《DSP技术及应用》课件.ppt

1、2021/6/101DSPDSP技术及应用技术及应用信息工程学通信工程系信息工程学通信工程系2021/6/102第一章第一章 DSPDSP技术概述技术概述第二章第二章 DSPDSP芯片结构介绍芯片结构介绍 第三章第三章 DSPDSP指令系统及特点指令系统及特点 第四章第四章 DSPDSP软件开发过程软件开发过程 第五章第五章 汇编语言编程举例汇编语言编程举例 主要内容主要内容2021/6/103第三节第三节 DSPDSP芯片的选择芯片的选择第一节第一节 DSPDSP系统概述系统概述第四节第四节 DSPDSP芯片的主要优点与应用领域芯片的主要优点与应用领域 第五节第五节 DSPDSP应用系统的开

2、发工具应用系统的开发工具第二节第二节 DSPDSP芯片技术的发展芯片技术的发展 2021/6/104第一节第一节 DSPDSP系统概述系统概述DSPDSP系统系统模拟系统模拟系统数字信号数字信号模拟信号模拟信号运算过程运算过程强调控制强调控制实时处理实时处理FPGA/CPLDDSP芯片模拟器件2021/6/105一、一、DSPDSP系统的特点系统的特点 1.1.精度高精度高模拟网络元件模拟网络元件（R R、L L、C C等）等）精度精度1010-3-3模拟网络系统模拟网络系统难难数字系统数字系统1717位字长位字长DSPDSP、D/AD/A精度精度1010-3-32021/6/1062.2.可

3、靠性强可靠性强放大器放大器A放大器放大器B计算机计算机A计算机计算机BA、B结果结果可能不同可能不同A、B结果结果果相同果相同只要误差不超过只要误差不超过0、1判决电平判决电平2021/6/1073.3.集成度高集成度高 DSPDSP系统系统表面贴装表面贴装ASICASIC芯片芯片DSPDSPCPLDCPLDFPGAFPGA开发开发压缩体积压缩体积降低成本降低成本2021/6/1084.4.接口方便接口方便 以现代数字技术为基础的系统或设备都是兼以现代数字技术为基础的系统或设备都是兼容的，系统接口方便。容的，系统接口方便。5.5.灵活性好灵活性好 DSPDSP系统系统DSPDSPCPLDCPL

4、DFPGAFPGA可编程可编程可编程可编程可编程可编程不同的功能不同的功能硬件更简单硬件更简单DSPDSP系统开发系统开发周期大大缩短周期大大缩短2021/6/1096.6.保密性好保密性好 DSPDSP系统系统DSPDSPCPLDCPLDFPGAFPGA可编可编程程可编可编程程保密保密性好性好隐蔽内部总线地址变化隐蔽内部总线地址变化做成做成ASICASIC保密保密性能性能几乎几乎无懈无懈可击可击2021/6/10107.7.时分复用时分复用 信号的采样信号的采样频率与频率与DSPDSP系统的运算系统的运算速度相比较速度相比较低的场合。低的场合。系统系统n n信道信道1 1信道信道2 2信道信

5、道n n实时性要求不实时性要求不高的场合。高的场合。应应用用场场合合DSPDSP系统系统系统系统2 2系统系统1 12021/6/1011二、二、DSPDSP系统的设计思路系统的设计思路输输入入 抗混叠滤波器A/DD/ADSP芯片平滑滤波器输输出出典型的典型的DSPDSP系统系统2021/6/10121.1.总体方案设计总体方案设计 DSP应用应用定义系统性能指标定义系统性能指标选择选择DSP芯片芯片软件编程软件编程硬件设计硬件设计软件调试软件调试硬件调试硬件调试系统集成系统集成系统调试系统调试DSPDSP系统设计前：系统设计前：明确设计任务明确设计任务 给出设计任务书给出设计任务书 功能描述

