DSP原理与应用ppt课件.ppt

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1、DSP原理与应用原理与应用The Technology & Applications of DSPsDSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日2第一章第一章: 概述概述l第第1.1节节 概述概述l第第1.2节节 DSP芯片分类和特点芯片分类和特点l第第1.3节节 选择选择DSP芯片的原则芯片的原则l习题习题DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日3第第1.1节节 概述概述什么是什么是DSP(What is DSP?)l 数字信号处理和模拟信号处理数字信号处理和模拟信号处理DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日4第第1.1节节 概述概述什么是什么是DSP(Wh

2、at is DSP?)lDSP(Digital Signal Processing)数字信号处理数字信号处理(DSP，Digital Signal Processing)是指为得到满足人们需要的信是指为得到满足人们需要的信号形式而对数字化的信号进行处理的数学号形式而对数字化的信号进行处理的数学原理、方法和手段，也就是说将现实世界原理、方法和手段，也就是说将现实世界的模拟信号转换成数字信号，再用数学的的模拟信号转换成数字信号，再用数学的方法来处理此数字信号，得到相应的结果。方法来处理此数字信号，得到相应的结果。例如例如IIR、FIR、FFTDSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日5第

3、第1.1节节 概述概述什么是什么是DSP(What is DSP?)lDSP算法的实现算法的实现基于基于PC的软件实现的软件实现各种软件编解码器，如各种软件编解码器，如mp3 player, avi播放器等播放器等硬件实现硬件实现MCU实现实现FPGA/ASIC实现实现DSPs实现实现DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日6第第1.1节节 概述概述什么是什么是DSP(What is DSP?)lDSPs(Digital Signal Processors)数字信号处理器（数字信号处理器（Digital Signal Processors, DSPs）是指一类具有专门为）是指一类具

4、有专门为完成数字信号处理任务而优化设计的系统完成数字信号处理任务而优化设计的系统体系结构、硬件和软件资源的单片可编程体系结构、硬件和软件资源的单片可编程处理器件处理器件。DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日7第第1.1节节 概述概述为什么用为什么用DSP(Why DSPs?)lDSPs专为专为DSP算法进行优化算法进行优化为数学计算而设计为数学计算而设计lDSPs是可编程的是可编程的可方便地修改和更新程序可方便地修改和更新程序lDSPs高度集成化高度集成化多种外设、功耗低多种外设、功耗低DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日8第第1.1节节 概述概述为什么用为什么

5、用DSP(Why DSPs?)DSPs特点：特点：l(1)哈佛总线结构哈佛总线结构l(2)流水线技术流水线技术l(3)片内多总线并行技术片内多总线并行技术l(4)软、硬件等待功能软、硬件等待功能l(5)独立的乘法器和加法器独立的乘法器和加法器l(6)低功耗、体积小、价格低低功耗、体积小、价格低l(7)DMA通道和通信口通道和通信口l(8)中断和定时器中断和定时器DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日9(1) 哈佛总线结构哈佛总线结构第第1.1节节 概述概述为什么用为什么用DSP(Why DSPs?)冯冯诺曼结构诺曼结构哈佛结构哈佛结构改进的哈佛结构改进的哈佛结构DSP原理与应用原

6、理与应用2022年年5月月11日日10第第1.1节节 概述概述为什么用为什么用DSP(Why DSPs?)(1) 哈佛总线结构哈佛总线结构冯冯诺曼结构处理器指令流与时钟的关系诺曼结构处理器指令流与时钟的关系哈佛结构处理器指令流与时钟的关系哈佛结构处理器指令流与时钟的关系DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日11第第1.1节节 概述概述为什么用为什么用DSP(Why DSPs?)(2) 流水线技术流水线技术流水线概念取自工厂自动化生产线，它是一种可流水线概念取自工厂自动化生产线，它是一种可以使两个或更多的操作在执行时发生重叠的技术，以使两个或更多的操作在执行时发生重叠的技术，在流水

7、线操作中，一个任务被分解为若干子任务，在流水线操作中，一个任务被分解为若干子任务，这样它们就可在执行时相互重叠。一个子任务被这样它们就可在执行时相互重叠。一个子任务被称为一个流水段。称为一个流水段。DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日12第第1.1节节 概述概述为什么用为什么用DSP(Why DSPs?)(3) 片内多总线并行技术片内多总线并行技术DSP可以充分利用哈佛结构多重总线的优点，在可以充分利用哈佛结构多重总线的优点，在一个周期里使内部的各个处理单元同时工作，实一个周期里使内部的各个处理单元同时工作，实现高度的并行处理。如在一个周期里可以同时完现高度的并行处理。如在一个

