(jì)DSP應(yīng)用定義系統(tǒng)性能指標(biāo)選擇DSP芯片軟技術(shù)指標(biāo)的確定

系統(tǒng)采樣頻率

信號(hào)頻率

最復(fù)雜的算法所需最大時(shí)間

對(duì)實(shí)時(shí)程度的要求

片內(nèi)、外RAM的容量

數(shù)量及程序的長(zhǎng)短16、32位定點(diǎn)、浮點(diǎn)運(yùn)算系統(tǒng)所要求的精度輸入輸出端口要求計(jì)算、控制選定DSP芯片型號(hào)

2021/6/1013技術(shù)指標(biāo)的確定系統(tǒng)采樣信號(hào)最復(fù)雜的算法對(duì)實(shí)時(shí)程片內(nèi)、外數(shù)量成本供貨能力技術(shù)支持開(kāi)發(fā)系統(tǒng)體積功耗工作環(huán)境溫度DSPA/DD/ARAM性能指標(biāo)其它因素的考慮2021/6/1014成本DSP性能指標(biāo)其它因素的考慮2021/6/1014總體設(shè)計(jì)

算法仿真高級(jí)語(yǔ)言Matlab最佳算法初步參數(shù)軟件系統(tǒng)初步分工硬件2021/6/1015總體設(shè)計(jì)算法高級(jí)語(yǔ)言Matlab最佳算法初步參數(shù)軟件系統(tǒng)初2.軟件設(shè)計(jì)階段源程序匯編器匯編目標(biāo)文件鏈接器連接

調(diào)試器調(diào)試代碼轉(zhuǎn)換C語(yǔ)言匯編語(yǔ)言混合語(yǔ)言代碼寫(xiě)入EEPROM可執(zhí)行文件軟件仿真反復(fù)

2021/6/10162.軟件設(shè)計(jì)階段源程序匯編器匯編目標(biāo)文件鏈接器連接調(diào)試3.硬件設(shè)計(jì)階段硬件實(shí)現(xiàn)方案確定最優(yōu)硬件實(shí)現(xiàn)方案畫(huà)出硬件系統(tǒng)框圖性能指標(biāo)工期成本等器件的選型DSP芯片、A/DD/A、內(nèi)存、電源、邏輯控制、通信、人機(jī)接口、總線(xiàn)等2021/6/10173.硬件設(shè)計(jì)階段硬件實(shí)現(xiàn)方案確定最優(yōu)硬件實(shí)現(xiàn)方案性能指標(biāo)DSP芯片

根據(jù)是用于控制還是計(jì)算目的，選擇：不同的廠(chǎng)商不同系列不同工作頻率不同工作電壓不同工作溫度采用定點(diǎn)或浮點(diǎn)型芯片器件的選型原則2021/6/1018DSP芯片根據(jù)是用于控制還是計(jì)算目的，選擇：器件的選型原則A/D變換根據(jù)采樣頻率、精度：確定A/D型號(hào)是否要求片上自帶采樣保持器多路器基準(zhǔn)電源等。

器件的選型原則D/A變換根據(jù)信號(hào)頻率、精度：是否要求基準(zhǔn)電源多路器輸出運(yùn)放等。

2021/6/1019A/D變換根據(jù)采樣頻率、精度：器件的選型原則D/A變換根據(jù)存儲(chǔ)器RAM、EPROM（或EEPROM、FlashMemory），主要考慮：工作頻率內(nèi)存容量位長(zhǎng)（8位/16位/32位）接口方式（串行/并行）、工作電壓（5V/3.3V或其他）。器件的選型原則2021/6/1020存儲(chǔ)器RAM、EPROM（或EEPROM、FlashMem邏輯控制先確定所用器件，如PLD、EPLD或FPGA；再根據(jù)自己的特長(zhǎng)和公司芯片的特點(diǎn)決定采用哪家公司的哪一系列產(chǎn)品；最后根據(jù)DSP芯片的頻率決定芯片的工作頻率，并以此來(lái)確定使用的芯片。器件的選型原則2021/6/1021邏輯控制先確定所用器件，如PLD、EPLD或FPGA；器件的通信接口根據(jù)與其他系統(tǒng)通信的速率決定采用的通信方式：串口并口總線(xiàn)器件的選型原則2021/6/1022通信接口根據(jù)與其他系統(tǒng)通信的速率決定采用的通信方式：器件的選總線(xiàn)選擇根據(jù)使用場(chǎng)合、數(shù)據(jù)傳輸速率的高低（總線(xiàn)寬度、頻率高低、同步方式等）選擇：PCIISA現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)器件的選型原則2021/6/1023總線(xiàn)選擇根據(jù)使用場(chǎng)合、數(shù)據(jù)傳輸速率的高低（總線(xiàn)寬度、頻率高低人機(jī)接口可以通過(guò)單片機(jī)構(gòu)成通信，也可在DSP的基礎(chǔ)上直接構(gòu)成。鍵盤(pán)顯示器等

器件的選型原則電源選取主要考慮電壓的高低和電壓的大小。電壓高低要匹配電流容量要足夠2021/6/1024人機(jī)接口可以通過(guò)單片機(jī)構(gòu)成通信，也可在DSP的基礎(chǔ)上直接構(gòu)成必須清楚了解器件的使用和系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，對(duì)于關(guān)鍵環(huán)節(jié)要做仿真。原理圖設(shè)計(jì)PCB板設(shè)計(jì)

要求DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員既要熟悉系統(tǒng)工作原理，又要清楚布線(xiàn)工藝和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

軟、硬件調(diào)試

借助仿真工具或開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行軟、硬件仿真調(diào)試時(shí)，往往要反復(fù)多次調(diào)試。2021/6/1025必須清楚了解器件的使用和系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，對(duì)于關(guān)鍵環(huán)節(jié)要做仿真。4.系統(tǒng)集成系統(tǒng)集成：是將軟硬件結(jié)合起來(lái)，并組合成樣機(jī)，在實(shí)際系統(tǒng)中運(yùn)行，進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試。如果系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果符合設(shè)計(jì)指標(biāo)，則樣機(jī)設(shè)計(jì)完畢。但由于在軟硬件調(diào)試階段調(diào)試的環(huán)境是模擬的，因此在系統(tǒng)測(cè)試時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，應(yīng)找出原因，不斷改進(jìn)。2021/6/10264.系統(tǒng)集成系統(tǒng)集成：是將軟硬件結(jié)合起來(lái)，并組合成樣機(jī)，第二節(jié)DSP芯片技術(shù)的發(fā)展1978年，AMI公司生產(chǎn)的S2811；1979年美國(guó)Intel公司的商用可編程器件2920；這兩種是DSP芯片的一個(gè)主要里程碑。特點(diǎn)：沒(méi)有現(xiàn)代DSP芯片所必須有的單周期乘法器。1980年，日本NEC公司推出μPD7720。特點(diǎn)：是第一片具有乘法器的商用DSP芯片。2021/6/1027第二節(jié)DSP芯片技術(shù)的發(fā)展1978年，AMI公司生產(chǎn)的S21982年，美國(guó)德州儀器公司（TexasInstruments——TI）推出第一代DSPTMS320010及其系列產(chǎn)品，目前已發(fā)展到第六代。TI公司的系列DSP產(chǎn)品已經(jīng)成為了當(dāng)今世界最有影響的DSP芯片，其DSP市場(chǎng)占有量占全世界份額的近50%，成為世界上最大的DSP芯片供應(yīng)商。2021/6/10281982年，美國(guó)德州儀器公司（TexasInstrumen1982年，日本東芝公司推出浮點(diǎn)DSP芯片。1984年，AT&T公司推出DSP32，是較早的具備較高性能的浮點(diǎn)DSP芯片。1986年，Motorola公司推出了定點(diǎn)DSPMC56001。1990年，推出了與IEEE浮點(diǎn)格式兼容的浮點(diǎn)DSP芯片MC96002。美國(guó)模擬器件公司（AnalogDevices—AD）相繼推出了定點(diǎn)DSP芯片ADSP21xx系列，浮點(diǎn)DSP芯片ADSP210xx系列。2021/6/10291982年，日本東芝公司推出浮點(diǎn)DSP芯片。2021/6/20多年來(lái)，DSP芯片得到了迅猛發(fā)展，主要體現(xiàn)在如下方面：1.在生產(chǎn)工藝上

