數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座

數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座2024/3/26數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座DSP芯片的選擇什么是DSP?DSP的應(yīng)用DSP的運(yùn)算數(shù)據(jù)寬度速度(Speed)存貯的組織開發(fā)的便宜多DSP支持便攜應(yīng)用價(jià)格主題概述 DSP工程設(shè)計(jì)數(shù)字化設(shè)計(jì)模擬混合電路設(shè)計(jì)DSPS目標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)DSP外設(shè)的設(shè)計(jì)與使用系統(tǒng)軟件開發(fā)工程應(yīng)用注意事項(xiàng)數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座DSP簡(jiǎn)介數(shù)字信號(hào)處理器(DigitalSignalProcessor,DSP)是專門用于更好實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理應(yīng)用的微處理器。1980年第一個(gè)商品化DSP問世；目前眾多新的DSP，為設(shè)計(jì)者提供了廣泛的選擇；新的半導(dǎo)體制造廠家不斷進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域，爭(zhēng)取更大的市場(chǎng)分額，設(shè)計(jì)者在未來幾年內(nèi)將有更廣的選擇。今天的DSP是具有了強(qiáng)大功能的復(fù)雜器件。下面我們就介紹現(xiàn)在商品化DSP的共同特點(diǎn)，解釋它們之間的區(qū)別，以及設(shè)計(jì)者在應(yīng)用時(shí)注意的事項(xiàng)。數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座什么是DSP?多數(shù)DSP共有的基本特性：高性能、重復(fù)性、高數(shù)據(jù)量。在單個(gè)指令周期內(nèi)完成乘法累加運(yùn)算(Multiply-And-Accumulate，MAC)的能力這是衡量DSP最常用的性能；在涉及需要點(diǎn)乘的產(chǎn)品中，例如濾波器，MAC運(yùn)算在算法中是非常有用的。為了完成此功能，DSP在主數(shù)據(jù)通路中集成有乘法器和累加器；另外，為了進(jìn)行一系列MAC運(yùn)算而又沒有發(fā)生運(yùn)算溢出(overflow)，DSP通常在累加器中提供額外的比特?cái)?shù)，以滿足計(jì)算結(jié)果對(duì)比特?cái)?shù)增加的要求。數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座什么是DSP?在單個(gè)指令周期內(nèi)同時(shí)完成幾個(gè)存貯器存取的能力這特點(diǎn)允許DSP在讀取指令的同時(shí)，獲得此指令所需要的被運(yùn)算數(shù)，或者/和存貯前一指令的運(yùn)算結(jié)果。通常在單個(gè)指令周期內(nèi)完成多個(gè)存貯器讀取是有許多客觀限制的。典型之一是存取的存貯器位于片內(nèi)，這樣只能某些指令能進(jìn)行多個(gè)存貯器存取。為了支持同時(shí)多個(gè)存取，DSP提供了多個(gè)片內(nèi)(a)總線(On-ChipBus)；(b)多個(gè)片內(nèi)存貯器以及某些情況下的(c)多個(gè)獨(dú)立的存貯空間。數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座什么是DSP?尋址方式為了使運(yùn)算達(dá)到最大速度，DSP包含了一個(gè)地址產(chǎn)生單元，一旦適當(dāng)?shù)牡刂芳拇嫫鞅慌渲?，則地址發(fā)生器在后臺(tái)運(yùn)行，形成運(yùn)算指令所需的并行操作存取地址，地址發(fā)生器是針對(duì)DSP而選擇的模式。間接尋址最常用的尋址方式是具有后增量（Post_increment）的間接尋址寄存器，它通常用于連續(xù)存放一系列數(shù)據(jù)。模數(shù)尋址這種尋址簡(jiǎn)化了循環(huán)存儲(chǔ)的使用。比特反轉(zhuǎn)（bit_reversed）尋址這種方式更易于編譯快速FFT算法的結(jié)果。數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座什么是DSP?循環(huán)（Looping）因?yàn)槎鄶?shù)DSP涉及完成重復(fù)的計(jì)算，多數(shù)DSP對(duì)更有效的Looping提供了特別支持。通常，對(duì)于特殊的循環(huán)或者重復(fù)指令，DSP允許開發(fā)人員完成一個(gè)For_Next循環(huán)語句，不用為了更新或檢測(cè)循環(huán)計(jì)數(shù)器而花費(fèi)任何指令周期。強(qiáng)大的I/O功能：為了允許低價(jià)、高性能的輸入輸出，多數(shù)DSP包含有多個(gè)串口或者并口I/O接口。串口并口特殊的I/O處理機(jī)制——低層的中斷或者DMA方式數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座DSP的應(yīng)用DSP從雷達(dá)分析到消費(fèi)者電子都有廣泛的應(yīng)用，但沒有一個(gè)DSP能滿足所有的或者大多數(shù)的應(yīng)用。