第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院

周鵬E-mail：dspahpu@163.comPassword：DSPDSP《DSP原理及應(yīng)用Ⅰ》2023/2/31TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用《DSP原理及應(yīng)用Ⅰ》課程說明1、課程性質(zhì)及安排專業(yè)方向課、40學(xué)時(shí)（實(shí)驗(yàn)10學(xué)時(shí)）教學(xué)和課后作業(yè)。2、課程成績考核方法考試80％＋（作業(yè)＋平時(shí)考核）20％3、參考資料①彭啟琮，管慶。DSP的集成開發(fā)環(huán)境-CCS及DSP/BIOS的原理與應(yīng)用。成都：電子工業(yè)出版社，2004②（TI網(wǎng)站）

③（北京瑞泰創(chuàng)新）

④/（德州儀器在線技術(shù)支持社區(qū)）⑤（合眾達(dá)電子）

⑥/index.html（研學(xué)論壇）4、課程構(gòu)架、與其它課程的關(guān)系課程構(gòu)架：DSP的原理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)＋硬件軟件＋DSP工程實(shí)現(xiàn)；先修課：信號(hào)與系統(tǒng)、微機(jī)原理、數(shù)字信號(hào)處理、單片機(jī)、通信和電子專業(yè)相關(guān)課程。

2023/2/32TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用DSP包括兩層概念數(shù)字信號(hào)處理（DigitalSignalProcessing－DSP）強(qiáng)調(diào)的是對以數(shù)字形式表現(xiàn)的信號(hào)進(jìn)行處理和研究的方法。是一門涉及許多學(xué)科且廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學(xué)科。2.數(shù)字信號(hào)處理器（DigitalSignalProcessor－DSP）強(qiáng)調(diào)的是通過專用集成電路芯片，利用數(shù)字信號(hào)處理理論，在芯片上運(yùn)行目標(biāo)程序，實(shí)現(xiàn)對信號(hào)的某種處理?！禗SP原理及應(yīng)用》課程屬于第二層概念，所涉及內(nèi)容為如何利用DSP芯片進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的處理。研究的內(nèi)容為DSP芯片的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，如何通過程序編寫，實(shí)現(xiàn)對數(shù)字信號(hào)的處理。2023/2/33TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)內(nèi)容提要

數(shù)字信號(hào)處理器誕生之時(shí)，沒有人預(yù)料到它竟能給世界帶來巨大的變化。其應(yīng)用的廣度還是深度方面，都在以前所未有的速度向前發(fā)展。

本章首先對實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了介紹，分析了不同實(shí)現(xiàn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)；接著針對可編程數(shù)字信號(hào)處理器應(yīng)用領(lǐng)域、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)進(jìn)行了介紹；之后以德州儀器公司的第三代產(chǎn)品DSP產(chǎn)品為例，介紹了包括C24x和C28系列，C62x和C64x系列，C67x和C33系列，低功耗16位定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器C54x和C55x系列的功能、封裝、外設(shè)資源等特性。接下來介紹了選擇DSP芯片所要考慮的運(yùn)算速度、算法格式和數(shù)據(jù)寬度、存儲(chǔ)器類型功耗、以及開發(fā)工具等因素。最后給出了開發(fā)DSP應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程。2023/2/34TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)知識(shí)要點(diǎn)

實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展

數(shù)字信號(hào)處理器的特點(diǎn)

德州儀器公司的DSP產(chǎn)品

DSP芯片的選擇

DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程

2023/2/35TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

1.1實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展

1.2數(shù)字信號(hào)處理器的特點(diǎn)

1.3德州儀器公司的DSP產(chǎn)品1.4DSP芯片的選擇

1.5DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程

2023/2/36TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

1.1實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展

20世紀(jì)60年代以來，隨著信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并得到迅速發(fā)展。80年代以前，由于方法的限制，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)處于理論研究階段，還得不到廣泛的應(yīng)用。在此階段，人們利用通用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字濾波、頻譜分析等算法的研究，以及數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的模擬和仿真。而將數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)推向高峰的則是實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的高速發(fā)展。

實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理對數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的處理能力提出了嚴(yán)格的要求，所有運(yùn)算、處理都必須小于系統(tǒng)可接受的最大時(shí)延。

2023/2/37TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用

典型實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的基本部件包括：抗混疊濾波器（Anti-aliasingfilter）、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（Analog-to-DigitalConverter，ADC）、數(shù)字信號(hào)處理、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（Digital-to-AnalogConverter，DAC）和抗鏡像濾波器（Anti-imagefilter），如圖1-1所示。其中，抗混疊濾波器將輸入的模擬信號(hào)中高于奈奎斯特頻率的頻率成分濾掉；ADC將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成DSP可以處理的并行或串行的數(shù)字比特流；數(shù)字信號(hào)處理部分完成數(shù)字號(hào)信處理算法；經(jīng)過處理的數(shù)字信號(hào)經(jīng)DAC轉(zhuǎn)換成為模擬樣值之后，再由抗鏡像濾波器完成模擬波形的重建。第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