8、周期里可以同时完成取指令、计算下一个指令的地址、执行一个或成取指令、计算下一个指令的地址、执行一个或两个数据传输、更新一个或两个地址指针并且进两个数据传输、更新一个或两个地址指针并且进行计算等等。行计算等等。 F28335包含程序读总线、数据读总线、数据写总包含程序读总线、数据读总线、数据写总线线DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日13第第1.1节节 概述概述为什么用为什么用DSP(Why DSPs?)(4) 软、硬件等待功能软、硬件等待功能可设定的软件等待周期可设定的软件等待周期外部设备数据就绪指示外部设备数据就绪指示(硬件等待硬件等待)DSP原理与应用原理与应用2022年年

9、5月月11日日14第第1.1节节 概述概述为什么用为什么用DSP(Why DSPs?)(5) 独立的乘法器和加法器独立的乘法器和加法器硬件乘法器硬件乘法器多种乘法多种乘法乘法输入输出寄存器乘法输入输出寄存器乘法加法器乘法加法器DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日15第第1.1节节 概述概述为什么用为什么用DSP(Why DSPs?)(5) 独立的乘法器和加法器独立的乘法器和加法器实时处理实时处理如果等待时间如果等待时间0,则可以称这个应用为一个实时应用则可以称这个应用为一个实时应用应用举例：应用举例：16bits,20kHz音频音频512*512*16bits,30fps视频视

10、频DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日16第第1.1节节 概述概述为什么用为什么用DSP(Why DSPs?)(6) 低功耗、体积小、价格低低功耗、体积小、价格低DSPs同同PC用用CPU比较比较(pentium,AMD等等)尺寸尺寸功耗功耗价格价格构成构成DSPs应用场合应用场合价格低、尺寸小、低功耗、实时性要求高的场合价格低、尺寸小、低功耗、实时性要求高的场合通用处理通用处理(General Purpose Processor)应用场合应用场合大内存、高级操作系统大内存、高级操作系统DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日17第第1.1节节 概述概述为什么用为什

11、么用DSP(Why DSPs?)(7) DMA通道和通信口通道和通信口存储技术存储技术双口存储器双口存储器SARAM寄存器文件寄存器文件FIFOCache外部外部RAM接口接口通信口通信口SPISCICAN(optional)DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日18第第1.1节节 概述概述为什么用为什么用DSP(Why DSPs?)(8) 中断和定时器中断和定时器多级多路中断源多级多路中断源多个定时器多个定时器应用应用:信号处理信号处理,通信通信,语音语音,图形图像图形图像,军事军事,仪器仪表仪器仪表,自动自动控制控制,医疗医疗,家用电器家用电器DSP原理与应用原理与应用202

12、2年年5月月11日日19第第1.2节节 DSP的分类和特点的分类和特点l Texas Instruments:TMS320C2000TMS320C5000TMS320C6000TMS320C3Xl Analog Devices:ADSP-21xxSHARC DSPTigerSharc DSPblackfinl Motorola:DSP560 xxDSP563xxDSP566xxDSP568xxl Lucent:DSP-16xxDSP-16xxxLucent+Motorola:StarCore 140 CoreDSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日20第第1.2节节 DSP的分类和

13、特点的分类和特点功能上分功能上分l 通用型通用型TI TMS320，AD ADSP-21xx, DSP56X，StarCore 140l 专用型专用型ADV601l 混合型混合型TI OMAP数据格式上分数据格式上分l 定点型定点型l 浮点型浮点型DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日21第第1.2节节 DSP的分类和特点的分类和特点DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日22第第1.2节节 DSP的分类和特点的分类和特点TMS320C2000TM DSP平台平台(C2000TM DSP)该平台提供了推动数字控制最全面的该平台提供了推动数字控制最全面的DSP解决方解决