因此，對(duì)于設(shè)計(jì)者首要的任務(wù)是權(quán)衡各種因素，而選擇適合于自己應(yīng)用的DSP。這些因素包括：性能指標(biāo)、價(jià)格、集成度、開發(fā)難易、功耗及其它因素。嵌入系統(tǒng)（embeddedsystem）按市場(chǎng)份額講，最大的應(yīng)用是便宜的、大量的嵌入系統(tǒng)。價(jià)格、集成度占首位例如：移動(dòng)電話、硬盤驅(qū)動(dòng)器（DSP用語伺服控制）和調(diào)制解調(diào)器（modem）。功耗居首位對(duì)于便攜、電池供電的產(chǎn)品，電源功耗非常重要。在這些系統(tǒng)中，性能和開發(fā)難易居次要地位，雖然用戶也開發(fā)自己的DSP軟件和圍繞DSP配置自己的硬件。數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座DSP的應(yīng)用特殊需要—數(shù)據(jù)大、算法復(fù)雜的處理例如：聲納和地震探測(cè)。它們的數(shù)量很少，但其算法很復(fù)雜。這樣產(chǎn)品設(shè)計(jì)量就很大，而且也很復(fù)雜，結(jié)果是設(shè)計(jì)者喜歡選擇高性能、易用且支持多芯片配置的DSP。在某些情況下，設(shè)計(jì)者不愿意通過改造已有DSP系統(tǒng)，防止產(chǎn)生零亂。他們選擇標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)板，通過調(diào)用他們的已有函數(shù)庫(kù)來完成開發(fā)。數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座DSP的應(yīng)用多媒體（multimedia）—新興市場(chǎng)許多廠家正在占領(lǐng)這個(gè)新興的市場(chǎng)，包含有DSP的計(jì)算機(jī)可以提供多媒體功能。Voicemail（語音信箱）、數(shù)據(jù)/傳真Modem、音樂和語音合成及分解、圖象壓縮、電視接收、廣播接收。多媒體對(duì)DSP的要求：高性能、低價(jià)格、高集成度多媒體除具有嵌入系統(tǒng)的量大、低價(jià)、高集成度的特點(diǎn)外，還要求高性能。因?yàn)槎嗝襟wPC要求DSP同時(shí)完成多項(xiàng)功能。多項(xiàng)功能之間更有效的切換多媒體除要求更有效地完成多項(xiàng)功能外，還要求DSP必須具有更有效地切換多項(xiàng)功能的能力。更大的存貯容量例如接MPEG1標(biāo)準(zhǔn)，圖象壓縮每秒鐘設(shè)為1.5MB/s。這樣，多媒體就需要海量存貯。數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座DSP的運(yùn)算數(shù)的表示：一個(gè)可編程DSP的基本特性之一是DSP所采用的運(yùn)算類型。定點(diǎn)制DSP：一個(gè)數(shù)表示為整數(shù)或者+1.0～-1.0之間的函數(shù)。浮點(diǎn)運(yùn)算：一個(gè)數(shù)表示為指數(shù)部分和尾數(shù)部分。尾數(shù)部分通常是+1.0～-1.0之間的小數(shù)，而指數(shù)部分表示二進(jìn)制中小數(shù)點(diǎn)的位置。數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座浮點(diǎn)DSP和定點(diǎn)DSP的比較性能比較—浮點(diǎn)運(yùn)算是更靈活、更通用的機(jī)制更寬的動(dòng)態(tài)范圍(所能表示的最大最小數(shù)之比)更好的精度易用:在浮點(diǎn)制中，開發(fā)人員不必關(guān)心動(dòng)態(tài)范圍和精度，而對(duì)定點(diǎn)DSP而言，開發(fā)人員要時(shí)刻小心各種階段的信號(hào)范圍，以確保在有限的動(dòng)態(tài)范圍和運(yùn)算精度下達(dá)到自己要求的數(shù)值性能。更貴:浮點(diǎn)DSP為了完成浮點(diǎn)運(yùn)算，需要增加復(fù)雜的電路，這也就意味著一個(gè)大的沖模(die)。應(yīng)用比較對(duì)于嵌入系統(tǒng)，選擇定點(diǎn)DSP。因?yàn)榍度胂到y(tǒng)對(duì)于價(jià)格是首位的。開發(fā)人員通過分析和方針，決定他們所需的動(dòng)態(tài)范圍和運(yùn)算精度，以及是否需要增加比例因子。大動(dòng)態(tài)范圍、高精度、開發(fā)容易，選擇浮點(diǎn)DSP。對(duì)于不關(guān)心價(jià)格，而對(duì)動(dòng)態(tài)范圍和精度有特殊要求的用戶，以及為了開發(fā)容易，可以選擇浮點(diǎn)DSP。DSP的運(yùn)算數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座定點(diǎn)DSP完成浮點(diǎn)運(yùn)算浮點(diǎn)在定點(diǎn)DSP中完成通常的浮點(diǎn)運(yùn)算是可能的。調(diào)用浮點(diǎn)運(yùn)算仿真程序。但這樣做需要很多個(gè)指令周期，得不償失。因此，通用的浮點(diǎn)仿真幾乎不用了。塊浮點(diǎn)運(yùn)算(Blockfloating-point)定點(diǎn)和浮點(diǎn)運(yùn)算的折中構(gòu)成了塊浮點(diǎn)運(yùn)算——一組數(shù)中數(shù)據(jù)具有不同的尾數(shù)，但具有唯一的、相同的指數(shù)表示這一數(shù)據(jù)塊。塊浮點(diǎn)運(yùn)算通常由軟件完成，但有些DSP中也有硬件輔助完成此功能。