2023/2/38TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

典型實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)框圖

x(t)抗混疊濾波器A/D轉(zhuǎn)換器x(n)y(n)y(t)數(shù)字信號(hào)處理器D/A轉(zhuǎn)換器低通濾波器2023/2/39TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用

1．利用X86處理器完成實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理

隨著CPU技術(shù)的不斷進(jìn)步，X86處理器的處理能力不斷發(fā)展，基于X86處理器的處理系統(tǒng)已經(jīng)不僅局限于以往的模擬和仿真，也能滿足部分?jǐn)?shù)字信號(hào)的實(shí)時(shí)處理要求，而各種便攜式或工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的推出，如PC104、PC104Plus結(jié)構(gòu)，以及CPCI總線標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，這些都改善了X86系統(tǒng)的抗惡劣環(huán)境的性能，擴(kuò)展了X86系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。

第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

2023/2/310TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用（1）處理器選擇范圍較寬：X86處理器涵蓋了從386到奔騰系列，處理速度從100MHz到幾GHz，而為了滿足工控等各種應(yīng)用，X86廠商也推出了多款低功耗處理器，其功耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于商用處理器。（2）主板及外設(shè)資源豐富：無論是普通結(jié)構(gòu)，還是基于PC104和PC104Plus結(jié)構(gòu)，以及CPCI總線標(biāo)準(zhǔn)，都有多種主板及擴(kuò)展子板可供選擇，節(jié)省了用戶的大量硬件開發(fā)時(shí)間。（3）有多種操作系統(tǒng)可供選擇：這些操作系統(tǒng)包括Windows、Linux、WinCE等，而針對特殊應(yīng)用，還可根據(jù)需要對操作系統(tǒng)進(jìn)行剪裁，以適應(yīng)實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理要求。（4）開發(fā)、調(diào)試較為方便：X86的開發(fā)、調(diào)試工具十分成熟，使用者不需要很深的硬件基礎(chǔ)，只要能夠熟練使用VC、C-Build等開發(fā)工具即可進(jìn)行開發(fā)。第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

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)：

2023/2/311TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用

X86進(jìn)行實(shí)時(shí)信號(hào)處理的缺點(diǎn)

第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

（1）數(shù)字信號(hào)處理能力不強(qiáng)：X86系列處理器沒有為數(shù)字信號(hào)處理提供專用乘法器等資源，尋址方式也沒有為數(shù)字信號(hào)處理進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)時(shí)信號(hào)處理對中斷的響應(yīng)延遲時(shí)間要求十分嚴(yán)格，通用操作系統(tǒng)并不能滿足這一要求；（2）硬件組成較為復(fù)雜：即使是采用最小系統(tǒng)，X86數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)也要包括主板（包括CPU、總線控制、內(nèi)存等）、非易失存儲(chǔ)器（硬盤或電子硬盤、SD卡或CF卡）和信號(hào)輸入/輸出部分（這部分通常為AD擴(kuò)展卡和DA擴(kuò)展卡），如果再包括顯示、鍵盤等設(shè)備，系統(tǒng)將更為復(fù)雜；（3）系統(tǒng)體積、重量較大，功耗較高：即使采用緊湊的PC104結(jié)構(gòu)，其尺寸也達(dá)到96mm×90mm，而采用各種降低功耗的措施，X86主板的峰值功耗仍不小于5W，高功耗則對供電提出較高要求，則需要便攜系統(tǒng)提供容量較大的電池，進(jìn)一步增大了系統(tǒng)的重量；（4）抗環(huán)境影響能力較弱：便攜系統(tǒng)往往要工作于自然環(huán)境當(dāng)中，溫度、濕度、振動(dòng)、電磁干擾等都會(huì)給系統(tǒng)正常工作帶來影響，而為了克服這些影響，X86系統(tǒng)所需付出的代價(jià)將是十分巨大的。2023/2/312TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用

2．利用通用微處理器完成實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理

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ARM7、ARM9、ARM10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。

(1)可選范圍廣：通用微處理器種類多，使用者可從速度、片內(nèi)存儲(chǔ)器容量、片內(nèi)外設(shè)資源等各種角度進(jìn)行選擇，許多處理器還為執(zhí)行數(shù)字信號(hào)處理專門提供了乘法器等資源。（2）硬件組成簡單：只需要非易失存儲(chǔ)器，A/D、D/A即可組成最小系統(tǒng)，這類處理器一般都包括各種串行、并行接口，可以方便地與各種A/D、D/A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行連接。（3）系統(tǒng)功耗低，適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)。

