第一章1.1-1.6PPT文件格式下载.ppt
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需要的信号形式并进行有效的传输与应用。
DSP技术第1章绪论数字信号处理的实现方法?
(1)在通用计算机上用软件(如在通用计算机上用软件(如C、MATLAB)实现。
实现。
(2)在通用计算机系统中加上专用的加速处理机在通用计算机系统中加上专用的加速处理机实现。
(3)用通用的单片机(如用通用的单片机(如MCS-51等)实现。
等)实现。
(4)用通用的可编程用通用的可编程DSP芯片实现。
芯片实现。
(5)利用专用利用专用DSP(特殊用途的(特殊用途的DSP芯片)来实芯片)来实现。
现。
(6)用基于通用用基于通用DSP核的核的ASIC(专用集成电路)(专用集成电路)芯片实现。
DSP技术第1章绪论DSP技术第1章绪论DSP系统最小最小DSP系统的构成系统的构成P2x(t)A/D转换器转换器x(n)y(n)y(t)数字信号数字信号处理器处理器D/A转换器转换器DSP技术第1章绪论灵活性灵活性精确度精确度稳定性和可重复性稳定性和可重复性抗噪声性能抗噪声性能VLSI(VeryLargeScaleIntegratedcircuit)DSP技术第1章绪论实时处理实时处理处理高频信号处理高频信号现实世界的信号是模拟信号现实世界的信号是模拟信号DSP技术第1章绪论比较因素比较因素模拟方式模拟方式数字方式数字方式修改设计的灵活修改设计的灵活性性修改硬件设计,修改硬件设计,或调整硬件参数或调整硬件参数改变软件设置改变软件设置A/D的的位数和计算机字长算位数和计算机字长算法法精度精度元器件精度元器件精度可靠性和可重复可靠性和可重复性性受环境温度、湿度、噪声、受环境温度、湿度、噪声、电磁场等的干扰和影响大电磁场等的干扰和影响大不受这些因素的影响不受这些因素的影响大规模集成大规模集成尽管已有一些模拟集成电尽管已有一些模拟集成电路,但品种较少、集成度路,但品种较少、集成度不高、价格较高不高、价格较高DSP器件体积小、功器件体积小、功能强、功耗小、一致能强、功耗小、一致性好、使用方便、性性好、使用方便、性能能/价格比高价格比高实时性实时性除开电路引入的延时外,除开电路引入的延时外,处理是实时的处理是实时的由计算机的处理速度由计算机的处理速度决定决定高频信号的处理高频信号的处理可以处理包括微波毫米波可以处理包括微波毫米波乃至光波信号乃至光波信号按照奈准则的要求,按照奈准则的要求,受受S/H、A/D和处理速和处理速度的限制度的限制DSP技术第1章绪论一个硬件系统适用于不同的软件DSP技术第1章绪论DSPDSP系统的设计过程系统的设计过程系统的设计过程系统的设计过程(11)明确设计任务,确定设计)明确设计任务,确定设计)明确设计任务,确定设计)明确设计任务,确定设计目标目标目标目标(22)算法模拟,确定性能指标)算法模拟,确定性能指标)算法模拟,确定性能指标)算法模拟,确定性能指标(33)选择)选择)选择)选择DSPDSP芯片和外围芯片芯片和外围芯片芯片和外围芯片芯片和外围芯片(44)设计实时的)设计实时的)设计实时的)设计实时的DSPDSP应用系统应用系统应用系统应用系统(55)硬件和软件调试)硬件和软件调试)硬件和软件调试)硬件和软件调试(66)系统集成和测试)系统集成和测试)系统集成和测试)系统集成和测试根据需求写出任务书根据需求写出任务书确定设计目标确定设计目标算法研究和系统模拟实现算法研究和系统模拟实现定义系统性能指标定义系统性能指标选择选择DSP芯片芯片和外围芯片和外围芯片硬件设计硬件设计硬件调试硬件调试软件设计软件设计软件调试软件调试系统集成和测试系统集成和测试DSP技术第1章绪论1.2数字信号处理器单片机与数字信号处理器单片机与数字信号处理器20世纪世纪70年代微处理器问世以来,一直年代微处理器问世以来,一直沿着沿着3个方向发展。
这三类微处理器各有个方向发展。
这三类微处理器各有其特点。
虽然在技术上不断借鉴和交融,其特点。
虽然在技术上不断借鉴和交融,但又有各自不同的应用领域。
但又有各自不同的应用领域。
DSP技术第1章绪论微型计算机中央处理器微型计算机中央处理器(CPUCPU)单片机单片机MicroControllerUnitMicroControllerUnit(MCUMCU)适合于实现简单数字信号处理算法和控制适合于实现简单数字信号处理算法和控制,偏重于控制方面的应用。
偏重于控制方面的应用。
数字信号处理器(数字信号处理器(DSPDSP)适合于数字信号处理和高速控制的高性能适合于数字信号处理和高速控制的高性能单片机单片机,拥有单片机具有的一切特性,还具有高速实时信号处理的能力。
微微处处理理器器DSP技术第1章绪论
(1)采用哈佛结构和改进的哈佛结构)采用哈佛结构和改进的哈佛结构冯冯诺伊曼(诺伊曼(VonNeuman)结构)结构只有一个存储器空间,即程序和数据共用只有一个存储器空间,即程序和数据共用一个存储空间,一个存储空间,通过一组总线(一个地址总线和一个数据通过一组总线(一个地址总线和一个数据总线)连接到处理器核,取指令和取操作总线)连接到处理器核,取指令和取操作数都是通过一组总线分时进行。
数都是通过一组总线分时进行。