6、准确功能描述准确 功能描述清楚功能描述清楚 描述的方式描述的方式 人工语言人工语言 流程图流程图 算法描述算法描述 将设计任务书转化为量化的技术指标。将设计任务书转化为量化的技术指标。2021/6/1013技术指标的确定技术指标的确定 系统采样系统采样频率频率 信号信号频率频率 最复杂的算法最复杂的算法所需最大时间所需最大时间 对实时程对实时程度的要求度的要求 片内、外片内、外RAMRAM的容量的容量 数量及程序数量及程序的长短的长短1616、3232位位定点、浮点运算定点、浮点运算 系统所要求的精度系统所要求的精度输入输出输入输出端口要求端口要求计算、控制计算、控制选定选定DSPDSP芯片芯

7、片型号型号 2021/6/1014成本成本供货能力供货能力技术支持技术支持开发系统开发系统体积体积功耗功耗工作环境温度工作环境温度DSPDSPA/DA/DD/AD/ARAMRAM性能指标性能指标其它因素的考虑其它因素的考虑2021/6/1015总体设计总体设计 算法算法仿真仿真高级语言高级语言MatlabMatlab最佳算法最佳算法初步参数初步参数软件软件系统初步分工系统初步分工硬件硬件2021/6/10162.2.软件设计阶段软件设计阶段 源程序源程序汇编器汇编汇编器汇编目标文件目标文件链接器连接链接器连接 调试器调试调试器调试代码转换代码转换C C语言语言汇编语言汇编语言混合语言混合语言代

8、码写入代码写入EEPROMEEPROM可执行文件可执行文件软件仿真软件仿真反反复复 2021/6/10173.3.硬件设计阶段硬件设计阶段 硬件实现方案硬件实现方案确定最优硬件实现方案确定最优硬件实现方案画出硬件系统框图画出硬件系统框图性能指标性能指标工期工期成本等成本等器件的选型器件的选型DSPDSP芯片、芯片、A/DA/DD/AD/A、内存、电、内存、电源、逻辑控制、源、逻辑控制、通信、人机接通信、人机接口、总线等口、总线等2021/6/1018DSPDSP芯片芯片 根据是用于控制还是计根据是用于控制还是计算目的，选择：算目的，选择：不同的厂商不同的厂商不同系列不同系列不同工作频率不同工作

9、频率不同工作电压不同工作电压不同工作温度不同工作温度采用定点或浮点型芯片采用定点或浮点型芯片 器件的选型原则器件的选型原则2021/6/1019A/DA/D变换变换 根据采样频率、精度根据采样频率、精度：确定确定A/DA/D型号型号是否要求片上自带采样是否要求片上自带采样保持器保持器多路器多路器基准电源等。基准电源等。器件的选型原则器件的选型原则D/AD/A变换变换根据信号频率、精度根据信号频率、精度：是否要求基准电源是否要求基准电源多路器多路器输出运放等。输出运放等。2021/6/1020存储器存储器RAMRAM、EPROMEPROM（或（或EEPROMEEPROM、Flash Memory

10、Flash Memory），主要考虑：），主要考虑：工作频率工作频率内存容量位长（内存容量位长（8 8位位/16/16位位/32/32位）位）接口方式（串行接口方式（串行/并行）、并行）、工作电压（工作电压（5V/3.3V5V/3.3V或其他）。或其他）。器件的选型原则器件的选型原则2021/6/1021逻辑控制逻辑控制先确定所用器件，如先确定所用器件，如PLDPLD、EPLDEPLD或或FPGAFPGA；再根据自己的特长和公司芯片再根据自己的特长和公司芯片的特点决定采用哪家公司的哪一的特点决定采用哪家公司的哪一系列产品；系列产品；最后根据最后根据DSPDSP芯片的频率决定芯片的频率决定芯片的

11、工作频率，并以此来确定芯片的工作频率，并以此来确定使用的芯片。使用的芯片。器件的选型原则器件的选型原则2021/6/1022通信接口通信接口根据与其他根据与其他系统通信的速系统通信的速率决定采用的率决定采用的通信方式：通信方式：串口串口并口并口总线总线器件的选型原则器件的选型原则2021/6/1023总线选择总线选择根据使用场合、数据根据使用场合、数据传输速率的高低（总线传输速率的高低（总线宽度、频率高低、同步宽度、频率高低、同步方式等）选择：方式等）选择：PCIPCIISAISA现场总线现场总线器件的选型原则器件的选型原则2021/6/1024人机接口人机接口可以通过单片机构成可以通过单片机