第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

2023/2/313TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用利用通用微處理器進(jìn)行信號(hào)處理的缺點(diǎn)如下。（1）信號(hào)處理的效率較低：以一個(gè)兩個(gè)數(shù)值乘法為例，處理器需要先用兩條指令從存儲(chǔ)器當(dāng)中取值到寄存器中，用一條指令完成兩個(gè)寄存器的值相乘，再用一條指令將結(jié)果存到存儲(chǔ)器中，這樣，完成一次乘法就花費(fèi)了4條指令，使信號(hào)處理的效率難以提高。（2）內(nèi)部DMA通道較少：數(shù)字信號(hào)處理需要對大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行搬移，如果這些數(shù)據(jù)搬移全部通過CPU進(jìn)行，將極大的浪費(fèi)CPU資源，但通用處理器往往DMA通道數(shù)量較少，甚至沒有DMA通道，這也將影響信號(hào)處理的效率。第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

2023/2/314TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用每條指令可通過片內(nèi)多功能單元完成取指、譯碼、取操作數(shù)和執(zhí)行等多個(gè)步驟，實(shí)現(xiàn)多條指令的并行執(zhí)行，從而在不提高系統(tǒng)時(shí)鐘頻率的條件下減少每條指令的執(zhí)行時(shí)間。其過程如圖1.2.3所示。第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

針對這些缺點(diǎn)，當(dāng)前的發(fā)展趨勢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處理器及最新的達(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處理器和一個(gè)C55x處理器或一個(gè)C64x處理器。2023/2/315TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用3．利用可編程邏輯陣列（FPGA）進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理隨著微電子技術(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。（1）適合高速信號(hào)處理：FPGA采用硬件實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理，更加適合實(shí)現(xiàn)高速數(shù)字信號(hào)處理，對于采樣率大于100MHz的信號(hào)，采用專用芯片或FPGA是適當(dāng)?shù)倪x擇。（2）具有專用數(shù)字信號(hào)處理結(jié)構(gòu)：縱觀當(dāng)前最先進(jìn)的FPGA，如ALTERA公司的StratixⅡ、Ⅲ系列、CycloneⅡ、Ⅲ系列，Xilinx公司的Virtex-4、Virtex-5系列都為數(shù)字信號(hào)處理提供了專用的數(shù)字信號(hào)處理單元，這些單元由專用的乘法累加器組成，所提供的乘法累加器不僅減少了邏輯資源的使用，其結(jié)構(gòu)也更加適合實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器、FFT等數(shù)字信號(hào)處理算法。第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

2023/2/316TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用使用FPGA的缺點(diǎn)如下。（1）開發(fā)需要較深的硬件基礎(chǔ)：無論用VHDL還是VerilogHDL語言實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理功能都需要較多的數(shù)字電路知識(shí)，硬件實(shí)現(xiàn)的思想與軟件編程有著很大區(qū)別，從軟件算法轉(zhuǎn)移到FPGA硬件實(shí)現(xiàn)存在著很多需要克服的困難。（2）調(diào)試?yán)щy：對FPGA進(jìn)行調(diào)試與軟件調(diào)試存在很大區(qū)別，輸出的信號(hào)需要通過示波器、邏輯分析儀進(jìn)行分析，或者利用JTAG端口記錄波形文件，而很多處理的中間信號(hào)量甚至無法引出進(jìn)行觀察，因此FPGA的更多工作是通過軟件仿真來進(jìn)行驗(yàn)證的，這就需要編寫全面的測試文件，F(xiàn)PGA的軟件測試工作是十分艱巨的。第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

2023/2/317TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用4．利用數(shù)字信號(hào)處理器實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理

數(shù)字信號(hào)處理器（DigitalSignalProcessor，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)用開辟了道路；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，開發(fā)手段不斷改進(jìn)。DSP芯片已成為集成電路中發(fā)展最快的電子產(chǎn)品之一。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?？梢哉f，基于DSP技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用正在成為數(shù)字時(shí)代應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域的潮流。第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

2023/2/318TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用1.2數(shù)字信號(hào)處理器的特點(diǎn)（1）基本信號(hào)處理：數(shù)字濾波器、自適應(yīng)濾波、FFT、相關(guān)運(yùn)算、譜分析、卷積運(yùn)算、模式匹配、窗函數(shù)、波形產(chǎn)生和變換等。

（2）通信：調(diào)制解調(diào)、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)編碼等。（3）語音：語音編碼、語音合成、語音識(shí)別、語音增強(qiáng)、說話人的辨認(rèn)和確認(rèn)、語音郵件、語音儲(chǔ)存等。第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

2023/2/319TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用（4）圖形圖像：二維和三維的圖形處理和圖像的壓縮、傳輸與增強(qiáng)、機(jī)器人視覺等。

（5）軍事：保密通信、雷達(dá)信號(hào)處理、聲吶信號(hào)處理、導(dǎo)航、導(dǎo)彈制導(dǎo)等。

(6）儀器儀表：頻譜分析、函數(shù)發(fā)生、鎖相環(huán)、地震信號(hào)處理等。（7）控制：引擎控制、聲控、自動(dòng)駕駛、機(jī)器人控制、磁盤控制等。（8）醫(yī)療：助聽、超聲設(shè)備、診斷工具、患者監(jiān)護(hù)等。（9）家用電器：高保真音響、智能玩具與游戲、數(shù)字電話、數(shù)字電視等。第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