14、方案。该平台采用内存等片上外设、超高速案。该平台采用内存等片上外设、超高速A/D转转换器以及强大、可靠的换器以及强大、可靠的CAN模块相组合。模块相组合。C2000 DSP平台创造了性能与外设集成的新标准。最新平台创造了性能与外设集成的新标准。最新的的C2000DSP控制器控制器(TMS320F28xx DSP)的目标的目标是工业自动化、光纤网络以及汽车控制应用。是工业自动化、光纤网络以及汽车控制应用。C24XC28XDSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日23第第1.2节节 DSP的分类和特点的分类和特点TI TMS320C24x DSP系列系列(定点定点)l(1) 规格：规格：

15、 40 MIPS的运行速率；的运行速率； 3种断电模式；种断电模式； 代码兼容、控制优化代码兼容、控制优化DSP； 基于基于JTAG扫描的仿真；扫描的仿真； 3.3 V与与5 V设计。设计。 DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日24第第1.2节节 DSP的分类和特点的分类和特点TI TMS320C24x DSP系列系列(定点定点)l(2) 应用应用:数字化马达控制数字化马达控制电气、压缩机、工业自动化、不间断电源电气、压缩机、工业自动化、不间断电源(UPS)系统、汽车刹车与操纵系统、电气仪系统、汽车刹车与操纵系统、电气仪表、打印机与复印机、手持电源工具、电表、打印机与复印机、手

16、持电源工具、电子冷却系统、智能传感器、可调激光、消子冷却系统、智能传感器、可调激光、消费类产品费类产品(加油泵、工业频率转换器、远程加油泵、工业频率转换器、远程监控、监控、ID标签阅读器标签阅读器)。DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日25第第1.2节节 DSP的分类和特点的分类和特点TI TMS320C24x DSP系列系列(定点定点)l(3) 特性：特性：l 375 ns(最低转换时间最低转换时间)模数模数(A/D)转换器转换器;l 死区逻辑死区逻辑;l 双通道双通道10位位A/D转换器转换器;l 4个个16位通用定时器位通用定时器;l 看门狗定时器模块看门狗定时器模块;l

17、 16条条PWM通道通道;l 41个个GPIO引脚引脚;l 5个外部中断；个外部中断；l 2个事件管理器；个事件管理器；DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日26第第1.2节节 DSP的分类和特点的分类和特点TI TMS320C24x DSP系列系列(定点定点)l(3) 特性：特性：l 32 KB分扇区闪存；。分扇区闪存；。l 控制器域网络控制器域网络(CAN)接口模块；接口模块；l 串行通信接口串行通信接口(SCI)；l 串行外设接口串行外设接口(SPI)；l 6个采集单元个采集单元(4个带个带QEP)；l 引导引导ROM(LF240A器件器件)；l 针对片上闪存针对片上闪存/

18、ROM的代码安全性的代码安全性(L240A器件器件)。DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日27第第1.2节节 DSP的分类和特点的分类和特点TI TMS320C28x DSP系列系列(定点定点)l(1) 规格：规格： 32位定点位定点C28xTM DSP内核；内核； 150 MIPS的速率运行；的速率运行； 1.9 V内核与内核与3.3 V外设。外设。l(2) 应用：照明，光纤网络应用：照明，光纤网络(ONET)，电源，电源，工业自动化，消费类产品。工业自动化，消费类产品。 DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日28第第1.2节节 DSP的分类和特点的分类和特点T

19、I TMS320C28x DSP系列系列(定点定点)l(3) 特性：特性：针对任何中断的超高速针对任何中断的超高速2040 ns服务时间；服务时间；强大的强大的20 Mb/s数据记录调试功能；数据记录调试功能；32/64位饱和度，单循环读位饱和度，单循环读修改修改写指令，写指令，64/32与与32/32模数除法；模数除法；高性能高性能ADC；增强的工具套件，具备增强的工具套件，具备C与与C+支持；支持；独特的实时调试功能；独特的实时调试功能；3232单循环定点单循环定点MAC，双通道，双通道1616单循环定点单循环定点MAC；DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日29第第1.2节

20、节 DSP的分类和特点的分类和特点TI TMS320C28x DSP系列系列(定点定点)l(3) 特性：特性：具备具备16位指令支持，以提高代码效率；位指令支持，以提高代码效率；兼容兼容TMS320C24x DSP与与TMS320C2xLP源代码。源代码。128 K分扇区闪存；分扇区闪存；12位位A/D、12.5 MSPS吞吐量、吞吐量、80 ns最低转换时间；最低转换时间；2个事件管理器，个事件管理器，2个串行通信接口模块；个串行通信接口模块；SPI， McBSP模块；模块；增强的增强的CAN模块；模块；引导引导ROM；针对片上闪存的代码安全性。针对片上闪存的代码安全性。 DSP原理与应用原