DSP技术第1章绪论哈佛(哈佛(Harvard)结构)结构使用两个独立的存储器模块,分别存储程使用两个独立的存储器模块,分别存储程序和数据序和数据;
使用独立的两组总线,分别作为使用独立的两组总线,分别作为CPU与每与每个存储器之间的专用通信路径个存储器之间的专用通信路径。
改进的哈佛结构改进的哈佛结构在哈佛结构的基础上又加以改进,使程序在哈佛结构的基础上又加以改进,使程序存储器和数据存储器之间也可以进行数据存储器和数据存储器之间也可以进行数据的传送。
的传送。
DSP技术第1章绪论DSP技术第1章绪论
(2)采用多总线结构)采用多总线结构多条总线,在一个机器周期内可以多次访多条总线,在一个机器周期内可以多次访问程序空间和数据空间。
问程序空间和数据空间。
如:
TMS320C54x系列内部有系列内部有P、C、D、E等等4组总线,每组总线中都有地址总线和组总线,每组总线中都有地址总线和数据总线。
数据总线。
DSP技术第1章绪论(3)采用流水线技术)采用流水线技术计算机执行一条指令总要经过取指、译码、计算机执行一条指令总要经过取指、译码、取数、执行运算等步骤,需要若干个机器取数、执行运算等步骤,需要若干个机器周期才能完成。
流水线技术是将各指令的周期才能完成。
流水线技术是将各指令的各个步骤重叠起来并行执行,如下图所示。
各个步骤重叠起来并行执行,如下图所示。
时钟时钟时钟时钟时钟时钟取指令取指令取指令取指令取指令取指令指令译码指令译码指令译码指令译码指令译码指令译码取操作数取操作数取操作数取操作数取操作数取操作数执行指令执行指令执行指令执行指令执行指令执行指令T1T1T1T1T1T1T2T2T2T2T2T2T3T3T3T3T3T3T4T4T4T4T4T4NNNNNNN-1N-1N-1N-1N-1N-1N-2N-2N-2N-2N-2N-2N-3N-3N-3N-3N-3N-3N+1N+1N+1N+1N+1N+1NNNNNNN-1N-1N-1N-1N-1N-1N-2N-2N-2N-2N-2N-2N+2N+2N+2N+2N+2N+2N+1N+1N+1N+1N+1N+1NNNNNNN-1N-1N-1N-1N-1N-1N+3N+3N+3N+3N+3N+3N+2N+2N+2N+2N+2N+2N+1N+1N+1N+1N+1N+1NNNNNN四级流水线操作四级流水线操作四级流水线操作四级流水线操作四级流水线操作四级流水线操作DSP技术第1章绪论(44)多处理单元)多处理单元)多处理单元)多处理单元DSPDSP内部一般包括有多个处理单元,如算术内部一般包括有多个处理单元,如算术内部一般包括有多个处理单元,如算术内部一般包括有多个处理单元,如算术逻辑运算单元(逻辑运算单元(逻辑运算单元(逻辑运算单元(ALUALU)、辅助寄存器运算单元)、辅助寄存器运算单元)、辅助寄存器运算单元)、辅助寄存器运算单元(ARAUARAU)、)、)、)、累加器(累加器(累加器(累加器(ACCACC)及硬件乘法器)及硬件乘法器)及硬件乘法器)及硬件乘法器(MULTMULT)单元)单元)单元)单元等。
它们可以在一个指令周期内等。
它们可以在一个指令周期内同时进行运算。
同时进行运算。
经典的数字信号处理如经典的数字信号处理如经典的数字信号处理如经典的数字信号处理如IIRIIR、FIRFIR和和和和FFTFFT归根结底归根结底归根结底归根结底为为为为aixiaixi,即乘加运算。
,即乘加运算。
个人计算机:
计算乘加需要数十个周期用软件实个人计算机:
计算乘加需要数十个周期用软件实现。
DSPDSP:
设置了硬件乘加器以及乘加指令:
设置了硬件乘加器以及乘加指令MACMAC,在,在,在,在单周期内一次完成乘加运算。
单周期内一次完成乘加运算。
DSP技术第1章绪论(55)具有特殊的)具有特殊的)具有特殊的)具有特殊的DSPDSP指令指令指令指令(66)运算精度高)运算精度高)运算精度高)运算精度高(77)丰富的外设)丰富的外设)丰富的外设)丰富的外设(88)功耗低)功耗低)功耗低)功耗低一般一般一般一般DSPDSP芯片功耗为芯片功耗为芯片功耗为芯片功耗为0.50.54W4W。
采用低功耗技术的采用低功耗技术的采用低功耗技术的采用低功耗技术的DSPDSP芯片只有芯片只有芯片只有芯片只有0.1W0.1W,(电池,(电池,(电池,(电池供电)供电)供电)供电)如:
TMS3205510TMS3205510仅仅仅仅0.25mW0.25mW,特别适用于便携,特别适用于便携,特别适用于便携,特别适用于便携式数字终端。
式数字终端。
DSP技术第1章绪论1、按基础特性分:
DSP芯片的工作时钟(主频)和指令类型静态DSP芯片该类型在某时钟频率范围内都能正常工作,除计算速度有变化外,没有性能上的下降。
如TI公司的TMS320C2XX系列;
一致性DSP芯片两种或更多的DSP芯片,其指令集、机器代码及管脚结构相互兼容。
如TI公司的TMS320C54X和C55X。
DSP芯片的分类和选择芯片的分类和选择P5DSP技术第1章绪论2、按数据格式分:
定点DSP芯片:
数据以定点格式参加运算。
浮点DSP芯片:
数据以浮点格式参加运算。
3、按用途分通用型DSP
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