2023/2/320TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用2023/2/321TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用DSP芯片技術(shù)的發(fā)展1978年，AMI公司生產(chǎn)的S2811；1979年美國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。2023/2/322TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用

1982年，美國德克薩斯州儀器公司（TI-TexasInstruments）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。2023/2/323TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用1982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。2023/2/324TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用30多年來，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)、測試簡單，易模塊化，易于實(shí)現(xiàn)流水線操作和多處理器結(jié)構(gòu)。

2023/2/325TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用3.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廠商的主要增長點(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編譯器來適應(yīng)不同型號(hào)的DSP代碼生成，各種DSP的開發(fā)、加速、并行處理插件板也將大量涌現(xiàn)。2023/2/326TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用DSP芯片的分類1按照基礎(chǔ)特性分類：

（1）靜態(tài)DSP芯片（2）一致性DSP芯片2按照數(shù)據(jù)格式分類：

（1）定點(diǎn)DSP芯片（2）浮點(diǎn)DSP芯片3按照用途分類：（1）通用型DSP芯片（2）專用型DSP芯片2023/2/327TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用

1.2.1存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

微處理器的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)分為兩大類：馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu)。由于成本的原因，GPP廣泛使用馮·諾伊曼存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。典型馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是只有一個(gè)存儲(chǔ)器空間、一套地址總線和一套數(shù)據(jù)總線；指令、數(shù)據(jù)都存放在這個(gè)存儲(chǔ)器空間中，統(tǒng)一分配地址，所以處理器必須分時(shí)訪問程序和數(shù)據(jù)空間。通常，做一次乘法會(huì)發(fā)生4次存儲(chǔ)器訪問，用掉至少4個(gè)指令周期。為了提高指令執(zhí)行速度，DSP采用了程序存儲(chǔ)器空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間分開的哈佛結(jié)構(gòu)和多套地址、數(shù)據(jù)總線。哈佛結(jié)構(gòu)是并行體系結(jié)構(gòu)，程序和數(shù)據(jù)存于不同的存儲(chǔ)器空間，每個(gè)存儲(chǔ)器空間獨(dú)立編址、獨(dú)立訪問。因此，DSP可以同時(shí)取指令（來自程序存儲(chǔ)器）和取操作數(shù)（來自數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器）；而且，還允許在程序空間和數(shù)據(jù)空間之間相互傳送數(shù)據(jù)。哈佛讀/寫結(jié)構(gòu)使DSP很容易實(shí)現(xiàn)單周期乘法運(yùn)算。

2023/2/328TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用外部管理數(shù)據(jù)總線外部管理地址總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)地址總線程序數(shù)據(jù)總線程序地址總線CPUI/O口ROM串行接口RAM并行接口外部存儲(chǔ)器接口哈佛結(jié)構(gòu)外部管理數(shù)據(jù)總線外部管理地址總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)地址總線程序數(shù)據(jù)總線程序地址總線第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

2023/2/329TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用1.2.2流水線

流水線結(jié)構(gòu)將指令的執(zhí)行分解為取指、譯碼、取操作數(shù)和執(zhí)行等幾個(gè)階段。在程序運(yùn)行過程中，不同指令的不同階段在時(shí)間上是重疊的，流水線結(jié)構(gòu)提高了指令執(zhí)行的整體速度，有助于保證數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)時(shí)性。因此，所有DSP均采用一定級(jí)數(shù)的流水線，如TMS320C54xDSP采用6級(jí)流水線，而TMS320C6xxxDSP采用8級(jí)流水線。TMS320C55xDSP的流水線則被分為指令流水線和執(zhí)行流水線兩部分，指令流水線完成訪問地址產(chǎn)生、等待存儲(chǔ)器回應(yīng)、取指令包、預(yù)解碼等工作；執(zhí)行流水線完成譯碼、讀取/修改寄存器、讀操作數(shù)和輸出結(jié)果等工作。

第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

2023/2/330TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用1.2.3硬件乘法累加單元第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

由于DSP任務(wù)包含大量的乘法—累加操作，所以DSP處理器使用專門的硬件來實(shí)現(xiàn)單周期乘法，并使用累加器寄存器來處理多個(gè)乘積的累加；而且?guī)缀跛蠨SP指令集都包含有MAC指令。而GPP通常使用微程序?qū)崿F(xiàn)乘法。2023/2/331TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用1.2.4零開銷循環(huán)第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

DSP算法的特點(diǎn)之一是主要的處理時(shí)間用在程序中的循環(huán)結(jié)構(gòu)中，因此多數(shù)DSP都有專門支持循環(huán)結(jié)構(gòu)的硬件。所謂“零開銷”（zerooverhead）是指循環(huán)計(jì)數(shù)、條件轉(zhuǎn)移等循環(huán)機(jī)制由專門硬件控制，而處理器不用花費(fèi)任何時(shí)間。通常GPP的循環(huán)控制是用軟件來實(shí)現(xiàn)的。2023/2/332TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用1.2.5特殊的尋址方式第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