21、理与应用2022年年5月月11日日30第第1.2节节 DSP的分类和特点的分类和特点TMS320C5000 DSP平台平台该平台可提供该平台可提供20多种器件，包括多种器件，包括OMAP5910处理处理器，其在单个芯片上集成了器，其在单个芯片上集成了TMS320C55xTM DSP内核与内核与TI 增强的增强的ARM。C5000DSP平台是功平台是功耗敏感的系统设计人员的最佳选择，可以提供耗敏感的系统设计人员的最佳选择，可以提供0.33 mA/MHz的低功耗以及高达的低功耗以及高达600 MIPS的性能。的性能。C54XC55XOMAP 4 PlatformDSP原理与应用原理与应用2022年

22、年5月月11日日31第第1.2节节 DSP的分类和特点的分类和特点TI TMS320C54x DSP系列系列(定点定点)l (1) 规格规格: 16位定点位定点DSP； 100 MIPS情况下，功耗低于情况下，功耗低于60 mW； 提供提供30532 MIPS性能的单核与多核产品；性能的单核与多核产品； 提供提供1.2 V、1.8 V、2.5 V、3.3 V与与5 V版本；版本； 3种断电模式；种断电模式； 全面的全面的RAM与与ROM配置；配置； 自动缓冲串行端口；自动缓冲串行端口； 多信道缓冲串行端口；多信道缓冲串行端口； 主机端口接口；主机端口接口； 超薄封装超薄封装(100、128、1

23、44与与176引脚引脚LQFP；144、176与与169引脚引脚MicroStar BGAsTM)； 每核每核6通道通道DMA控制器。控制器。 DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日32第第1.2节节 DSP的分类和特点的分类和特点TI TMS320C54x DSP系列系列(定点定点)l (2) 应用：应用：数字蜂窝通信、个人通信系统数字蜂窝通信、个人通信系统(PCS)、寻呼机、个人数字、寻呼机、个人数字助理、数字无绳通信、无线数据通信、网络、计算机电话、分组语音、助理、数字无绳通信、无线数据通信、网络、计算机电话、分组语音、便携的互联网音频、调制解调器。便携的互联网音频、调制解

24、调器。l (3) 特性：特性： 集成集成Viterbi加速器；加速器； 40位加法器与位加法器与2个个40位累加器，以支持并行指令；位累加器，以支持并行指令； 40位位ALU，带两个，带两个16位配置功能，用于双单循环运行；位配置功能，用于双单循环运行； 1717乘法器，可实现乘法器，可实现16位带符号乘法运算；位带符号乘法运算； 4条内部总线与双地址生成器，可实现多程序和数据提取；条内部总线与双地址生成器，可实现多程序和数据提取； 单循环归一化与指数编码；单循环归一化与指数编码； 8个辅助寄存器和个辅助寄存器和1个软件堆栈，可实现高级定点个软件堆栈，可实现高级定点DSP C编译程序；编译程序

25、； 用于电池驱动应用的断电模式。用于电池驱动应用的断电模式。DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日33第第1.2节节 DSP的分类和特点的分类和特点TI TMS320C55x DSP系列系列(定点定点)l(1) 规格：规格：内核可以为高达内核可以为高达600 MIPS。在整个在整个C5000 DSP平台上可实现软件兼容。平台上可实现软件兼容。 功耗功耗0.15mW/MHz。l(2) 应用：应用：功能丰富的便携产品，功能丰富的便携产品，2G、2.5G、3G手机与基站，手机与基站，数字音频播放器，数码相机，电子图书，语音识数字音频播放器，数码相机，电子图书，语音识别，别，GPS接收器

26、，指纹接收器，指纹/模式识别，无线调制解调模式识别，无线调制解调器，耳机，生物辨识。器，耳机，生物辨识。DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日34第第1.2节节 DSP的分类和特点的分类和特点TI TMS320C55x DSP系列系列(定点定点)l(3) 特性：特性：高级自动电源管理；可配置的空闲域，以延高级自动电源管理；可配置的空闲域，以延长电池寿命；缩短调制过程，从而加快产品上市进程。长电池寿命；缩短调制过程，从而加快产品上市进程。C5501/C5502 DSP：C5509 DSP： 144/200 MHz时钟频率；时钟频率； 256 KB RAM，64 KB ROM； 3个