采用1μm以下的CMOS制造工藝技術(shù)和砷化鎵集成電路制造技術(shù)，使集成度更高，功耗更低，從而使高頻、高速的DSP處理器得到更大的發(fā)展。2.基本結(jié)構(gòu)上以RISC結(jié)構(gòu)、單片并行計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)為主導(dǎo)，脈沖陣列和數(shù)據(jù)流陣列也將成為并行處理器的主要體系結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)、測(cè)試簡(jiǎn)單，易模塊化，易于實(shí)現(xiàn)流水線(xiàn)操作和多處理器結(jié)構(gòu)。2021/6/103020多年來(lái)，DSP芯片得到了迅猛發(fā)展，主要體現(xiàn)在如下方面：13.模擬/數(shù)字混合上集濾波、A/D、D/A及DSP處理于一體，將成為DSP發(fā)展的主要方向，是DSP廠(chǎng)商的主要增長(zhǎng)點(diǎn)。4.DSP技術(shù)與ASIC技術(shù)融合上在DSP芯片中嵌入ASIC模塊，進(jìn)一步擴(kuò)大DSP邏輯控制功能。5.代碼兼容性上將推出更新的、更強(qiáng)大的優(yōu)化C編譯器來(lái)適應(yīng)不同型號(hào)的DSP代碼生成，各種DSP的開(kāi)發(fā)、加速、并行處理插件板也將大量涌現(xiàn)。2021/6/10313.模擬/數(shù)字混合上集濾波、A/D、D/A及DSP處理第三節(jié)DSP芯片的選擇設(shè)計(jì)DSP應(yīng)用系統(tǒng)，選擇DSP芯片是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。只有選定了DSP芯片才能進(jìn)一步設(shè)計(jì)其外圍電路及系統(tǒng)的其它電路。選擇原則：根據(jù)實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)需要、應(yīng)用場(chǎng)合、目的，選擇滿(mǎn)足所需功能、成本低、耗電小、使用方便、有技術(shù)支持、升級(jí)方便的芯片。2021/6/1032第三節(jié)DSP芯片的選擇設(shè)計(jì)DSP應(yīng)用系統(tǒng)，選擇DSP芯片1．TI公司的DSP芯片TI公司常用的DSP芯片可以歸納為三大系列：（1）TMS320C2000系列，稱(chēng)為DSP控制器，集成了flash存儲(chǔ)器、高速A/D轉(zhuǎn)換器以及可靠的CAN模塊及數(shù)字馬達(dá)控制的外圍模塊，適用于三相電動(dòng)機(jī)、變頻器等高速實(shí)時(shí)工控產(chǎn)品等需要數(shù)字化的控制領(lǐng)域。（2）TMS320C5000系列，這是16位定點(diǎn)DSP。主要用于通信領(lǐng)域，如IP電話(huà)機(jī)和IP電話(huà)網(wǎng)關(guān)、數(shù)字式助聽(tīng)器、便攜式聲音/數(shù)據(jù)/視頻產(chǎn)品、調(diào)制解調(diào)器、手機(jī)和移動(dòng)電話(huà)基站、語(yǔ)音服務(wù)器、數(shù)字無(wú)線(xiàn)電、小型辦公室和家庭辦公室的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)系統(tǒng)。一、主要的DSP芯片種類(lèi)2021/6/10331．TI公司的DSP芯片一、主要的DSP芯片種類(lèi)2021/（3）TMS320C6000系列DSP

采用新的超長(zhǎng)指令字結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)芯片。其中2000年以后推出的C64x，在時(shí)鐘頻率為1.1GHz時(shí)，可達(dá)到8800MIPS以上，即每秒執(zhí)行90億條指令。其主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)椋?）數(shù)字通信完成FFT、信道和噪聲估計(jì)、信道糾錯(cuò)、干擾估計(jì)和檢測(cè)等。2）圖像處理完成圖像壓縮、圖像傳輸、模式及光學(xué)特性識(shí)別、加密/解密、圖像增強(qiáng)等。2021/6/1034（3）TMS320C6000系列DSP采用新的超長(zhǎng)指令字2．AD公司的DSP芯片特點(diǎn)：系統(tǒng)時(shí)鐘一般不經(jīng)分頻直接使用。定點(diǎn)DSP芯片的程序字長(zhǎng)為24位，數(shù)據(jù)字長(zhǎng)為16位。一般具有2個(gè)串行口、1個(gè)內(nèi)部定時(shí)器和3個(gè)以上的外部中斷源，此外還提供8位EPROM程序引導(dǎo)方式。浮點(diǎn)DSP芯片，程序存儲(chǔ)器為48位，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為40位，支持32位單精度和40位擴(kuò)展精度的IEEE浮點(diǎn)格式，內(nèi)部具有32×48位的程序Cache，有3至4個(gè)外部中斷源。2021/6/10352．AD公司的DSP芯片2021/6/1035AD的BLACKFINADSP-215352021/6/1036AD的BLACKFINADSP-215352021/6/13．AT&T公司的DSP芯片

定點(diǎn)DSP芯片的程序和數(shù)據(jù)字長(zhǎng)均為16位，有2個(gè)精度為36位的累加器，具有1個(gè)深度為15字的指令Cache，片內(nèi)具有2K字的程序ROM和512字的數(shù)據(jù)RAM。浮點(diǎn)DSP芯片，80/100ns的指令周期，片內(nèi)具有3個(gè)512字的RAM塊，或2個(gè)512字的RAM塊加1個(gè)4K字的ROM塊?？梢詫ぶ?M字的外部存儲(chǔ)器。具有4個(gè)40位精度的累加器和22個(gè)通用寄存器。2021/6/10373．AT&T公司的DSP芯片2021/6/1037LUCENT用STARCORE開(kāi)發(fā)的新DSP2021/6/1038LUCENT用STARCORE開(kāi)發(fā)的新DSP2021/6/14．Motorola公司的DSP芯片定點(diǎn)DSP芯片程序和數(shù)據(jù)字長(zhǎng)為24位，有2個(gè)精度為36位的累加器。浮點(diǎn)DSP芯片，累加器精度達(dá)96位，可支持雙精度浮點(diǎn)數(shù)，該芯片的指令周期為50/60/74ns。內(nèi)部具有10個(gè)96位或32位基于寄存器的累加器。適合于自適應(yīng)濾波的專(zhuān)用定點(diǎn)DSP芯片，程序字長(zhǎng)和數(shù)據(jù)字長(zhǎng)分別為24位和16位，累加器精度為40位。2021/6/10394．Motorola公司的DSP芯片2021/6/10392021/6/10402021/6/10405．其他公司NEC公司的μPD77C25、μPD77220定點(diǎn)DSP芯片和μPD77240浮點(diǎn)DSP芯片等。LUCENT的DSP1600等，INTEL也有自己的DSP產(chǎn)品。

INTEL&AD的新DSPCORE2021/6/10415．其他公司INTEL&AD的新DSPCORE2021/1．DSP芯片的運(yùn)算速度

MAC時(shí)間：一次乘法和一次加法的時(shí)間。大部分DSP芯片可在一個(gè)指令周期內(nèi)完成一次乘法和一次加法操作。FFT執(zhí)行時(shí)間：運(yùn)行一個(gè)N點(diǎn)FFT程序所需時(shí)間。由于FFT運(yùn)算在數(shù)字信號(hào)處理中很有代表性，因此FFT運(yùn)算時(shí)間常作為衡量DSP芯片運(yùn)算能力的一個(gè)指標(biāo)。MIPS：每秒執(zhí)行百萬(wàn)條指令。MOPS：每秒執(zhí)行百萬(wàn)次操作。MFLOPS：每秒執(zhí)行百萬(wàn)次浮點(diǎn)操作。BOPS：每秒執(zhí)行十億次操作。二、選擇芯片考慮的因素2021/6/10421．DSP芯片的運(yùn)算速度二、選擇芯片考慮的因素2021/62．DSP芯片的價(jià)格如果采用價(jià)格昂貴的DSP芯片，即使性能再好，其應(yīng)用范圍也受到一定限制，尤其是民用產(chǎn)品。3．DSP芯片的硬件資源不同DSP芯片所提供的硬件資源不同，如片內(nèi)RAM、ROM的數(shù)量，外部可擴(kuò)展的程序和數(shù)據(jù)空間，總線(xiàn)接口、I/O接口等。4．DSP芯片的運(yùn)算精度一般的定點(diǎn)DSP芯片字長(zhǎng)為16位，少數(shù)24位。浮點(diǎn)芯片的字長(zhǎng)一般為32位，累加器為40位。2021/6/10432．DSP芯片的價(jià)格2021/6/10435．DSP芯片的開(kāi)發(fā)工具在DSP系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，如果沒(méi)有開(kāi)發(fā)工具的支持，要想開(kāi)發(fā)一個(gè)復(fù)雜的DSP系統(tǒng)幾乎是不可能的。功能強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)工具，可使開(kāi)發(fā)時(shí)間大大縮短。6．DSP芯片的功耗