除了立即數(shù)尋址、直接尋址、間接尋址等常見尋址方式之外，DSP支持一些特殊的尋址方式。例如為了降低卷積、自相關(guān)算法和FFT算法的地址計(jì)算開銷，多數(shù)DSP支持循環(huán)尋址和位倒序?qū)ぶ?。而GPP一般不支持這些尋址方式。2023/2/333TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用1.2.6高效的特殊指令

第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

DSP指令集設(shè)計(jì)了一些特殊的DSP指令用于專門的數(shù)字信號(hào)處理操作。這些指令充分利用了DSP的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提高了指令執(zhí)行的并行度，從而大大加快了完成這些操作的速度。例如TMS320C55xx中的FIRSADD指令和LMS指令，分別用于對稱結(jié)構(gòu)FIR濾波算法和LMS算法。2023/2/334TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用1.2.7豐富的片內(nèi)外設(shè)

第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同，DSP片內(nèi)集成了眾多類型的硬件設(shè)備。例如，定時(shí)器、串行口、并行口、主機(jī)接口（HPI）、DMA控制器、等待狀態(tài)產(chǎn)生器、PLL時(shí)鐘產(chǎn)生器、JTEG標(biāo)準(zhǔn)測試接口、ROM、RAM及Flash等。這些片內(nèi)外設(shè)提高了處理速度和數(shù)據(jù)吞吐能力，簡化了接口設(shè)計(jì)，同時(shí)降低了系統(tǒng)功耗和節(jié)約了電路板空間。2023/2/335TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用1.3德州儀器公司的DSP產(chǎn)品按照應(yīng)用領(lǐng)域的要求，DSP器件可以分為三類：

工業(yè)控制領(lǐng)域，這方面的應(yīng)用要求DSP工作穩(wěn)定、可靠、集成度高、成本低，這類芯片一般都在內(nèi)部集成了CAN總線、PWM模塊等適合于工業(yè)控制的專用外設(shè)；

低成本嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)，如手機(jī)、磁盤驅(qū)動(dòng)器、MP3播放器等，在這些應(yīng)用中，成本、集成度和功耗是最重要的因素；

需要用復(fù)雜算法對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的應(yīng)用，如聲吶探測和地震探測等，該類設(shè)備批量小、算法復(fù)雜、對性能要求苛刻，而對成本和功耗并不是特別關(guān)注。

第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

在選擇DSP處理器時(shí)，要根據(jù)目標(biāo)系統(tǒng)不同要求，綜合考慮性能、成本、集成度、開發(fā)的難易程度及功耗等因素。

2023/2/336TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用德州儀器公司的DSP產(chǎn)品現(xiàn)已發(fā)展三代：

第一代是以TMS320C10為代表的數(shù)字信號(hào)處理器產(chǎn)品；

第二代數(shù)字信號(hào)處理器以C2x、C3x和C4x系列為代表，其中C2x為16位定點(diǎn)信號(hào)處理器，C3x和C4x為32位浮點(diǎn)信號(hào)處理器。

第三代包括主要用于控制領(lǐng)域的C24x和C28x系列，用于便攜消費(fèi)電子產(chǎn)品的、低功耗16位定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器C54x、C55x系列，用于高速信號(hào)處理和圖像處理的高性能16位定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器C62x、C64x系列，用于浮點(diǎn)信號(hào)處理的32位浮點(diǎn)信號(hào)處理器C67x和TMS320C33。

第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

2023/2/337TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用C2000系列DSP產(chǎn)品規(guī)劃UpTo40MIPSControlPerformanceHigh-PrecisionControlC242F241LC2404ALF2401ALC2402AMulti-Function,Appliance&ConsumerControlF240F243LC2406ALF2402ALF2403ALF2406ALF2407AF2810128-LQFPF2812176-LQFPF2812179-u*BGA150MIPS!High-endDerivativesApplicationspecificversionsLowCostversionsCostoptimizedversionsC2812F2801??LongTeam??C2810F2806F28082023/2/338TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用C5000系列DSP產(chǎn)品規(guī)劃MulticoreApplication

EnhancedDSP+RISCFeatureIntegrationPowerEfficiency/SystemDensityCodeCompatibleOMAP5910

C55x+ARM9C5509A

400MIPS,USBC5510

320-400

MIPSC55xTMDSP

MulticoreOMAPTM

C55x+ARM9C55xTM

DSPInSiliconAnnouncementRoadmapTNET3010

4800MIPSC5420

200MIPSC5421

200MIPSC5441

532MIPSC5470

C54x+ARM7C5501

600MIPSC5502

400-600

MIPSC5409

80-160MIPSC5410A

100-160

MIPSC5416

120-160

MIPSC5401

50MIPSC5402

100-160

MIPSC5404

120MIPSC5407

120MIPSC54CST120MIPSC54V90

120MIPSC550364KBRAMC5507128KBRAMLowcost–FingerprintC5471

C54x+ARM72023/2/339TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用C6000系列DSP產(chǎn)品規(guī)劃