DSP的運(yùn)算數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座數(shù)據(jù)寬度(DataWidth)所有的浮點(diǎn)DSP都是32bit數(shù)據(jù)字(DataWord)定點(diǎn)DSP常用16bit數(shù)據(jù)字,但MotoralaDSP5600X系列和Star半導(dǎo)體公司SPROC系列采用24bit字寬，ZoranZR38000采用20bit數(shù)據(jù)字。數(shù)據(jù)字的大小對(duì)價(jià)格具有重要影響芯片的大小(ChipSize)封裝管腳的數(shù)目(Numberofpackagepins)外部存儲(chǔ)器的大小指令字長(zhǎng)和數(shù)據(jù)字長(zhǎng)大多數(shù)DSP的指令字長(zhǎng)和數(shù)據(jù)字長(zhǎng)相等，但也不全是這樣。如AD公司ADSP21XX系列16bit數(shù)據(jù)字長(zhǎng)24bit指令字長(zhǎng);Zoran公司ZR3800是20bit數(shù)據(jù)字長(zhǎng)32bit指令字長(zhǎng)。數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座數(shù)據(jù)寬度(DataWidth)應(yīng)用選擇—字長(zhǎng)與開發(fā)復(fù)雜度折中對(duì)于開發(fā)者來講，在滿足需要的情況下，應(yīng)選擇最小的DSP，這樣價(jià)格才能便宜；對(duì)于選擇定點(diǎn)DSP還是浮點(diǎn)DSP，需要對(duì)字長(zhǎng)和開發(fā)復(fù)雜性進(jìn)行折中；對(duì)于某些24bit才能滿足需要的應(yīng)用，我們?cè)跔奚藦?fù)雜性或程序的基礎(chǔ)上，16bitDSP也能滿足需要。例如對(duì)于16bitDSP，通過對(duì)指令的適當(dāng)組合，也能完成雙精度32bit的運(yùn)算操作。當(dāng)然雙精度的運(yùn)算速度比單精度慢。如果你的應(yīng)用中大多數(shù)是單精度運(yùn)算，只有少部分需要高精度運(yùn)算，這時(shí)你選擇用單精度DSP完成雙精度運(yùn)算可更意義。反之，則需要更寬比特的DSP。數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座速度(Speed)滿足特殊需要時(shí)，對(duì)DSP的一個(gè)關(guān)鍵測(cè)試是運(yùn)行速度。有許多方法可以測(cè)試DSP的速度。最快指令周期時(shí)間—執(zhí)行一個(gè)DSP最快的指令所需要的時(shí)間通常用一秒鐘內(nèi)執(zhí)行多少百萬次指令（Millionsofinstructionspersecond,MIPS)來衡量。若DSP指令周期為20ns～100ns，即執(zhí)行速率為50～10MIPS。問題:不同DSP之間單個(gè)指令完成的工作量，變化非常大。例如，早期的DSP在一個(gè)指令周期內(nèi)只能完成一次加法或者乘法(兩者不能同時(shí)完成)。相反，現(xiàn)在的DSP一個(gè)指令周期就可能完成乘法累加功能(MAC)。另外，有的DSP(如Motorala的DSP5600系列)可以對(duì)和ALU沒有關(guān)系的數(shù)據(jù)進(jìn)行并列移動(dòng)。而有的DSP只支持和ALU有關(guān)的數(shù)據(jù)的并行移動(dòng)。數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座速度(Speed)基本操作周期為了克服上述問題，用基本操作周期來代替指令操作周期作為衡量DSP速度的標(biāo)尺。共同的操作是MAC，但不幸的是關(guān)于DSPMAC運(yùn)算次數(shù)差異這方面的信息很少?，F(xiàn)在大多數(shù)DSP都在一個(gè)指令周期內(nèi)完成一個(gè)MAC操作，并且MAC周期等于指令周期。問題:有的DSP在完成MAC外，還能完成一些其它功能；MAC次數(shù)中沒有考慮控制指令，有時(shí)它也對(duì)性能產(chǎn)生重要影響。數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座速度(Speed)標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)(Benchmarks)一個(gè)更通用的方法是定義一組標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)，然后比較各個(gè)DSP的運(yùn)行速度。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)可能是簡(jiǎn)單的“核心”功能(如FIR或IIRDF)，或者是某些應(yīng)用的整體或部分。注意事項(xiàng)MOPS和MFLOPS的區(qū)別MOPS—每秒鐘多少百萬次運(yùn)算（Millionsofoperationspersecond）MFLOPS—每秒鐘多少百萬次浮點(diǎn)運(yùn)算不同的廠家對(duì)由什么構(gòu)成“運(yùn)算（Operation）”理解不同。時(shí)鐘頻率時(shí)鐘≥指令周期DSP的輸入時(shí)鐘可能和DSP的指令頻率相同，也可能是指令速率的兩倍或者四倍。時(shí)鐘頻率＜指令速率——倍頻和鎖相技術(shù)例如40MHzDSP56156的MIPS=20MHzADSP-2101的MIPS數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座存貯的組織指令Mem和數(shù)據(jù)Mem的組織DSP存貯中的組織對(duì)性能有很大影響。