便攜式的DSP設(shè)備、手持設(shè)備、野外應(yīng)用的DSP設(shè)備等對(duì)功耗有特殊的要求。7．其他因素

除了上述因素外，還要考慮到封裝形式、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、供貨情況、生命周期等。2021/6/10445．DSP芯片的開(kāi)發(fā)工具2021/6/1044一般地講：定點(diǎn)DSP芯片的價(jià)格較便宜，功耗較低，但運(yùn)算精度稍低。浮點(diǎn)DSP芯片的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)算精度高，用C語(yǔ)言編程調(diào)試方便，但價(jià)格稍高，功耗較大。DSP應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)算量是確定選用DSP芯片處理能力的基礎(chǔ)。運(yùn)算量小，則可選用處理能力不是很強(qiáng)的DSP芯片，降低系統(tǒng)成本。如果單片DSP芯片達(dá)不到要求，則需選用多個(gè)DSP芯片并行處理。2021/6/1045一般地講：2021/6/1045第四節(jié)DSP芯片的主要優(yōu)點(diǎn)與應(yīng)用領(lǐng)域一、DSP芯片的優(yōu)點(diǎn)

1．哈佛結(jié)構(gòu)2．多總線(xiàn)結(jié)構(gòu)和多處理單元3.流水線(xiàn)技術(shù)4．特殊的DSP指令5．指令周期短6.運(yùn)算精度高7.硬件配置強(qiáng)8.耗電省2021/6/1046第四節(jié)DSP芯片的一、DSP芯片的優(yōu)點(diǎn)1．哈佛結(jié)構(gòu)2二、DSP芯片的主要應(yīng)用領(lǐng)域據(jù)預(yù)測(cè)，2007年MPU/MCU/DSP總計(jì)銷(xiāo)售額達(dá)到564億美元，預(yù)計(jì)2011年達(dá)到845億美元規(guī)模

。2007年MCU單元出貨量預(yù)計(jì)大幅增長(zhǎng)21%，銷(xiāo)售收入將達(dá)140億美元，比2006年的124億美元增加13%。2008年，預(yù)計(jì)MCU銷(xiāo)售將再次增長(zhǎng)13%，達(dá)到158億美元。數(shù)字信號(hào)處理器，預(yù)計(jì)年增長(zhǎng)率為9%，DSP銷(xiāo)售額為79億美元，預(yù)計(jì)2008年DSP市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到89億美元，增長(zhǎng)率達(dá)到13%。2021/6/1047二、DSP芯片的主要應(yīng)用領(lǐng)域據(jù)預(yù)測(cè)，2007年MPU/MC2021/6/10482021/6/10482021/6/10492021/6/1049二、DSP芯片的主要應(yīng)用領(lǐng)域目前DSP的應(yīng)用主要包括如下方面：

（1）信號(hào)處理

如數(shù)字濾波、自適應(yīng)濾波、快速傅里葉變換、希爾伯特變換、小波變換、相關(guān)運(yùn)算、譜分析、卷積、模式匹配、加窗、波形產(chǎn)生等。2021/6/1050二、DSP芯片的主要應(yīng)用領(lǐng)域目前DSP的應(yīng)用主要包括如下方（2）通信

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、回波抵消、多路復(fù)用、傳真、擴(kuò)頻通信、糾錯(cuò)編碼、可視電話(huà)、個(gè)人通信系統(tǒng)、移動(dòng)通信、個(gè)人數(shù)字助手（PDA）、X.25分組交換開(kāi)關(guān)等。（3）語(yǔ)音

如語(yǔ)音編碼、語(yǔ)音合成、語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)音增強(qiáng)、說(shuō)話(huà)人辨認(rèn)、說(shuō)話(huà)人確認(rèn)、語(yǔ)音郵件、語(yǔ)音存儲(chǔ)、揚(yáng)聲器檢驗(yàn)、文本轉(zhuǎn)語(yǔ)音等。2021/6/1051（2）通信如調(diào)制解調(diào)器、自適應(yīng)均衡、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)壓縮、消費(fèi)電子正在全面數(shù)字化，現(xiàn)在音頻廣播，電視廣播也在向數(shù)字化邁進(jìn)，HDTV接收機(jī)、SDTV電視機(jī)、機(jī)頂盒及數(shù)字廣播收音機(jī)等已經(jīng)或都將進(jìn)入市場(chǎng)。MP3播放機(jī)方興未艾。在國(guó)外，電子產(chǎn)品約占整車(chē)費(fèi)用的30%，在中國(guó)目前只占到整車(chē)費(fèi)用的15%-20%。汽車(chē)電子包括汽車(chē)上的娛樂(lè)裝置，遠(yuǎn)程信息處理和自動(dòng)控制裝置，這些設(shè)備都離不開(kāi)DSP。

2021/6/1052消費(fèi)電子正在全面數(shù)字化，現(xiàn)在音頻廣播，電視廣播也在向數(shù)字化邁（4）軍事

如保密通信、雷達(dá)處理、聲納處理、圖像處理、射頻調(diào)制解調(diào)、導(dǎo)航、導(dǎo)彈制導(dǎo)等。（5）圖形與圖像

如二維和三維圖形處理、圖像壓縮與傳輸、圖像增強(qiáng)、動(dòng)畫(huà)與數(shù)字地圖、機(jī)器人視覺(jué)、模式識(shí)別、工作站等。（6）儀器儀表

如頻譜分析、函數(shù)發(fā)生、鎖相環(huán)、地震處理、數(shù)字濾波、模式匹配、暫態(tài)分析等。2021/6/1053（4）軍事如保密通信、雷達(dá)處理、聲納處理、圖像處理、射頻（7）自動(dòng)控制

如引擎控制、聲控、機(jī)器人控制、磁盤(pán)控制器、激光打印機(jī)控制、電動(dòng)機(jī)控制等。（8）醫(yī)療

助聽(tīng)器、超聲設(shè)備、診斷工具、病人監(jiān)護(hù)、胎兒監(jiān)控、修復(fù)手術(shù)等。（9）家用電器

如高保真音響、音樂(lè)合成、音調(diào)控制、玩具與游戲、數(shù)字電話(huà)與電視、電動(dòng)工具、固態(tài)應(yīng)答機(jī)等。（10）汽車(chē)

如自適應(yīng)駕駛控制、防滑制動(dòng)器、發(fā)動(dòng)機(jī)控制、導(dǎo)航及全球定位、振動(dòng)分析、防撞雷達(dá)等。2021/6/1054（7）自動(dòng)控制如引擎控制、聲控、機(jī)器人控制、磁盤(pán)控制器、DSP產(chǎn)業(yè)鏈