27、个McBSP；I2C；看门狗定时器；通用定时器。；看门狗定时器；通用定时器。 新型的新型的C5509 DSP外设。外设。USB 2.0全速全速(12 Mb/s)、10位位ADC、实、实时时钟时时钟(RTC)、到、到MMC与与SD的无缝媒体接口的无缝媒体接口DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日35第第1.2节节 DSP的分类和特点的分类和特点TI OMAP5910 DSPOMAP即开放多媒体应用平台即开放多媒体应用平台(Open Multimedia Application Platform)。双内核。双内核OMAP5910处理器是在单个芯片上集成了处理器是在单个芯片上集成了TM

28、S320C55xTM DSP内核及内核及TI增强型增强型ARM925。它能够实现极高性能与低功耗的完美组合。这种它能够实现极高性能与低功耗的完美组合。这种独特的架构可以同时为独特的架构可以同时为DSP和和ARM开发人员提开发人员提供极具吸引力的解决方案，在融合了供极具吸引力的解决方案，在融合了ARM的指的指令与控制功能的情况下，能够提供令与控制功能的情况下，能够提供DSP的低功耗的低功耗与实时信号处理功能。应用范围非常广泛，从互与实时信号处理功能。应用范围非常广泛，从互联网应用到军事与政府移动系统，无所不含。联网应用到军事与政府移动系统，无所不含。DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月1

29、1日日36第第1.2节节 DSP的分类和特点的分类和特点l(1) 应用：应用：因特网设备、增强型游戏、因特网设备、增强型游戏、Webpad、销售、销售点设备、医疗器件、业界专用点设备、医疗器件、业界专用PDA、远程信息、数字媒体、远程信息、数字媒体处理、安全性、软件无线电。处理、安全性、软件无线电。l(2) 特性：特性：150 MHz的的TI增强增强ARM925微处理器：微处理器：l16 KB指令高速缓冲存储器以及指令高速缓冲存储器以及8 KB数据缓冲器；数据缓冲器；l数据与指令数据与指令MMU；l32位与位与16位指令集。位指令集。150 MHz TMS320C55xTM DSP内核：内核：

30、l24 KB指令高速缓冲存储器；指令高速缓冲存储器；l160 KB SRAM；l用于视频算法的硬件加速器。用于视频算法的硬件加速器。DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日37第第1.2节节 DSP的分类和特点的分类和特点l(3)外设与片上资源：外设与片上资源：192 KB共享共享SRAM；用于用于SDRAM与闪存的与闪存的2个个16位内存接口；位内存接口；9通道系统通道系统DMA控制器；控制器；LCD控制器；控制器；USB 1.1主机与客户机；主机与客户机；MMC/SD卡接口；卡接口；7个串行端口，外加个串行端口，外加3个个UART；9个定时器；个定时器；键盘接口；键盘接口；小型

31、、小型、289引脚、引脚、12 mm12 mm(GZG)或或9mm19 mm(GDY)MicroStar BGAs封装选项封装选项DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日38第第1.2节节 DSP的分类和特点的分类和特点l(4) OMAP 4 平台处理器：平台处理器：DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日39第第1.2节节 DSP的分类和特点的分类和特点l(4) OMAP 4 平台处理器：平台处理器：转为智能手机、平板电脑和其他移动多媒体设备转为智能手机、平板电脑和其他移动多媒体设备设计设计硬件硬件1080p多标准高清视频编解码多标准高清视频编解码视频捕捉和拍照硬件视

32、频捕捉和拍照硬件双核双核ARM Cortex-A93D图形加速卡图形加速卡移动应用平台移动应用平台Win CE,Linux,TI DSP/BIOS,AndroidDSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日40第第1.2节节 DSP的分类和特点的分类和特点lTMS320C6000 DSP平台平台该平台融合了高性能硬件与丰富的开发资该平台融合了高性能硬件与丰富的开发资源，带来了低成本与低功耗，并能够提供源，带来了低成本与低功耗，并能够提供高达高达720 MHz的时钟频率。该平台具有众的时钟频率。该平台具有众多代码完全兼容的器件。其性能在定点可多代码完全兼容的器件。其性能在定点可以达到以达