如前所述，MAC是很多DSP的基本運(yùn)算，快速M(fèi)AC運(yùn)算需要獲得一個(gè)指令字，同時(shí)在同一指令周期內(nèi)從Memory讀取兩個(gè)數(shù)據(jù)字?？梢杂泻芏喾椒▽?shí)現(xiàn)這一點(diǎn)：多端口Mem—允許在一個(gè)指令周期內(nèi)多哥存貯器存取哈佛結(jié)構(gòu)—獨(dú)立的數(shù)據(jù)樹指令Memory指令Cache—從Cache中讀取指令代替從存儲(chǔ)器中數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座存貯的組織存儲(chǔ)器的大小片內(nèi)部、外部總線的數(shù)目定點(diǎn)DSP定點(diǎn)DSP主要面向嵌如系統(tǒng)市場(chǎng)，它要求存貯量小。中小規(guī)模片內(nèi)memmory（256~12KWords)，小的外部數(shù)據(jù)總線。例如：ADC，AT&T，Mot，TI的定點(diǎn)DSP都具有16bit的地址總線，這樣就限制了其外部Memory的容量。數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座存貯的組織存儲(chǔ)器的大小片內(nèi)部、外部總線的數(shù)目浮點(diǎn)DSP沒有或者很少的片內(nèi)memory，但有很大的外部數(shù)據(jù)總線。例如：AD公司ADSP—21021沒有片內(nèi)Memory，但有32bit外部數(shù)據(jù)地址總線和24bit外部程序地址總線。另外，這些DSP提供的Cache技術(shù)，可允許使用較快的外部Memory。TITMS320C30：6K片內(nèi)Memory，24bit外部數(shù)據(jù)總線和13bit外部程序地址總線ADSP—21060：4M片內(nèi)Memory，可以改變片內(nèi)Memory的配置以分配給Data和指令不同的容量。如64K32bitData和40K48bit程序注：Memory的組織、大小、外部總線的數(shù)目非常依賴與應(yīng)用。數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座開發(fā)的便宜開發(fā)的難易依賴與你的應(yīng)用。例如在研究中，對(duì)于樣機(jī)或仿真來講，希望越快越容易的開發(fā)出來。另一方面，對(duì)一些公司來講，起為了降低產(chǎn)品的價(jià)格，節(jié)省開發(fā)工具的費(fèi)用，愿意承受艱苦的開發(fā)環(huán)境，但這帶來的負(fù)面影響是開發(fā)周期長(zhǎng)、產(chǎn)品上市慢。選擇開發(fā)DSP的因素：軟件工具（匯編、鏈接、仿真、編譯、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)）硬件設(shè)計(jì)工具（開發(fā)板和仿真器）高級(jí)工具（如基于圖形的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境）數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座開發(fā)的便宜程序設(shè)計(jì)語言匯編語言高級(jí)語言，如C或Ada高級(jí)設(shè)計(jì)環(huán)境——基于圖形的框圖設(shè)計(jì)如MentorGraphics的DSP工作站DSP5600X系列ComdiscoSystems的SPWTMS320C3X系列調(diào)試仿真工具不管是在高級(jí)語言，還是在匯編語言，調(diào)試和硬件仿真工具都是值得特別注意的。開發(fā)板允許開發(fā)人員在完成最終硬件之前實(shí)時(shí)地運(yùn)行軟件。數(shù)量少的產(chǎn)品也選擇開發(fā)板作為自己的最終硬件平臺(tái)。數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座多DSP支持對(duì)于某些大計(jì)算量的應(yīng)用（如雷達(dá)、聲納等），需要多片DSP，此時(shí)，互連的難易—DSP間通信電路的設(shè)計(jì)互連的性能—的吞吐量、效率、延遲就成為重要因素。TITMS320C402個(gè)完全獨(dú)立的地址和數(shù)據(jù)總線（用于連接本片和全局的Mem）。6個(gè)8bit的并口，每個(gè)并口20Mbytes/s的速率。這些并口非常適合構(gòu)成超立方體和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。AD公司ADSP-21060(a)雙向地址和數(shù)據(jù)總線，6個(gè)雙向總線請(qǐng)求線。通過精致的總線構(gòu)造，可支持6個(gè)DSP互連。(b)6個(gè)4bit并口數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座便攜應(yīng)用在許多便攜應(yīng)用中（如移動(dòng)電話和尋呼、計(jì)算機(jī)），電源功耗成為主要問題。采取了許多措施來降低電源功耗。減少工作電壓AD、ATQT、Motorola、TI都已有3VDSP。休眠模式許多DSP在等待狀態(tài)時(shí)，關(guān)掉DSP中一些部分的時(shí)鐘，以減少功耗。蘇醒：內(nèi)部未掩蓋的中斷；特定的外部中心線；其它可編程時(shí)鐘新的DSP允許用軟件來改變DSP的工作時(shí)鐘頻率，以滿足不同的任務(wù)設(shè)置不同時(shí)鐘，節(jié)省電源。外圍設(shè)備控制