DSP的發(fā)展己有25年歷史了，DSP芯片己達(dá)到相當(dāng)高的水平，現(xiàn)在國(guó)際上已形成包括DSP芯片設(shè)計(jì)、制造，DSP開(kāi)發(fā)工具研制生產(chǎn)、應(yīng)用和咨詢(xún)共同組成的產(chǎn)業(yè)鏈。全球有5萬(wàn)多客戶(hù)選用TI定制的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，使他們能非常容易地將DSP結(jié)合到他們的系統(tǒng)中去。圍繞DSP周邊的業(yè)務(wù)就由許許多多的稱(chēng)為第三方(ThirdParty)的小公司承擔(dān)，TI的ThirdParty有650多家公司，他們生產(chǎn)數(shù)千種基于DSP的產(chǎn)品。2021/6/1055DSP產(chǎn)業(yè)鏈DSP的發(fā)展己有25年歷史了，DSP芯片己達(dá)到DSP產(chǎn)業(yè)鏈圍繞DSP芯片產(chǎn)業(yè)化可以成立公司的業(yè)務(wù)很多，概括起來(lái)有以下一些：DSP開(kāi)發(fā)工具：如各種仿真軟件、調(diào)試軟件、硬件仿真器、評(píng)估板、初學(xué)者實(shí)驗(yàn)套件、教學(xué)套件等。DSP應(yīng)用軟件：符合各種國(guó)際和區(qū)域性標(biāo)準(zhǔn)的語(yǔ)音、圖像、視頻、數(shù)據(jù)通信等DSP軟件。例如不少公司從事ITU-TG.系列語(yǔ)音壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)的DSP編程，如G.711、G.722、G.726、G.728、G.723、G.729等。音頻編碼有MPEG1，2，4的MP3、AAC，Dolby的AC-3等。圖像編碼有JPEG、JPEG2000、H.261、H.263、H.264。數(shù)據(jù)通信，如各種傳輸速率的Modem、xDSL、CableModem，回聲抵消、DTMF等都有很大的市場(chǎng)。

2021/6/1056DSP產(chǎn)業(yè)鏈圍繞DSP芯片產(chǎn)業(yè)化可以成立公司的業(yè)務(wù)很多，概括DSP產(chǎn)業(yè)鏈DSP電路板卡：在實(shí)際應(yīng)用中需要專(zhuān)門(mén)的DSP硬件電路板卡，利用這些板卡可以進(jìn)行二次應(yīng)用開(kāi)發(fā)。例如很多語(yǔ)音信箱供應(yīng)商就是購(gòu)買(mǎi)DSP語(yǔ)音壓縮卡做的產(chǎn)品，很多為廣播電臺(tái)提供音頻工作站的供應(yīng)商就要購(gòu)買(mǎi)DSP音頻壓縮卡，如做視頻監(jiān)控系統(tǒng)的就必須購(gòu)買(mǎi)DSP圖像壓縮卡等等。

DSP應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)：GSM手機(jī)、MP3播放機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、空調(diào)、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)、藍(lán)牙、PDA等。

DSP咨詢(xún)：國(guó)外有一些DSP的咨詢(xún)公司，他們起到DSP用戶(hù)和DSP芯片供應(yīng)商、DSP第三方之間的橋梁作用，也會(huì)為客戶(hù)提供設(shè)計(jì)、提供軟件和硬件及出版資料圖書(shū)，有些還辦培訓(xùn)班。2021/6/1057DSP產(chǎn)業(yè)鏈DSP電路板卡：在實(shí)際應(yīng)用中需要專(zhuān)門(mén)的DSP硬件DSP產(chǎn)業(yè)鏈中國(guó)電子信息產(chǎn)品市場(chǎng)對(duì)DSP的需求穩(wěn)定增長(zhǎng)，今后五年我國(guó)DSP市場(chǎng)銷(xiāo)售額仍會(huì)保持年平均28%以上的復(fù)合增長(zhǎng)率，中國(guó)已成為了DSP芯片的最大市場(chǎng)，數(shù)碼相機(jī)、IP電話(huà)和手持電子設(shè)備的熱銷(xiāo)帶來(lái)了對(duì)DSP芯片的巨大需求。目前，中國(guó)DSP市場(chǎng)的主要應(yīng)用集中在移動(dòng)電話(huà)領(lǐng)域，然而隨著DSP對(duì)數(shù)字信號(hào)高速運(yùn)算與同步處理能力的提高，DSP的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒅饾u擴(kuò)展到新型數(shù)字消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品領(lǐng)域。DSP芯片在數(shù)字消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品中主要從事圖像壓縮與傳輸?shù)葓D像信號(hào)的處理，語(yǔ)音的編碼、合成、識(shí)別及高保真等語(yǔ)音信號(hào)的處理及通信信號(hào)的調(diào)制解調(diào)、加密、多路復(fù)用、擴(kuò)頻、糾錯(cuò)編碼等處理。2021/6/1058DSP產(chǎn)業(yè)鏈中國(guó)電子信息產(chǎn)品市場(chǎng)對(duì)DSP的需求穩(wěn)定增長(zhǎng)，今后第五節(jié)DSP應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具開(kāi)發(fā)工具的好壞對(duì)代碼的長(zhǎng)度、代碼的執(zhí)行速度起著關(guān)鍵的作用，開(kāi)發(fā)工具的功能是否齊全，使用是否方便，在很大程度上將影響DSP系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)周期以及產(chǎn)品上市時(shí)間。由于不同廠(chǎng)商、不同系列的DSP都有自己的開(kāi)發(fā)工具，因此開(kāi)發(fā)工具的選擇也是重要的一環(huán)。2021/6/1059第五節(jié)DSP應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具開(kāi)發(fā)工具的好壞對(duì)代碼的長(zhǎng)代碼產(chǎn)生工具對(duì)用戶(hù)開(kāi)發(fā)的高級(jí)語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言源代碼進(jìn)行編譯，生成可以在目標(biāo)DSP上運(yùn)行的可執(zhí)行代碼。代碼調(diào)試工具根據(jù)調(diào)試者的命令觀(guān)察DSP的狀態(tài)，控制DSP代碼的執(zhí)行，進(jìn)行結(jié)果顯示，對(duì)用戶(hù)的代碼進(jìn)行調(diào)試或性能測(cè)試。DSP的開(kāi)發(fā)工具2021/6/1060代碼產(chǎn)生工具對(duì)用戶(hù)開(kāi)發(fā)的高級(jí)語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言源代碼進(jìn)行編譯1.代碼產(chǎn)生工具（1）TMS320優(yōu)化C編譯器（OptimizingANSICCompilers）C編譯器的輸入是C語(yǔ)言源代碼，輸出為T(mén)MS320匯編代碼，它用于把符合ANSI標(biāo)準(zhǔn)的C代碼轉(zhuǎn)換為目標(biāo)DSP匯編代碼，使用戶(hù)可以用C語(yǔ)言編寫(xiě)代碼。并且，配套的代碼調(diào)試工具支持C代碼的源碼調(diào)試。TI公司的編譯器支持除TMS320C1x外的所有DSP產(chǎn)品。TI公司的開(kāi)發(fā)工具2021/6/10611.代碼產(chǎn)生工具TI公司的開(kāi)發(fā)工具2021/6/106（2）TMS320匯編器、連接器（Assembler、Linker）

匯編器和連接器用于把匯編代碼轉(zhuǎn)換為可在目標(biāo)DSP上運(yùn)行的可執(zhí)行目標(biāo)代碼。支持宏匯編和目標(biāo)庫(kù)，產(chǎn)生的目標(biāo)代碼可重新定位，在程序地址空間中的具體地址可變。其中匯編器用于把匯編語(yǔ)言文件轉(zhuǎn)換成機(jī)器語(yǔ)言的目標(biāo)文件。連接器用于把多個(gè)目標(biāo)文件連接成可執(zhí)行的目標(biāo)代碼。在連接過(guò)程中，連接器完成目標(biāo)代碼的定位、解決符號(hào)的外部引用等。2021/6/1062（2）TMS320匯編器、連接器（Assembler、Lin2．代碼調(diào)試工具（1）TMS320源碼調(diào)試器（CSourceDebugger）它在PC機(jī)或工作站上運(yùn)行，是開(kāi)發(fā)環(huán)境中主機(jī)與軟件仿真器、軟件評(píng)價(jià)模塊或硬件仿真器之間的標(biāo)準(zhǔn)接口。它與這些調(diào)試器一起配合使用，完成對(duì)用戶(hù)程序的調(diào)試。程序調(diào)試可以在C、匯編或C/匯編混合模式下進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試器具有條件執(zhí)行、單步執(zhí)行、斷點(diǎn)等基本功能，并支持多個(gè)DSP。2021/6/10632．代碼調(diào)試工具2021/6/1063（2）TMS320軟件仿真器（TMS320SoftwareSimulators）