33、到12005760 MIPS，在浮点可以达，在浮点可以达到到6001350 MFLOPS。C64XC62X/C67XDSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日41第第1.2节节 DSP的分类和特点的分类和特点lTMS320C64X DSP平台平台l(1) 规格规格:TMS320C64x DSP的高性能核心可提供高达的高性能核心可提供高达1 GHz的可扩展性能的可扩展性能;业界中速度最快的业界中速度最快的DSP，性能高达，性能高达720 MHz(5760 MIPS);C64xTM DSP与与TI的的C62xTM DSP在软件方面具有在软件方面具有兼容性。兼容性。l(2) 应用：应用：D

34、SL与调制解调器组、基站收发器、无线与调制解调器组、基站收发器、无线LAN、企业、企业PBX、多媒体网关、宽带视频代码转换器、视、多媒体网关、宽带视频代码转换器、视频流服务器与客户机、高速扫描影像处理频流服务器与客户机、高速扫描影像处理(RIP)引擎、网引擎、网络相机。络相机。DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日42第第1.2节节 DSP的分类和特点的分类和特点lTMS320C64X DSP平台平台l(3) 特性特性:时钟频率可达时钟频率可达300720 MHz, 指令执行速度可达指令执行速度可达24005760 MIPS，具有各种外设，具有各种外设 TMS320C6411 D

35、SP：l 256 KB字节字节L2内存。内存。 TMS320C6412 DSP：l 灵活的灵活的32位位PCI、32位位HPI或或10/100 Mb以太网以太网MAC；l 256 KB字节字节L2内存。内存。 TMS320C6414 DSP：l 三个多信道缓冲串行端口三个多信道缓冲串行端口(McBSP);l 32位主机端口接口位主机端口接口(HPI)。 TMS320C6415 DSP：l 灵活的灵活的32位位/33 MHz PCI或或32位位HPI;l 用于用于ATM(UTOPIA)或或McBWSP的的PHY接口。接口。DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日43第第1.2节节 D

36、SP的分类和特点的分类和特点lTMS320C2833532位位C28X+32位单精度浮点运算位单精度浮点运算(FPU)l150MHz，1.9V内核，内核，3.3V IOl32位位CPU,32位位FPU,16*16 32*32 乘法器乘法器l6路路DMA通道通道l32位外部接口位外部接口lRAM,FLASH,可外扩可外扩Boot ROMl88路复用路复用IOl128位加密锁位加密锁l18路路PWM输出，输出，6个事件捕捉器个事件捕捉器l3个独立个独立32位定时器位定时器l2路路CAN,3路路SCI,2路路SPI,1路路I2Cl16路路12位位80ns AD转换器转换器l支持支持C/C+编程编程,

37、低功耗模式低功耗模式DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日44第第1.3节节 选择选择DSP芯片的原则芯片的原则设计设计DSP系统，首先应确定所设计系统，首先应确定所设计DSP系系统的性能指标，选择合适的统的性能指标，选择合适的DSP芯片，不芯片，不同的同的DSP应用系统由于应用场合、应用目应用系统由于应用场合、应用目的不尽相同，对的不尽相同，对DSP芯片的选择也是不同芯片的选择也是不同的。的。DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日45第第1.3节节 选择选择DSP芯片的原则芯片的原则1. 设计设计DSP系统应考虑的技术指标系统应考虑的技术指标l (1)由信号的频率

38、范围确定系统的最高采样频率由信号的频率范围确定系统的最高采样频率l (2)由采样频率、要进行的最复杂算法所需要时间来判断由采样频率、要进行的最复杂算法所需要时间来判断系统能否实时工作系统能否实时工作l (3)由以上因素确定何种类型的由以上因素确定何种类型的DSP芯片的指令周期可满芯片的指令周期可满足需求；足需求；l (4) 由数据量的大小确定所使用的片内由数据量的大小确定所使用的片内RAM及需要扩展的及需要扩展的RAM的大小；的大小；l (5) 由系统所需要的精度来确定是采用定点运算还是浮点由系统所需要的精度来确定是采用定点运算还是浮点运算；运算；l (6) 根据系统是计算用还是控制用来确定根