有的DSP允許把現(xiàn)在不用的外設(shè)屏蔽掉。數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座價(jià)格——應(yīng)用、封裝形式、數(shù)量應(yīng)用DSP的價(jià)格主要受訂貨數(shù)量的影響，只要能滿足要求，就應(yīng)選擇最低價(jià)格的，雖然它可能缺少靈活性和編程困難。例如：TMS320C16問世于1980年，現(xiàn)在的報(bào)價(jià)是8美元（1000片時(shí)），正因?yàn)樗鼒?bào)價(jià)低現(xiàn)在仍能有定單。PackagingPQFP、TQFP是最便宜的，PGA是最貴的。例：33MHzTMS320C30PGA=2.3PQFP(2.3倍)數(shù)量數(shù)量是決定價(jià)格的一個(gè)重要因素，如1~1,000~100,000片的價(jià)格會(huì)有顯著的差異。數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座DSP選擇小結(jié)DSP的選擇：綜合考慮運(yùn)算（定點(diǎn)、浮點(diǎn)）數(shù)據(jù)寬度速度存儲(chǔ)器組織開發(fā)難易DSP支持電源功耗價(jià)格等。正確的DSP依賴于你的應(yīng)用。對(duì)于這個(gè)應(yīng)用好，對(duì)于另一個(gè)不一定就好。數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座DSP芯片的選擇什么是DSP?DSP的應(yīng)用DSP的運(yùn)算數(shù)據(jù)寬度速度(Speed)存貯的組織開發(fā)的便宜多DSP支持便攜應(yīng)用價(jià)格主題概述 DSP工程設(shè)計(jì)數(shù)字化設(shè)計(jì)模擬混合電路設(shè)計(jì)DSPS目標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)DSP外設(shè)的設(shè)計(jì)與使用系統(tǒng)軟件開發(fā)工程應(yīng)用注意事項(xiàng)數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座（一）數(shù)字化設(shè)計(jì)概述數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座TMS320C542A/DA/DFILTERD/ACONTROLLEREPROMRAMFILTER/MUX一個(gè)典型DSPSOLUTION設(shè)計(jì)數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座設(shè)計(jì)要素：數(shù)字化要求模擬混合電路（ADC/DAC）設(shè)計(jì)處理需求（DSP運(yùn)算量）吞吐量需求存儲(chǔ)器需求（SRAM、ROOM、FLASH等）通信口需求其它控制（電源設(shè)計(jì)、狀態(tài)控制、時(shí)鐘控制、多DSP控制、......)數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座（二）模數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換1基帶信號(hào)采樣定理