TMS320軟件仿真器是一個(gè)軟件程序，它在PC機(jī)或工作站上運(yùn)行，通過(guò)模擬DSP的運(yùn)行驗(yàn)證和調(diào)試TMS320程序。采用軟件仿真器，編程者可以在沒(méi)有目標(biāo)硬件的情況下進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)。在軟件仿真器上調(diào)試用戶(hù)軟件時(shí)，可以用對(duì)主機(jī)數(shù)據(jù)文件的讀寫(xiě)代替對(duì)特定I/O的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)，以模擬與DSP接口的I/O器件；另外軟件仿真還可以模擬中斷信號(hào)。2021/6/1064（2）TMS320軟件仿真器（TMS320Software（3）TMS320系統(tǒng)調(diào)試和評(píng)價(jià)工具TMS320有一系列系統(tǒng)調(diào)試工具用于代替或協(xié)助目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行軟件評(píng)價(jià)和開(kāi)發(fā)?，F(xiàn)有的產(chǎn)品有：DSK初學(xué)者開(kāi)發(fā)套件（DSPStarterKit）EVM軟件評(píng)估模塊（EvaluationModule）XDS510硬件仿真器（ExtendDevelopmentSupportEmulators）。TI公司還提供集成開(kāi)發(fā)工具CCS（CodeComposerStudio），CCS可從網(wǎng)上下載，可進(jìn)行軟、硬件仿真和系統(tǒng)分析，受到廣泛應(yīng)用。2021/6/1065（3）TMS320系統(tǒng)調(diào)試和評(píng)價(jià)工具TMS320有一系列1.DSP應(yīng)用系統(tǒng)模型包括哪些主要部分？2.DSP系統(tǒng)有何特點(diǎn)？3.設(shè)計(jì)一個(gè)DSP系統(tǒng)應(yīng)考慮哪些問(wèn)題？4.選擇DSP芯片的依據(jù)是什么？5.比較不同種類(lèi)DSP芯片的區(qū)別是什么？6.在你接觸到的問(wèn)題中，哪些可用DSP來(lái)解決？7.開(kāi)發(fā)DSP系統(tǒng)可用哪些開(kāi)發(fā)工具？8.試列舉DSP芯片的特點(diǎn)。思考題2021/6/10661.DSP應(yīng)用系統(tǒng)模型包括哪些主要部分？思考題2021/6/謝謝2021/6/1067謝謝2021/6/1067DSP技術(shù)及應(yīng)用

信息工程學(xué)通信工程系2021/6/1068DSP技術(shù)及應(yīng)用信息工程學(xué)通信工程系2021/6/101第一章DSP技術(shù)概述第二章DSP芯片結(jié)構(gòu)介紹第三章DSP指令系統(tǒng)及特點(diǎn)第四章DSP軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程第五章匯編語(yǔ)言編程舉例主要內(nèi)容2021/6/1069第一章DSP技術(shù)概述主要內(nèi)容2021/6/102第一章DSP技術(shù)概述第三節(jié)DSP芯片的選擇第一節(jié)DSP系統(tǒng)概述第四節(jié)DSP芯片的主要優(yōu)點(diǎn)與應(yīng)用領(lǐng)域

第五節(jié)DSP應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具第二節(jié)DSP芯片技術(shù)的發(fā)展

2021/6/1070第一章DSP技術(shù)概述第三節(jié)DSP芯片的選擇第一節(jié)D第一節(jié)DSP系統(tǒng)概述DSP系統(tǒng)模擬系統(tǒng)數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)運(yùn)算過(guò)程強(qiáng)調(diào)控制實(shí)時(shí)處理FPGA/CPLDDSP芯片模擬器件2021/6/1071第一節(jié)DSP系統(tǒng)概述DSP系統(tǒng)模擬系統(tǒng)數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)運(yùn)一、DSP系統(tǒng)的特點(diǎn)

1.精度高模擬網(wǎng)絡(luò)元件（R、L、C等）精度10-3模擬網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)難數(shù)字系統(tǒng)17位字長(zhǎng)DSP、D/A精度10-32021/6/1072一、DSP系統(tǒng)的特點(diǎn)1.精度高模擬網(wǎng)絡(luò)元件精度10-3模2.可靠性強(qiáng)信號(hào)放大器A信號(hào)放大器B計(jì)算機(jī)A計(jì)算機(jī)BA、B結(jié)果可能不同A、B結(jié)果果相同只要誤差不超過(guò)0、1判決電平2021/6/10732.可靠性強(qiáng)信號(hào)放大器A信號(hào)放大器B計(jì)算機(jī)A計(jì)算機(jī)BA、B結(jié)3.集成度高

DSP系統(tǒng)表面貼裝ASIC芯片DSPCPLDFPGA開(kāi)發(fā)壓縮體積降低成本2021/6/10743.集成度高DSP系統(tǒng)表面貼裝ASIC芯片DSP開(kāi)發(fā)壓縮體4.接口方便以現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)或設(shè)備都是兼容的，系統(tǒng)接口方便。5.靈活性好

DSP系統(tǒng)DSPCPLDFPGA可編程可編程可編程改變軟件不同的功能硬件更簡(jiǎn)單DSP系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期大大縮短2021/6/10754.接口方便以現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)或設(shè)備都是兼容的，6.保密性好

DSP系統(tǒng)DSPCPLDFPGA可編程可編程保密性好隱蔽內(nèi)部總線(xiàn)地址變化做成ASIC保密性能幾乎無(wú)懈可擊2021/6/10766.保密性好DSP系統(tǒng)DSP可編程可編程保密性好隱蔽內(nèi)部總7.時(shí)分復(fù)用

信號(hào)的采樣頻率與DSP系統(tǒng)的運(yùn)算速度相比較低的場(chǎng)合。系統(tǒng)n信道1信道2信道n實(shí)時(shí)性要求不高的場(chǎng)合。

應(yīng)用場(chǎng)合DSP系統(tǒng)系統(tǒng)2系統(tǒng)12021/6/10777.時(shí)分復(fù)用信號(hào)的采樣頻率與DSP系統(tǒng)的運(yùn)算速度相比較低的二、DSP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路輸入抗混疊濾波器A/DD/ADSP芯片平滑濾波器輸出典型的DSP系統(tǒng)2021/6/1078二、DSP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路輸入抗混疊濾波器A/DD/ADSP芯1.總體方案設(shè)計(jì)

DSP應(yīng)用定義系統(tǒng)性能指標(biāo)選擇DSP芯片軟件編程硬件設(shè)計(jì)軟件調(diào)試硬件調(diào)試系統(tǒng)集成系統(tǒng)調(diào)試DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)前：明確設(shè)計(jì)任務(wù)給出設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)

功能描述準(zhǔn)確功能描述清楚

描述的方式

人工語(yǔ)言流程圖算法描述

將設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)轉(zhuǎn)化為量化的技術(shù)指標(biāo)。

2021/6/10791.總體方案設(shè)計(jì)DSP應(yīng)用定義系統(tǒng)性能指標(biāo)選擇DSP芯片軟技術(shù)指標(biāo)的確定

系統(tǒng)采樣頻率

信號(hào)頻率

最復(fù)雜的算法所需最大時(shí)間

對(duì)實(shí)時(shí)程度的要求

片內(nèi)、外RAM的容量

數(shù)量及程序的長(zhǎng)短16、32位定點(diǎn)、浮點(diǎn)運(yùn)算系統(tǒng)所要求的精度輸入輸出端口要求計(jì)算、控制選定DSP芯片型號(hào)

2021/6/1080技術(shù)指標(biāo)的確定系統(tǒng)采樣信號(hào)最復(fù)雜的算法對(duì)實(shí)時(shí)程片內(nèi)、外數(shù)量成本供貨能力技術(shù)支持開(kāi)發(fā)系統(tǒng)體積功耗工作環(huán)境溫度DSPA/DD/ARAM性能指標(biāo)其它因素的考慮2021/6/1081成本DSP性能指標(biāo)其它因素的考慮2021/6/1014總體設(shè)計(jì)

算法仿真高級(jí)語(yǔ)言Matlab最佳算法初步參數(shù)軟件系統(tǒng)初步分工硬件2021/6/1082總體設(shè)計(jì)算法高級(jí)語(yǔ)言Matlab最佳算法初步參數(shù)軟件系統(tǒng)初2.軟件設(shè)計(jì)階段源程序匯編器匯編目標(biāo)文件鏈接器連接

調(diào)試器調(diào)試代碼轉(zhuǎn)換C語(yǔ)言匯編語(yǔ)言混合語(yǔ)言代碼寫(xiě)入EEPROM可執(zhí)行文件軟件仿真反復(fù)