12、构成通信，也可在通信，也可在DSPDSP的基的基础上直接构成。础上直接构成。键盘键盘显示器等显示器等 器件的选型原则器件的选型原则电源选取电源选取主要考虑电压的高低主要考虑电压的高低和电压的大小。和电压的大小。电压高低要匹配电压高低要匹配电流容量要足够电流容量要足够2021/6/1025必须清楚了解器件的使用和系统的开发，必须清楚了解器件的使用和系统的开发，对于关键环节要做仿真。对于关键环节要做仿真。原理图设计原理图设计 PCBPCB板设计板设计 要求要求DSPDSP系统设计人员既要熟悉系统工作系统设计人员既要熟悉系统工作原理，又要清楚布线工艺和系统结构设计。原理，又要清楚布线工艺和系统结构设

13、计。软、硬件调试软、硬件调试 借助仿真工具或开发工具进行软、硬件仿借助仿真工具或开发工具进行软、硬件仿真调试时，往往要反复多次调试。真调试时，往往要反复多次调试。2021/6/10264.4.系统集成系统集成 系统集成：系统集成：是将软硬件结合起来，并是将软硬件结合起来，并组合成样机，在实际系统中运行，进行组合成样机，在实际系统中运行，进行系统测试。系统测试。如果系统测试结果符合设计指标，则如果系统测试结果符合设计指标，则样机设计完毕。样机设计完毕。但由于在软硬件调试阶段调试的环境但由于在软硬件调试阶段调试的环境是模拟的，因此在系统测试时往往会出是模拟的，因此在系统测试时往往会出现一些问题，应

14、找出原因，不断改进。现一些问题，应找出原因，不断改进。2021/6/1027第二节第二节 DSPDSP芯片技术的发展芯片技术的发展19781978年，年，AMIAMI公司公司生产的生产的S2811S2811；19791979年美国年美国IntelIntel公司公司的商用可编程器件的商用可编程器件29202920；这两种是这两种是DSPDSP芯片的一个主要里程碑。芯片的一个主要里程碑。特点：没有现代特点：没有现代DSPDSP芯片所必须有的单周期芯片所必须有的单周期乘法器。乘法器。19801980年，日本年，日本NECNEC公司公司推出推出PD7720PD7720。特点：是第一片具有乘法器的商用特

15、点：是第一片具有乘法器的商用DSPDSP芯片。芯片。2021/6/102819821982年，美国年，美国德州仪器公司德州仪器公司（Texas Texas InstrumentsTIInstrumentsTI）推出第一代）推出第一代DSP DSP TMS320010TMS320010及其系列产品，目前已发展到及其系列产品，目前已发展到第六代。第六代。TITI公司的系列公司的系列DSPDSP产品已经成为了当今产品已经成为了当今世界最有影响的世界最有影响的DSPDSP芯片，其芯片，其DSPDSP市场占有市场占有量占全世界份额的近量占全世界份额的近50%50%，成为世界上最，成为世界上最大的大的DS

16、PDSP芯片供应商。芯片供应商。2021/6/102919821982年，年，日本东芝公司日本东芝公司推出浮点推出浮点DSPDSP芯片。芯片。19841984年，年，AT&TAT&T公司公司推出推出DSP32DSP32，是较早的，是较早的具备较高性能的浮点具备较高性能的浮点DSPDSP芯片。芯片。19861986年，年，MotorolaMotorola公司公司推出了定点推出了定点DSP DSP MC56001MC56001。19901990年，推出了与年，推出了与IEEEIEEE浮点格式浮点格式兼容的浮点兼容的浮点DSPDSP芯片芯片MC96002MC96002。美国美国模拟器件公司模拟器件公