要想連續(xù)信號(hào)抽取后能夠不失真地還原出原信號(hào)，則抽取頻率必須大于或等于兩倍原信號(hào)頻譜的最高頻率。（Nyquist定理）

數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座2帶通采樣定理帶通采樣時(shí)采樣頻率不一定要滿足Nyquist準(zhǔn)則，帶通采樣的采樣頻率選擇方法為： （1）fs>2f(BW) （2）fs=4fc/(2NZ-1)其中，NZ=1，2，3，…的最大整數(shù)。（二）模數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座3量化與量化誤差連續(xù)信號(hào)經(jīng)量化處理要產(chǎn)生量化誤差，對(duì)于均勻量化，量化誤差的大小為：其中，E為FS電平，us為信號(hào)有效電平。對(duì)于FS正弦輸入，量化誤差為：（二）模數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座4ADC/DAC的選擇（1）ADC的種類：

逐次比較ADC

雙線性ADC FLASHADC -ADC（2）ADC選擇的標(biāo)準(zhǔn)：分辨率、速度、輸入動(dòng)態(tài)范圍、POWER等（3）DAC的選擇（4）濾波器設(shè)計(jì)（二）模數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座5、DSP與ADC/DAC的接口（1）對(duì)于串型ADC/DAC接口一般使用DSP的串口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。如C25與11通道的12位ADCTLC2543的接口設(shè)計(jì)如下：（二）模數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座（二）模數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座（2）對(duì)于并型ADC/DAC接口一般使用DSP的I/O口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。如DSP與12位ADCAD678的接口設(shè)計(jì)如下：（二）模數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座(三)目標(biāo)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)1、DSP的選擇運(yùn)算量?jī)r(jià)格外設(shè)需求其他因素……2、DSP配置DATA存儲(chǔ)器大小PROGRAM存儲(chǔ)器大小存儲(chǔ)器速度要求I/O口配置……數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座3、DSP基本系統(tǒng)設(shè)計(jì)與模數(shù)電路接口BOOTLOADER設(shè)計(jì)擴(kuò)展存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)時(shí)鐘設(shè)計(jì)中斷設(shè)計(jì)外設(shè)的使用電源管理其他…….(三)目標(biāo)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座1）BOOTLOADER設(shè)計(jì)MP/*MC=0（片上ROM有效），復(fù)位后程序從FF80開始運(yùn)行，將跳轉(zhuǎn)到BOOTLOADER代碼開始出。BOOT的流程取決于I/O口FFFF的值（BRS）和INT2*RS后檢測(cè)INT2是否有效？有效按HPIboot模式引導(dǎo)，否則，讀I/O口FFFFh的BRS，決定其他的引導(dǎo)方式。BRS決定的引導(dǎo)方式xxxx1000：8bit并口I/O引導(dǎo)xxxx1100：16bit并口I/O引導(dǎo)xx????00：串口引導(dǎo)（詳細(xì)說明見后）xxxxxx01：8bit并行EPROM引導(dǎo)xxxxxx10：16bit并行EPROM引導(dǎo)xxxxxx11：熱引導(dǎo)模式(三)目標(biāo)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座BRS決定的串口引導(dǎo)說明：xx000000：8bit緩沖串口BSP（FSX/CLKX作為輸出）xx000100：16bit緩沖串口BSP（FSX/CLKX作為輸出）xx010000：8bit緩沖串口BSP（FSX/CLKX作為輸入）xx010100：16bit緩沖串口BSP（FSX/CLKX作為輸入）xx100000：8bit時(shí)分復(fù)用串口TDM（FSX/CLKX作為輸出）xx100100：16bit時(shí)分復(fù)用串口TDM（FSX/CLKX作為輸出）(三)目標(biāo)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座(三)目標(biāo)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座2）外部存儲(chǔ)器接口(三)目標(biāo)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座A22-A19A18A17A16A15A14-A0*PS*DS*IS*MSTRBR/*WA16A15A14-A0*OE*CS*WE下面給出一個(gè)擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器的例子，重點(diǎn)注意：a、只使用一片128Kx16的RAMb、與內(nèi)部有效的RAM相同的地址，外部RAM無效c、外部RAM的存取速度不能全速運(yùn)行時(shí)，需要根據(jù)速度插入等待狀態(tài)(三)目標(biāo)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座3）系統(tǒng)時(shí)鐘設(shè)計(jì)與控制