2021/6/10832.軟件設(shè)計(jì)階段源程序匯編器匯編目標(biāo)文件鏈接器連接調(diào)試3.硬件設(shè)計(jì)階段硬件實(shí)現(xiàn)方案確定最優(yōu)硬件實(shí)現(xiàn)方案畫(huà)出硬件系統(tǒng)框圖性能指標(biāo)工期成本等器件的選型DSP芯片、A/DD/A、內(nèi)存、電源、邏輯控制、通信、人機(jī)接口、總線(xiàn)等2021/6/10843.硬件設(shè)計(jì)階段硬件實(shí)現(xiàn)方案確定最優(yōu)硬件實(shí)現(xiàn)方案性能指標(biāo)DSP芯片

根據(jù)是用于控制還是計(jì)算目的，選擇：不同的廠(chǎng)商不同系列不同工作頻率不同工作電壓不同工作溫度采用定點(diǎn)或浮點(diǎn)型芯片器件的選型原則2021/6/1085DSP芯片根據(jù)是用于控制還是計(jì)算目的，選擇：器件的選型原則A/D變換根據(jù)采樣頻率、精度：確定A/D型號(hào)是否要求片上自帶采樣保持器多路器基準(zhǔn)電源等。

器件的選型原則D/A變換根據(jù)信號(hào)頻率、精度：是否要求基準(zhǔn)電源多路器輸出運(yùn)放等。

2021/6/1086A/D變換根據(jù)采樣頻率、精度：器件的選型原則D/A變換根據(jù)存儲(chǔ)器RAM、EPROM（或EEPROM、FlashMemory），主要考慮：工作頻率內(nèi)存容量位長(zhǎng)（8位/16位/32位）接口方式（串行/并行）、工作電壓（5V/3.3V或其他）。器件的選型原則2021/6/1087存儲(chǔ)器RAM、EPROM（或EEPROM、FlashMem邏輯控制先確定所用器件，如PLD、EPLD或FPGA；再根據(jù)自己的特長(zhǎng)和公司芯片的特點(diǎn)決定采用哪家公司的哪一系列產(chǎn)品；最后根據(jù)DSP芯片的頻率決定芯片的工作頻率，并以此來(lái)確定使用的芯片。器件的選型原則2021/6/1088邏輯控制先確定所用器件，如PLD、EPLD或FPGA；器件的通信接口根據(jù)與其他系統(tǒng)通信的速率決定采用的通信方式：串口并口總線(xiàn)器件的選型原則2021/6/1089通信接口根據(jù)與其他系統(tǒng)通信的速率決定采用的通信方式：器件的選總線(xiàn)選擇根據(jù)使用場(chǎng)合、數(shù)據(jù)傳輸速率的高低（總線(xiàn)寬度、頻率高低、同步方式等）選擇：PCIISA現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)器件的選型原則2021/6/1090總線(xiàn)選擇根據(jù)使用場(chǎng)合、數(shù)據(jù)傳輸速率的高低（總線(xiàn)寬度、頻率高低人機(jī)接口可以通過(guò)單片機(jī)構(gòu)成通信，也可在DSP的基礎(chǔ)上直接構(gòu)成。鍵盤(pán)顯示器等

器件的選型原則電源選取主要考慮電壓的高低和電壓的大小。電壓高低要匹配電流容量要足夠2021/6/1091人機(jī)接口可以通過(guò)單片機(jī)構(gòu)成通信，也可在DSP的基礎(chǔ)上直接構(gòu)成必須清楚了解器件的使用和系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，對(duì)于關(guān)鍵環(huán)節(jié)要做仿真。原理圖設(shè)計(jì)PCB板設(shè)計(jì)

要求DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員既要熟悉系統(tǒng)工作原理，又要清楚布線(xiàn)工藝和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

軟、硬件調(diào)試

借助仿真工具或開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行軟、硬件仿真調(diào)試時(shí)，往往要反復(fù)多次調(diào)試。2021/6/1092必須清楚了解器件的使用和系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，對(duì)于關(guān)鍵環(huán)節(jié)要做仿真。4.系統(tǒng)集成系統(tǒng)集成：是將軟硬件結(jié)合起來(lái)，并組合成樣機(jī)，在實(shí)際系統(tǒng)中運(yùn)行，進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試。如果系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果符合設(shè)計(jì)指標(biāo)，則樣機(jī)設(shè)計(jì)完畢。但由于在軟硬件調(diào)試階段調(diào)試的環(huán)境是模擬的，因此在系統(tǒng)測(cè)試時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，應(yīng)找出原因，不斷改進(jìn)。2021/6/10934.系統(tǒng)集成系統(tǒng)集成：是將軟硬件結(jié)合起來(lái)，并組合成樣機(jī)，第二節(jié)DSP芯片技術(shù)的發(fā)展1978年，AMI公司生產(chǎn)的S2811；1979年美國(guó)Intel公司的商用可編程器件2920；這兩種是DSP芯片的一個(gè)主要里程碑。特點(diǎn)：沒(méi)有現(xiàn)代DSP芯片所必須有的單周期乘法器。1980年，日本NEC公司推出μPD7720。特點(diǎn)：是第一片具有乘法器的商用DSP芯片。2021/6/1094第二節(jié)DSP芯片技術(shù)的發(fā)展1978年，AMI公司生產(chǎn)的S21982年，美國(guó)德州儀器公司（TexasInstruments——TI）推出第一代DSPTMS320010及其系列產(chǎn)品，目前已發(fā)展到第六代。TI公司的系列DSP產(chǎn)品已經(jīng)成為了當(dāng)今世界最有影響的DSP芯片，其DSP市場(chǎng)占有量占全世界份額的近50%，成為世界上最大的DSP芯片供應(yīng)商。2021/6/10951982年，美國(guó)德州儀器公司（TexasInstrumen1982年，日本東芝公司推出浮點(diǎn)DSP芯片。1984年，AT&T公司推出DSP32，是較早的具備較高性能的浮點(diǎn)DSP芯片。1986年，Motorola公司推出了定點(diǎn)DSPMC56001。1990年，推出了與IEEE浮點(diǎn)格式兼容的浮點(diǎn)DSP芯片MC96002。美國(guó)模擬器件公司（AnalogDevices—AD）相繼推出了定點(diǎn)DSP芯片ADSP21xx系列，浮點(diǎn)DSP芯片ADSP210xx系列。2021/6/10961982年，日本東芝公司推出浮點(diǎn)DSP芯片。2021/6/20多年來(lái)，DSP芯片得到了迅猛發(fā)展，主要體現(xiàn)在如下方面：1.在生產(chǎn)工藝上

采用1μm以下的CMOS制造工藝技術(shù)和砷化鎵集成電路制造技術(shù)，使集成度更高，功耗更低，從而使高頻、高速的DSP處理器得到更大的發(fā)展。2.基本結(jié)構(gòu)上以RISC結(jié)構(gòu)、單片并行計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)為主導(dǎo)，脈沖陣列和數(shù)據(jù)流陣列也將成為并行處理器的主要體系結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)、測(cè)試簡(jiǎn)單，易模塊化，易于實(shí)現(xiàn)流水線(xiàn)操作和多處理器結(jié)構(gòu)。2021/6/109720多年來(lái)，DSP芯片得到了迅猛發(fā)展，主要體現(xiàn)在如下方面：13.模擬/數(shù)字混合上集濾波、A/D、D/A及DSP處理于一體，將成為DSP發(fā)展的主要方向，是DSP廠(chǎng)商的主要增長(zhǎng)點(diǎn)。4.DSP技術(shù)與ASIC技術(shù)融合上在DSP芯片中嵌入ASIC模塊，進(jìn)一步擴(kuò)大DSP邏輯控制功能。5.代碼兼容性上將推出更新的、更強(qiáng)大的優(yōu)化C編譯器來(lái)適應(yīng)不同型號(hào)的DSP代碼生成，各種DSP的開(kāi)發(fā)、加速、并行處理插件板也將大量涌現(xiàn)。2021/6/10983.模擬/數(shù)字混合上集濾波、A/D、D/A及DSP處理第三節(jié)DSP芯片的選擇設(shè)計(jì)DSP應(yīng)用系統(tǒng)，選擇DSP芯片是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。只有選定了DSP芯片才能進(jìn)一步設(shè)計(jì)其外圍電路及系統(tǒng)的其它電路。選擇原則：根據(jù)實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)需要、應(yīng)用場(chǎng)合、目的，選擇滿(mǎn)足所需功能、成本低、耗電小、使用方便、有技術(shù)支持、升級(jí)方便的芯片。2021/6/1099第三節(jié)DSP芯片的選擇設(shè)計(jì)DSP應(yīng)用系統(tǒng)，選擇DSP芯片1．TI公司的DSP芯片TI公司常用的DSP芯片可以歸納為三大系列：（1）TMS320C2000系列，稱(chēng)為DSP控制器，集成了flash存儲(chǔ)器、高速A/D轉(zhuǎn)換器以及可靠的CAN模塊及數(shù)字馬達(dá)控制的外圍模塊，適用于三相電動(dòng)機(jī)、變頻器等高速實(shí)時(shí)工控產(chǎn)品等需要數(shù)字化的控制領(lǐng)域。（2）TMS320C5000系列，這是16位定點(diǎn)DSP。主要用于通信領(lǐng)域，如IP電話(huà)機(jī)和IP電話(huà)網(wǎng)關(guān)、數(shù)字式助聽(tīng)器、便攜式聲音/數(shù)據(jù)/視頻產(chǎn)品、調(diào)制解調(diào)器、手機(jī)和移動(dòng)電話(huà)基站、語(yǔ)音服務(wù)器、數(shù)字無(wú)線(xiàn)電、小型辦公室和家庭辦公室的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)系統(tǒng)。一、主要的DSP芯片種類(lèi)2021/6/101001．TI公司的DSP芯片一、主要的DSP芯片種類(lèi)2021/（3）TMS320C6000系列DSP