CodeCompatibleC6416T

1GHzC6411C6416T

720MHzC6415T

720MHzC6414T

720MHzDM642PerformanceValueC6412DM641DM640C6415T

1GHzC6414T

1GHzHighPerformanceApplicationSpecificFloatingPointC6701C6712C6711C6201C6202C6203C6204C6205C6211

Morethan20code-compatibledevicesRangingfromsub$9to1GHz30K+ProgrammersMillionsshippedtodateIncreasingPerformance,Memory&PeripheralsC6713C6416C6415C6414C6413C64102023/2/340TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用1.3.1C24x系列和C28x系列

C24x系列主要用于電機(jī)控制領(lǐng)域，它可為交流感應(yīng)電機(jī)、直流永磁體電機(jī)和開關(guān)激勵(lì)式電機(jī)等提供高效控制，為無刷電機(jī)的變速控制提供了廉價(jià)且高可靠性的解決方案，例如應(yīng)用C24x系列處理器進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)與非變頻系統(tǒng)相比可以節(jié)省25%的能源消耗。C24x系列處理器采用TMS320C2XX內(nèi)核，該內(nèi)核具有一個(gè)32位算術(shù)邏輯單元，一個(gè)32位累加器，一個(gè)16位×16位乘法器，為了配合算術(shù)邏輯單元工作還提供了輸入和輸出數(shù)據(jù)移位器，為8個(gè)輔助寄存器和一個(gè)輔助寄存器算術(shù)單元提供了數(shù)據(jù)地址產(chǎn)生電路，還有專用的程序地址產(chǎn)生電路。它們內(nèi)部集成了DSP內(nèi)核和微控制器片上外設(shè)，為用戶提供了一種方便的單片解決方案。C24x內(nèi)部集成了DARAM、Flash（或EEPROM）存儲(chǔ)器、16位定時(shí)器、脈寬調(diào)制器、A/D轉(zhuǎn)換器、看門狗模塊及CAN總線接口模塊、SPI（SerialPeripheralInterface）和SCI（SerialCommunicationsInterface）等通信接口。

第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

2023/2/341TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用

C28x系列處理器是德州儀器公司為控制領(lǐng)域的高端應(yīng)用而開發(fā)的系列產(chǎn)品。首先內(nèi)核由C24x系列的16位提升為32位，DSP內(nèi)核提供了2個(gè)16位×16位乘法累加器，可以進(jìn)行16位×16位、32位×32位乘法累加運(yùn)算。該系列芯片采用了先進(jìn)芯片制造技術(shù)，速度升高到60～150MHz，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器的容量最高提升到512KB。C28x系列又分為三個(gè)小系列，即C280x、C281x和C2833x，而C2833x系列又為用戶提供了浮點(diǎn)處理能力C280x系列為低價(jià)格數(shù)字信號(hào)控制器，速度從60MHz到100MHz

。

C281x系列的速度提高到150MHz，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器的容量擴(kuò)展到128KB和256KB，AD轉(zhuǎn)換器的速度提高到12.5MSPS，C2810、C2811還具有代碼兼容和引腳兼容的特點(diǎn)。

第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

C2833x系列在C281x的基礎(chǔ)上還集成了一個(gè)單精度浮點(diǎn)運(yùn)算單元，外部具有了32/16位EMIF接口，為了便于同外設(shè)進(jìn)行通信還提供了1個(gè)6通道DMA控制器，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器的容量擴(kuò)展到128KB、256KB和512KB。2023/2/342TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用1.3.2C62x系列和C64x系列

C62x系列是德州儀器公司第一個(gè)采用超長指令字的DSP產(chǎn)品，它的內(nèi)部包含6個(gè)算術(shù)邏輯單元和兩個(gè)16位×16位乘法器，這樣C6000系列可以在一個(gè)循環(huán)中完成8次操作。C62x系列處理器的推出具有里程碑式的意義，它為高性能DSP樹立了標(biāo)準(zhǔn)。

C64x系列采用了C64x內(nèi)核，采用了增強(qiáng)型超長指令字結(jié)構(gòu)，改進(jìn)了流水線結(jié)構(gòu)，支持32位或64位寬度存儲(chǔ)器訪問，最高處理能力已經(jīng)達(dá)到9600MIPS。

第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

2023/2/343TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用1.3.3C67x系列和C33

C67x和C33是德州儀器公司的浮點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器系列，C67x除了兼容C62x指令集之外，還支持浮點(diǎn)操作。其內(nèi)核包括4個(gè)浮點(diǎn)/定點(diǎn)算術(shù)邏輯單元，兩個(gè)定點(diǎn)算術(shù)邏輯單元和兩個(gè)浮點(diǎn)/定點(diǎn)乘法器，支持單精度和雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算。