CLKOUTVCCcrystaloscillatorGNDExternalClock3.3V電路的兩種接法：內(nèi)部振蕩器

外部晶振(三)目標(biāo)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座兩種時(shí)鐘控制方式a、Hardware-programmablePLL（C541、C542、C543、C545&C546）(三)目標(biāo)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座b、Software-programmablePLL(C541B/C545A/C546A/C548/C549/C5402/C5410/C5420)由時(shí)鐘模式寄存器控制（CLKMD）：(三)目標(biāo)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座軟件編程控制時(shí)鐘舉例：(設(shè)置CLKOUT=CLKINx3)

STM#0h,CLKMD;switchtoDIVmodeTstStatu:LDMCLKMD,AAND#01b,A;pollSTATUSbitBCTstStatu,ANEQSTM#0214fh,CLKMD;SetPLLON/OFFwhen;STATUSisDIVmode;PLLMUL=0010,PLLDIV=0;PLLCOUNT=00101000(41)(三)目標(biāo)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座4）中斷處理a、外部中斷引腳連接b、修改中斷向量表c、中斷服務(wù)程序(三)目標(biāo)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座5）外設(shè)的使用計(jì)數(shù)器的使用標(biāo)準(zhǔn)SP的使用緩沖SP的使用McBSP的使用TDM的使用HPI的使用與設(shè)計(jì)DMA的使用與設(shè)計(jì)其它I/O接口信號(hào)線(如XF、BIO等）的使用(三)目標(biāo)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座（四）目標(biāo)板系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)1、源程序的編寫在編寫匯編語句時(shí)，應(yīng)遵循以下規(guī)則：

語句的開頭只能是標(biāo)號(hào)、空格、星號(hào)或分號(hào)。

標(biāo)號(hào)是可選項(xiàng)；如果使用，必須從第一列開始。

每個(gè)域必須由一個(gè)或多個(gè)空棵空格來分開。制表符等同于空格。

注釋是可選項(xiàng)。開始于第一列的注釋用星號(hào)或分號(hào)（*或；）來標(biāo)明，開始于其它列的注釋必須由分號(hào)開頭。一個(gè)源語句可以包含四個(gè)域，一般格式如下：[label][:]instruction[;comment]數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座2、匯編編譯指令的使用匯編編譯指令用來完成以下任務(wù)：將代碼和數(shù)據(jù)匯編進(jìn)特定的段為未初始化的變量保留存儲(chǔ)器空間控制展開列表的形式存儲(chǔ)器初始化匯編條件塊定義全局變量指定匯編器可以獲得宏的特定庫(kù)檢查符號(hào)調(diào)試信息（四）目標(biāo)板系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座1）程序段定義的匯編指令段定義匯編指令使部分源程序放入適當(dāng)?shù)亩沃小?bss在.bss段中為未初始化的變量保留空間.data確認(rèn).data段中的代碼段。.data段中通常包含了初始化的數(shù)據(jù)（用.int/.word等定義）。.sect定義初始化了的帶命名的段，并將緊接著的代碼或數(shù)據(jù)并入該段。.text該段中包含了可執(zhí)行的代碼。.usect在一個(gè)未初始化的有命名的段中保留空間（四）目標(biāo)板系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座使用格式和舉例 .mmregs .bssx,20,1 .usect“sin-table”,100 …… .text LD#0,A ADDx,A,B …… .sect“cal-sin” LD#lk,A STLA,sin-table RET .data .word1,2,3,4 .int043h,ff08h除.int和.word外還有很多用于常量說明的匯編指令，如.byte/.field/.space/.bes/.fload/.long/.string/.xfload等，請(qǐng)看教程。（四）目標(biāo)板系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座2）引用其它文件的匯編指令.copy/.include告訴匯編器開始從其它文件中讀源語句。.def確認(rèn)一個(gè)在當(dāng)前模塊中定義的且能被其它模塊使用的符號(hào)。.global聲明一個(gè)外部符號(hào)，使其它模塊在連接的時(shí)候可以使用它。如果在當(dāng)前段定義了該符號(hào)，那么該符號(hào)就可以被其它模塊使用；如果在當(dāng)前段中沒有定義該符號(hào)，則是使用了其它模塊定義的符號(hào)。前一種功能與.def相同，后一種功能與.ref相同。.mlib向匯編器提供一個(gè)包含了宏定義的文擋庫(kù)的名稱。當(dāng)匯編器碰見了一個(gè)在當(dāng)前庫(kù)中沒有定義的宏，就在.mlib確認(rèn)的宏庫(kù)中查找。.ref確認(rèn)一個(gè)在當(dāng)前段中使用但在其它段中定義的符號(hào)。（四）目標(biāo)板系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座3）條件匯編指令.if/.elseif/.else/.endif這些指令告訴匯編器根據(jù)表達(dá)式的值條件匯編一塊代碼。.if表示一個(gè)條件塊的開始，如果條件為真就匯編緊接著的代碼。.elseif是表示如果.if的條件為假，而.elseif的條件為真，就匯編緊接著的代碼。.endif結(jié)束該條件塊。.loop/.break/.endloop這組指令告訴匯編器按照表達(dá)式的值循環(huán)匯編一塊代碼。.loopexpression標(biāo)注一塊循環(huán)代碼的開始。.breakexpression告訴匯編器當(dāng)表達(dá)式為假時(shí)，繼續(xù)循環(huán)匯編；當(dāng)表達(dá)式為真時(shí)，立刻轉(zhuǎn)到.endloop后的代碼去。.endloop標(biāo)注一個(gè)可循環(huán)塊的末尾。（四）目標(biāo)板系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座4）匯編時(shí)的符號(hào)指令符號(hào)指令是使有意義的符號(hào)名與常數(shù)值或字符串相等同.asg