采用新的超長(zhǎng)指令字結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)芯片。其中2000年以后推出的C64x，在時(shí)鐘頻率為1.1GHz時(shí)，可達(dá)到8800MIPS以上，即每秒執(zhí)行90億條指令。其主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)椋?）數(shù)字通信完成FFT、信道和噪聲估計(jì)、信道糾錯(cuò)、干擾估計(jì)和檢測(cè)等。2）圖像處理完成圖像壓縮、圖像傳輸、模式及光學(xué)特性識(shí)別、加密/解密、圖像增強(qiáng)等。2021/6/10101（3）TMS320C6000系列DSP采用新的超長(zhǎng)指令字2．AD公司的DSP芯片特點(diǎn)：系統(tǒng)時(shí)鐘一般不經(jīng)分頻直接使用。定點(diǎn)DSP芯片的程序字長(zhǎng)為24位，數(shù)據(jù)字長(zhǎng)為16位。一般具有2個(gè)串行口、1個(gè)內(nèi)部定時(shí)器和3個(gè)以上的外部中斷源，此外還提供8位EPROM程序引導(dǎo)方式。浮點(diǎn)DSP芯片，程序存儲(chǔ)器為48位，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為40位，支持32位單精度和40位擴(kuò)展精度的IEEE浮點(diǎn)格式，內(nèi)部具有32×48位的程序Cache，有3至4個(gè)外部中斷源。2021/6/101022．AD公司的DSP芯片2021/6/1035AD的BLACKFINADSP-215352021/6/10103AD的BLACKFINADSP-215352021/6/13．AT&T公司的DSP芯片

定點(diǎn)DSP芯片的程序和數(shù)據(jù)字長(zhǎng)均為16位，有2個(gè)精度為36位的累加器，具有1個(gè)深度為15字的指令Cache，片內(nèi)具有2K字的程序ROM和512字的數(shù)據(jù)RAM。浮點(diǎn)DSP芯片，80/100ns的指令周期，片內(nèi)具有3個(gè)512字的RAM塊，或2個(gè)512字的RAM塊加1個(gè)4K字的ROM塊。可以尋址4M字的外部存儲(chǔ)器。具有4個(gè)40位精度的累加器和22個(gè)通用寄存器。2021/6/101043．AT&T公司的DSP芯片2021/6/1037LUCENT用STARCORE開(kāi)發(fā)的新DSP2021/6/10105LUCENT用STARCORE開(kāi)發(fā)的新DSP2021/6/14．Motorola公司的DSP芯片定點(diǎn)DSP芯片程序和數(shù)據(jù)字長(zhǎng)為24位，有2個(gè)精度為36位的累加器。浮點(diǎn)DSP芯片，累加器精度達(dá)96位，可支持雙精度浮點(diǎn)數(shù)，該芯片的指令周期為50/60/74ns。內(nèi)部具有10個(gè)96位或32位基于寄存器的累加器。適合于自適應(yīng)濾波的專(zhuān)用定點(diǎn)DSP芯片，程序字長(zhǎng)和數(shù)據(jù)字長(zhǎng)分別為24位和16位，累加器精度為40位。2021/6/101064．Motorola公司的DSP芯片2021/6/10392021/6/101072021/6/10405．其他公司NEC公司的μPD77C25、μPD77220定點(diǎn)DSP芯片和μPD77240浮點(diǎn)DSP芯片等。LUCENT的DSP1600等，INTEL也有自己的DSP產(chǎn)品。

INTEL&AD的新DSPCORE2021/6/101085．其他公司INTEL&AD的新DSPCORE2021/1．DSP芯片的運(yùn)算速度

MAC時(shí)間：一次乘法和一次加法的時(shí)間。大部分DSP芯片可在一個(gè)指令周期內(nèi)完成一次乘法和一次加法操作。FFT執(zhí)行時(shí)間：運(yùn)行一個(gè)N點(diǎn)FFT程序所需時(shí)間。由于FFT運(yùn)算在數(shù)字信號(hào)處理中很有代表性，因此FFT運(yùn)算時(shí)間常作為衡量DSP芯片運(yùn)算能力的一個(gè)指標(biāo)。MIPS：每秒執(zhí)行百萬(wàn)條指令。MOPS：每秒執(zhí)行百萬(wàn)次操作。MFLOPS：每秒執(zhí)行百萬(wàn)次浮點(diǎn)操作。BOPS：每秒執(zhí)行十億次操作。二、選擇芯片考慮的因素2021/6/101091．DSP芯片的運(yùn)算速度二、選擇芯片考慮的因素2021/62．DSP芯片的價(jià)格如果采用價(jià)格昂貴的DSP芯片，即使性能再好，其應(yīng)用范圍也受到一定限制，尤其是民用產(chǎn)品。3．DSP芯片的硬件資源不同DSP芯片所提供的硬件資源不同，如片內(nèi)RAM、ROM的數(shù)量，外部可擴(kuò)展的程序和數(shù)據(jù)空間，總線(xiàn)接口、I/O接口等。4．DSP芯片的運(yùn)算精度一般的定點(diǎn)DSP芯片字長(zhǎng)為16位，少數(shù)24位。浮點(diǎn)芯片的字長(zhǎng)一般為32位，累加器為40位。2021/6/101102．DSP芯片的價(jià)格2021/6/10435．DSP芯片的開(kāi)發(fā)工具在DSP系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，如果沒(méi)有開(kāi)發(fā)工具的支持，要想開(kāi)發(fā)一個(gè)復(fù)雜的DSP系統(tǒng)幾乎是不可能的。功能強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)工具，可使開(kāi)發(fā)時(shí)間大大縮短。6．DSP芯片的功耗

便攜式的DSP設(shè)備、手持設(shè)備、野外應(yīng)用的DSP設(shè)備等對(duì)功耗有特殊的要求。7．其他因素

除了上述因素外，還要考慮到封裝形式、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、供貨情況、生命周期等。2021/6/101115．DSP芯片的開(kāi)發(fā)工具2021/6/1044一般地講：定點(diǎn)DSP芯片的價(jià)格較便宜，功耗較低，但運(yùn)算精度稍低。浮點(diǎn)DSP芯片的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)算精度高，用C語(yǔ)言編程調(diào)試方便，但價(jià)格稍高，功耗較大。DSP應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)算量是確定選用DSP芯片處理能力的基礎(chǔ)。運(yùn)算量小，則可選用處理能力不是很強(qiáng)的DSP芯片，降低系統(tǒng)成本。如果單片DSP芯片達(dá)不到要求，則需選用多個(gè)DSP芯片并行處理。2021/6/10112一般地講：2021/6/1045第四節(jié)DSP芯片的主要優(yōu)點(diǎn)與應(yīng)用領(lǐng)域一、DSP芯片的優(yōu)點(diǎn)