39、据系统是计算用还是控制用来确定I/O端口的需求。端口的需求。DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日46第第1.3节节 选择选择DSP芯片的原则芯片的原则2. 选择选择DSP需要考虑的因素需要考虑的因素l (1)DSP芯片的运算速度：芯片的运算速度： 指令周期指令周期(MOPS) MAC时间时间(MACS) FFT执行时间执行时间 MIPS BDTI Benchmarkl (2)DSP芯片的硬件资源。芯片的硬件资源。l (3)DSP芯片的运算精度。芯片的运算精度。l (4)DSP芯片的价格。芯片的价格。l (5)DSP芯片的开发工具。芯片的开发工具。l (6)DSP芯片的功耗。芯片

40、的功耗。DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日47第第1.3节节 选择选择DSP芯片的原则芯片的原则3.一般原则一般原则l(1) 主流产品，在主流产品，在DSP市场上占较大的份额；市场上占较大的份额；l(2) 用户众多，便于与他人交流；用户众多，便于与他人交流；l(3) 性能性能/价格比好。价格比好。l(4) 其他其他:除了上述因素外，选择除了上述因素外，选择DSP芯片芯片还应考虑到封装的形式、质量标准、供货还应考虑到封装的形式、质量标准、供货情况、生命周期等。情况、生命周期等。DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日48习题习题l 1.请详细描述传统的请详细描述传统

41、的DSP芯片的主要结构特点。芯片的主要结构特点。l 2.结合所在实验室的某项目，做一篇结合所在实验室的某项目，做一篇DSP选型报告，要求有项目描述、重点选型报告，要求有项目描述、重点问题、选型依据、性能比较等内容。问题、选型依据、性能比较等内容。(以下以下3和和4任选一题即可）任选一题即可）l 3. 目前数字信号处理应用的实现方案很多，主要采用包括：目前数字信号处理应用的实现方案很多，主要采用包括： (1) DSP processors (2) FPGA: field programmable gate array (3) ASSP: application specific standard

42、 product (4) ASIC:application specific integrated circuit 请简单描述请简单描述(2)(3)(4)，并分别列举出一个具体的芯片及其相应的应用实例。，并分别列举出一个具体的芯片及其相应的应用实例。l 4. 目前数字信号处理器件目前数字信号处理器件(DSP)的发展趋势主要包括：的发展趋势主要包括： (1) 通过体系结构的改进大幅提升芯片的处理能力，并降低相应的处理功通过体系结构的改进大幅提升芯片的处理能力，并降低相应的处理功耗。耗。 (2) 提供更高的单片集成度，包括提供更多的片上存储器和外设等，以及集提供更高的单片集成度，包括提供更多的片上

43、存储器和外设等，以及集成协处理器，如高性能的成协处理器，如高性能的MCU core等。等。 请在请在(1)(2)中任选一项进行简单的描述。可以列举出一个具体的芯片，描述中任选一项进行简单的描述。可以列举出一个具体的芯片，描述其主要特点，与其主要特点，与(1)或或(2)相对应地描述其主要的改进之处。相对应地描述其主要的改进之处。DSP原理与应用原理与应用2022年年5月月11日日49参考文献参考文献l 1.Steven W. Smith, “The Scientist and Engineers Guide to Digital Signal Processing”, Chapter28，199

44、9l 2.BDTI, “The Evolution of DSP Processors”l 3.BDTI, “Evaluating DSP Processor Performance”l 4.BDTI, “Choosing a DSP Processor”l 5.BDTI, “The BDTImark2000: A Measure of DSP Execution Speed”l 6.BDTI, “Pocket Guide to DSP Processors and Cores” l 7.A.L. Lilein, “Digital Signal Processors vs. Universal

45、 Microprocessors”l 8.BDTI, “Understanding the New DSP Processor Architectures”l 9.张雄伟，张雄伟，“DSP芯片的原理与开发应用芯片的原理与开发应用”，电子工业出版社，电子工业出版社，2000l 10.R. Bhargava, R. Radhakrishnan, B. L. Evans etc, “Evaluating MMX Technology Using DSP and Multimedia Applications,” Proc. IEEE Sym. On Microarchitecture, pp. 37-46, 1998.l l l l DSP原理与应用原理与应用第一讲第一讲 概述概述北京交通大学电气工程学院北京交通大学电气工程学院 夏明超夏明超 郝瑞祥郝瑞祥 万庆祝万庆祝鸣谢鸣谢: 张辉张辉 清华清华-TI联合实验室联合实验室 赵明忠等赵明忠等 西安电子科技大学西安电子科技大学