該指令規(guī)定一個(gè)字符串與一個(gè)替代符號(hào)相等

.asg“10,20,30,40”,coefficients .bytecoefficients.eval

計(jì)算一個(gè)表達(dá)式的值并把結(jié)果傳送到與一個(gè)替代符號(hào)等同的字符串中

.evalx+1,x.set/.equ

這兩條指令把一個(gè)常數(shù)值等效成一個(gè)符號(hào)，存放在符號(hào)表中且不能被清除。 Cont1.set0190h .intcont1,cont1*2,cont1*4其他符號(hào)指令:.label/.struct/.endstruct/.tag（四）目標(biāo)板系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座5）其他匯編指令.align

使SPC對(duì)準(zhǔn)1-word到128-word的邊界。.algebraic

告訴編譯器文件包含了算術(shù)匯編源代碼。.end

結(jié)束編譯。.mmregs

定義存儲(chǔ)器映射寄存器的符號(hào)名稱。.emsg/.mmsg/.wmsg用來定義自己的錯(cuò)誤和警告提示信息。.newblock

對(duì)局部標(biāo)號(hào)進(jìn)行復(fù)位。.sblock

指定幾段為一模塊。.version

決定為之建立指令的處理器。輸出列表格式指令：.drlist/.drnolist/.fclist/fcnolist/……（四）目標(biāo)板系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座3、命令文件的編寫命令文件的功能是說明目標(biāo)文件如何連接到目標(biāo)板，即裝入存儲(chǔ)器（或重定位）的方法。命令文件包括：1）連接文件說明： a.obj /*Firstinputfilename*/ b.obj /*Secondinputfilename*/ -oprog.out /*Optiontospecifyoutputfile*/ -mprog.map /*Optiontospecifymapfile*/（四）目標(biāo)板系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座2）存儲(chǔ)分配說明3）、段的分配與說明（四）目標(biāo)板系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座3）命令文件舉例a.objb.objc.obj /*Inputfilenames*/-0prog.out-mprog.map /*Options*/MEMORY /*MEMORYdirective*/{ RAM: origin=100h length=0100h ROM: origin=01000h length=0100h}SECTIONS /*SECTIONSdirective*/{ .text:>ROM .data:>ROM .bss:>RAM}（四）目標(biāo)板系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)數(shù)字信號(hào)處理DSP08工程設(shè)計(jì)講座（五）工程應(yīng)用注意事項(xiàng)電平轉(zhuǎn)換定標(biāo)流水線沖突指令效率......1、電平轉(zhuǎn)換1）一般DSP有兩個(gè)電源：CVCC、DVCC2）如果DVCC=3.3V,則DSP不能承受5V電平，不能驅(qū)動(dòng)5VCMOS，但可以驅(qū)動(dòng)5VTTL，3.3VTTL