1．哈佛結(jié)構(gòu)2．多總線(xiàn)結(jié)構(gòu)和多處理單元3.流水線(xiàn)技術(shù)4．特殊的DSP指令5．指令周期短6.運(yùn)算精度高7.硬件配置強(qiáng)8.耗電省2021/6/10113第四節(jié)DSP芯片的一、DSP芯片的優(yōu)點(diǎn)1．哈佛結(jié)構(gòu)2二、DSP芯片的主要應(yīng)用領(lǐng)域據(jù)預(yù)測(cè)，2007年MPU/MCU/DSP總計(jì)銷(xiāo)售額達(dá)到564億美元，預(yù)計(jì)2011年達(dá)到845億美元規(guī)模

。2007年MCU單元出貨量預(yù)計(jì)大幅增長(zhǎng)21%，銷(xiāo)售收入將達(dá)140億美元，比2006年的124億美元增加13%。2008年，預(yù)計(jì)MCU銷(xiāo)售將再次增長(zhǎng)13%，達(dá)到158億美元。數(shù)字信號(hào)處理器，預(yù)計(jì)年增長(zhǎng)率為9%，DSP銷(xiāo)售額為79億美元，預(yù)計(jì)2008年DSP市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到89億美元，增長(zhǎng)率達(dá)到13%。2021/6/10114二、DSP芯片的主要應(yīng)用領(lǐng)域據(jù)預(yù)測(cè)，2007年MPU/MC2021/6/101152021/6/10482021/6/101162021/6/1049二、DSP芯片的主要應(yīng)用領(lǐng)域目前DSP的應(yīng)用主要包括如下方面：

（1）信號(hào)處理

如數(shù)字濾波、自適應(yīng)濾波、快速傅里葉變換、希爾伯特變換、小波變換、相關(guān)運(yùn)算、譜分析、卷積、模式匹配、加窗、波形產(chǎn)生等。2021/6/10117二、DSP芯片的主要應(yīng)用領(lǐng)域目前DSP的應(yīng)用主要包括如下方（2）通信

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、回波抵消、多路復(fù)用、傳真、擴(kuò)頻通信、糾錯(cuò)編碼、可視電話(huà)、個(gè)人通信系統(tǒng)、移動(dòng)通信、個(gè)人數(shù)字助手（PDA）、X.25分組交換開(kāi)關(guān)等。（3）語(yǔ)音

如語(yǔ)音編碼、語(yǔ)音合成、語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)音增強(qiáng)、說(shuō)話(huà)人辨認(rèn)、說(shuō)話(huà)人確認(rèn)、語(yǔ)音郵件、語(yǔ)音存儲(chǔ)、揚(yáng)聲器檢驗(yàn)、文本轉(zhuǎn)語(yǔ)音等。2021/6/10118（2）通信如調(diào)制解調(diào)器、自適應(yīng)均衡、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)壓縮、消費(fèi)電子正在全面數(shù)字化，現(xiàn)在音頻廣播，電視廣播也在向數(shù)字化邁進(jìn)，HDTV接收機(jī)、SDTV電視機(jī)、機(jī)頂盒及數(shù)字廣播收音機(jī)等已經(jīng)或都將進(jìn)入市場(chǎng)。MP3播放機(jī)方興未艾。在國(guó)外，電子產(chǎn)品約占整車(chē)費(fèi)用的30%，在中國(guó)目前只占到整車(chē)費(fèi)用的15%-20%。汽車(chē)電子包括汽車(chē)上的娛樂(lè)裝置，遠(yuǎn)程信息處理和自動(dòng)控制裝置，這些設(shè)備都離不開(kāi)DSP。

2021/6/10119消費(fèi)電子正在全面數(shù)字化，現(xiàn)在音頻廣播，電視廣播也在向數(shù)字化邁（4）軍事

如保密通信、雷達(dá)處理、聲納處理、圖像處理、射頻調(diào)制解調(diào)、導(dǎo)航、導(dǎo)彈制導(dǎo)等。（5）圖形與圖像

如二維和三維圖形處理、圖像壓縮與傳輸、圖像增強(qiáng)、動(dòng)畫(huà)與數(shù)字地圖、機(jī)器人視覺(jué)、模式識(shí)別、工作站等。（6）儀器儀表

如頻譜分析、函數(shù)發(fā)生、鎖相環(huán)、地震處理、數(shù)字濾波、模式匹配、暫態(tài)分析等。2021/6/10120（4）軍事如保密通信、雷達(dá)處理、聲納處理、圖像處理、射頻（7）自動(dòng)控制

如引擎控制、聲控、機(jī)器人控制、磁盤(pán)控制器、激光打印機(jī)控制、電動(dòng)機(jī)控制等。（8）醫(yī)療

助聽(tīng)器、超聲設(shè)備、診斷工具、病人監(jiān)護(hù)、胎兒監(jiān)控、修復(fù)手術(shù)等。（9）家用電器

如高保真音響、音樂(lè)合成、音調(diào)控制、玩具與游戲、數(shù)字電話(huà)與電視、電動(dòng)工具、固態(tài)應(yīng)答機(jī)等。（10）汽車(chē)

如自適應(yīng)駕駛控制、防滑制動(dòng)器、發(fā)動(dòng)機(jī)控制、導(dǎo)航及全球定位、振動(dòng)分析、防撞雷達(dá)等。2021/6/10121（7）自動(dòng)控制如引擎控制、聲控、機(jī)器人控制、磁盤(pán)控制器、DSP產(chǎn)業(yè)鏈

DSP的發(fā)展己有25年歷史了，DSP芯片己達(dá)到相當(dāng)高的水平，現(xiàn)在國(guó)際上已形成包括DSP芯片設(shè)計(jì)、制造，DSP開(kāi)發(fā)工具研制生產(chǎn)、應(yīng)用和咨詢(xún)共同組成的產(chǎn)業(yè)鏈。全球有5萬(wàn)多客戶(hù)選用TI定制的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，使他們能非常容易地將DSP結(jié)合到他們的系統(tǒng)中去。圍繞DSP周邊的業(yè)務(wù)就由許許多多的稱(chēng)為第三方(ThirdParty)的小公司承擔(dān)，TI的ThirdParty有650多家公司，他們生產(chǎn)數(shù)千種基于DSP的產(chǎn)品。2021/6/10122DSP產(chǎn)業(yè)鏈DSP的發(fā)展己有25年歷史了，DSP芯片己達(dá)到DSP產(chǎn)業(yè)鏈圍繞DSP芯片產(chǎn)業(yè)化可以成立公司的業(yè)務(wù)很多，概括起來(lái)有以下一些：DSP開(kāi)發(fā)工具：如各種仿真軟件、調(diào)試軟件、硬件仿真器、評(píng)估板、初學(xué)者實(shí)驗(yàn)套件、教學(xué)套件等。DSP應(yīng)用軟件：符合各種國(guó)際和區(qū)域性標(biāo)準(zhǔn)的語(yǔ)音、圖像、視頻、數(shù)據(jù)通信等DSP軟件。例如不少公司從事ITU-TG.系列語(yǔ)音壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)的DSP編程，如G.711、G.722、G.726、G.728、G.723、G.729等。音頻編碼有MPEG1，2，4的MP3、AAC，Dolby的AC-3等。圖像編碼有JPEG、JPEG2000、H.261、H.263、H.264。數(shù)據(jù)通信，如各種傳輸速率的Modem、xDSL、CableModem，回聲抵消、DTMF等都有很大的市場(chǎng)。

2021/6/10123DSP產(chǎn)業(yè)鏈圍繞DSP芯片產(chǎn)業(yè)化可以成立公司的業(yè)務(wù)很多，概括DSP產(chǎn)業(yè)鏈DSP電路板卡：在實(shí)際應(yīng)用中需要專(zhuān)門(mén)的DSP硬件電路板卡，利用這些板卡可以進(jìn)行二次應(yīng)用開(kāi)發(fā)。例如很多語(yǔ)音信箱供應(yīng)商就是購(gòu)買(mǎi)DSP語(yǔ)音壓縮卡做的產(chǎn)品，很多為廣播電臺(tái)提供音頻工作站的供應(yīng)商就要購(gòu)買(mǎi)DSP音頻壓縮卡，如做視頻監(jiān)控系統(tǒng)