浮點(diǎn)：數(shù)的范圍大于定點(diǎn)，最大值和最小值

，2e10

不易溢出；浮點(diǎn)處理器的實(shí)現(xiàn)簡單，32位，影響功耗和速度，成本高

第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

2023/2/344TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用

1.3.4C54x系列和C55x系列

C54x和C55x系列是德州儀器公司為便攜消費(fèi)電子產(chǎn)品推出的低功耗16位定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器

；

C54x系列針對低功耗應(yīng)用采用了一系列措施，在確保性能的同時(shí)保證了DSP的低功耗；

C55x是在C54x基礎(chǔ)上開發(fā)的新型低功耗、高性能數(shù)字信號(hào)處理器，它兼容C54x代碼集，乘法器變成兩個(gè)，而采用最新芯片制造技術(shù)大幅度提升了DSP的主頻，從而提高了C55x系列處理器的處理能力。第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

2023/2/345TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用1.4DSP芯片的選擇1.4.1運(yùn)算速度

DSP芯片是否符合應(yīng)用要求，運(yùn)算速度是非常關(guān)鍵的。常見的運(yùn)算速度指標(biāo)有如下幾種：（1）指令周期：執(zhí)行一條指令所需的最短時(shí)間，數(shù)值等于主頻的倒數(shù)；指令周期通常以ns（納秒）為單位。例如，運(yùn)行在200MHz的TMS320VC5510的指令周期為5ns（2）MIPS：每秒百萬條指令數(shù)。（3）MOPS：每秒百萬次操作數(shù)。（4）MFLOPS：每秒百萬次浮點(diǎn)操作數(shù)（5）BOPS：每秒十億次操作數(shù)。（6）MAC時(shí)間：一次乘法累加操作花費(fèi)的時(shí)間。大部分DSP芯片可在一個(gè)指令周期內(nèi)完成MAC操作。（7）FFT執(zhí)行時(shí)間：完成N點(diǎn)FFT所需的時(shí)間。FFT運(yùn)算是數(shù)字信號(hào)處理中的典型算法而且應(yīng)用很廣，因此該指標(biāo)常用于衡量DSP芯片的運(yùn)算能力。第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

2023/2/346TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

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“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，這些例程可能是FIR或IIR濾波等“核心”算法，也可能是語音編解碼等整個(gè)或部分應(yīng)用程序。

2023/2/347TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用1.4.2算法格式和數(shù)據(jù)寬度

DSP算法格式主要分為定點(diǎn)算法和浮點(diǎn)算法兩種。一般而言，定點(diǎn)DSP芯片價(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，但價(jià)格稍貴，功耗也較大。第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

大多數(shù)DSP處理器使用定點(diǎn)算法，有些DSP處理器采用浮點(diǎn)算法。浮點(diǎn)算法比較復(fù)雜，因而浮點(diǎn)DSP的成本和功耗要比定點(diǎn)DSP高。但是使用浮點(diǎn)DSP更容易進(jìn)行高級(jí)語言編程，而且一般不用特別解決動(dòng)態(tài)范圍、精度的問題。所以，如果產(chǎn)品對成本和功耗的要求較嚴(yán)格，一般選用定點(diǎn)DSP。設(shè)計(jì)人員需要通過理論分析或軟件仿真來確定所需的動(dòng)態(tài)范圍和精度。如果要求易于開發(fā)、動(dòng)態(tài)范圍寬、精度高，可以考慮采用浮點(diǎn)DSP。此外，有些算法在定點(diǎn)DSP中采用“塊浮點(diǎn)”方法也可以實(shí)現(xiàn)較寬動(dòng)態(tài)范圍和較高的處理精度。所謂“塊浮點(diǎn)”就是將具有相同指數(shù)，而尾數(shù)不同的一組數(shù)據(jù)作為一個(gè)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行處理?！皦K浮點(diǎn)”處理通常用軟件來實(shí)現(xiàn)。

2023/2/348TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用

浮點(diǎn)DSP的數(shù)據(jù)寬度一般為32位，而定點(diǎn)DSP的數(shù)據(jù)寬度可以為16位、20位、24位或32位。顯然，對于相同算法格式的DSP，數(shù)據(jù)寬度越大，精度越高。但是，數(shù)據(jù)寬度與DSP尺寸、引腳數(shù)及存儲(chǔ)器等有直接關(guān)系。數(shù)據(jù)寬度越寬，DSP尺寸越大，引腳越多，存儲(chǔ)器要求也越高。所以，在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，盡量選用數(shù)據(jù)寬度小的DSP，以降低開發(fā)成本。而對少量精度要求高的代碼可以采取雙精度算法。如果大多數(shù)計(jì)算對精度要求都很高，那么就需要選用較大數(shù)據(jù)寬度的處理器。第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

2023/2/349TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用1.4.3存儲(chǔ)器

DSP片內(nèi)都集成一定數(shù)量的存儲(chǔ)器，并且可以通過外部總線進(jìn)行存儲(chǔ)器擴(kuò)展。選擇DSP時(shí)，要根據(jù)具體應(yīng)用對存儲(chǔ)空間大小及對外部總線的要求來選擇。DSP的內(nèi)部存儲(chǔ)器通常包括Flash存儲(chǔ)器、RAM存儲(chǔ)器等。Flash存儲(chǔ)器通常用來存儲(chǔ)程序及重要的數(shù)據(jù)，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器是一種非易失存儲(chǔ)器，當(dāng)系統(tǒng)掉電后還能夠保留所存儲(chǔ)的信息，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器的缺點(diǎn)是讀/寫速度較慢，而向Flash存儲(chǔ)器寫入數(shù)據(jù)的過程比較煩瑣。DSP中最重要的存儲(chǔ)器是RAM存儲(chǔ)器，例如在TMS320VC5510處理器中就集成了320KB的RAM存儲(chǔ)器。有的DSP片內(nèi)集成了多存取存儲(chǔ)器，允許在一個(gè)指令周期內(nèi)對存儲(chǔ)器進(jìn)行多次訪問；也有的DSP片內(nèi)集成了指令緩存，允許從緩存讀取指令，從而將存儲(chǔ)器空閑出來進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取。DSP外部總線可以擴(kuò)展多種存儲(chǔ)器，其中既有EPROM、Flash等非易失存儲(chǔ)器，又有SRAM、FIFO等可快速訪問的存儲(chǔ)器，還可以連接SDRAM、DDRSDRAM等大容量存儲(chǔ)器，而外部總線的數(shù)據(jù)寬度也從16位向32位和64位發(fā)展。這些特點(diǎn)也是選擇DSP時(shí)可以參考的依據(jù)。第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

2023/2/350TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用1.4.4功耗

由于DSP器件越來越多地應(yīng)用在便攜式產(chǎn)品中，因此功耗是一個(gè)重要的考慮因素。下面是一些常見的降低系統(tǒng)功耗的技術(shù)。

（1）低工作電壓。目前DSP的工作電壓有5V，3.3V，2.5V，1.8V等多種。

（2）“休眠”或“空閑”模式。大多數(shù)處理器具有關(guān)斷處理器部分時(shí)鐘的功能以降低功耗。第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

（3）可編程時(shí)鐘分頻器。有的DSP可以在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)編程改變處理器時(shí)鐘頻率以降低功耗。

（4）外圍控制。一些DSP器件允許程序中止系統(tǒng)暫時(shí)不使用的外圍電路功能。2023/2/351TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用1.4.5開發(fā)工具選擇DSP芯片時(shí)，必須注意其開發(fā)工具的支持情況（包括軟件開發(fā)工具、硬件開發(fā)工具）。軟件開發(fā)工具包括編譯器、匯編器、鏈接器、調(diào)試器、代碼模擬器、代碼庫及實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RealTimeOperationSystem，RTOS）等，而硬件工具包括評(píng)估板和仿真器等。

第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

2023/2/352TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用1.5DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程

（1）確定系統(tǒng)性能指標(biāo)。根據(jù)應(yīng)用目標(biāo)對系統(tǒng)進(jìn)行任務(wù)劃分，進(jìn)行采樣率、信號(hào)通道數(shù)、程序大小的確定。（3）選擇DSP芯片及其他系統(tǒng)組件。選擇一片合適的DSP芯片是至關(guān)重要的，因?yàn)檫@不僅關(guān)系到系統(tǒng)的性能和成本，而且決定著外部存儲(chǔ)器、各種接口、ADC、DAC、電平轉(zhuǎn)換器、電源管理芯片等其他系統(tǒng)組件的選擇。

（4）硬件設(shè)計(jì)和調(diào)試。根據(jù)選定的主要元器件建立電路原理圖、設(shè)計(jì)制作PCB、器件安裝、加電調(diào)試。第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

（2）核心算法模擬和驗(yàn)證。用C語言等高級(jí)語言或MATLAB、SystemView等開發(fā)工具模擬待選的或擬訂的信號(hào)處理核心算法（Algorithm），進(jìn)行功能驗(yàn)證、性能評(píng)價(jià)和優(yōu)化，以確定最佳的信號(hào)處理方法。2023/2/353TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用

（5）軟件設(shè)計(jì)和測試。用DSP匯編語言或C語言或兩者嵌套的方法生成可執(zhí)行程序。用DSP軟件模擬器（Simulator）、或者用DSP仿真器（Emulator）進(jìn)行程序調(diào)試。

（6）系統(tǒng)測試、集成。將軟件加載到硬件系統(tǒng)中運(yùn)行，并通過用DSP仿真器（Emulator）等測試手段檢查其運(yùn)行是否正常、穩(wěn)定，是否符合實(shí)時(shí)要求。第1章數(shù)字信號(hào)處理和DSP系統(tǒng)

2023/2/354TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用

DSP系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)流程圖2023/2/355TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用2023/2/356TMS320C55xDSP原理及應(yīng)用DSP技術(shù)的發(fā)展趨勢

DSP技術(shù)的發(fā)展趨勢，可用四個(gè)字“多快好省”來概括。1.多?？蓮膹V度和深度看。廣度是指DSP