17、司（Analog DevicesADAnalog DevicesAD）相继推出了定点相继推出了定点DSPDSP芯片芯片ADSP21xxADSP21xx系列，浮系列，浮点点DSPDSP芯片芯片ADSP210 xxADSP210 xx系列。系列。2021/6/10302020多年来，多年来，DSPDSP芯片得到了迅猛芯片得到了迅猛发展，主要体现在如下方面：发展，主要体现在如下方面：1.1.在生产工艺上在生产工艺上 采用采用1m1m以下的以下的CMOSCMOS制制造工艺技术和砷化镓集成电路制造技术，造工艺技术和砷化镓集成电路制造技术，使集成度更高，功耗更低，从而使高频、使集成度更高，功耗更低，从而使

18、高频、高速的高速的DSPDSP处理器得到更大的发展。处理器得到更大的发展。2.2.基本结构上基本结构上 以以RISCRISC结构、单片并行计结构、单片并行计算机结构为主导，脉冲阵列和数据流阵列算机结构为主导，脉冲阵列和数据流阵列也将成为并行处理器的主要体系结构。设也将成为并行处理器的主要体系结构。设计、测试简单，易模块化，易于实现流水计、测试简单，易模块化，易于实现流水线操作和多处理器结构。线操作和多处理器结构。2021/6/10313.3.模拟模拟/数字混合上数字混合上 集滤波、集滤波、A/DA/D、D/AD/A及及DSPDSP处理于一体，将成为处理于一体，将成为DSPDSP发展的主要方向，

19、发展的主要方向，是是DSPDSP厂商的主要增长点。厂商的主要增长点。4.DSP4.DSP技术与技术与ASICASIC技术融合上技术融合上 在在DSPDSP芯片中芯片中嵌入嵌入ASICASIC模块，进一步扩大模块，进一步扩大DSPDSP逻辑控制功能。逻辑控制功能。5.5.代码兼容性上代码兼容性上 将推出更新的、更强大的将推出更新的、更强大的优化优化C C编译器来适应不同型号的编译器来适应不同型号的DSPDSP代码生成，代码生成，各种各种DSPDSP的开发、加速、并行处理插件板也将的开发、加速、并行处理插件板也将大量涌现。大量涌现。2021/6/1032第三节第三节 DSPDSP芯片的选择芯片的选

20、择设计设计DSPDSP应用系统，选择应用系统，选择DSPDSP芯片是非常芯片是非常重要的一个环节。重要的一个环节。只有选定了只有选定了DSPDSP芯片才能进一步设计其外芯片才能进一步设计其外围电路及系统的其它电路。围电路及系统的其它电路。选择原则：选择原则：根据实际应用系统需要、应根据实际应用系统需要、应用场合、目的，用场合、目的，选择满足所需功能、成本低、选择满足所需功能、成本低、耗电小、使用方便、有技术支持、升级方便耗电小、使用方便、有技术支持、升级方便的芯片。的芯片。2021/6/10331 1TITI公司的公司的DSPDSP芯片芯片 TITI公司常用的公司常用的DSPDSP芯片可以归纳

21、为三大系列：芯片可以归纳为三大系列：（1 1）TMS320C2000TMS320C2000系列系列，称为，称为DSPDSP控制器，集控制器，集成了成了flashflash存储器、高速存储器、高速A/DA/D转换器以及可靠的转换器以及可靠的CANCAN模块及数字马达控制的外围模块，适用于三相电动模块及数字马达控制的外围模块，适用于三相电动机、变频器等高速实时工控产品等需要数字化的控机、变频器等高速实时工控产品等需要数字化的控制领域。制领域。（2 2）TMS320C5000TMS320C5000系列系列，这是，这是1616位定点位定点DSPDSP。主要用于通信领域，如主要用于通信领域，如IPIP电

22、话机和电话机和IPIP电话网关、数电话网关、数字式助听器、便携式声音字式助听器、便携式声音/数据数据/视频产品、调制解视频产品、调制解调器、手机和移动电话基站、语音服务器、数字无调器、手机和移动电话基站、语音服务器、数字无线电、小型办公室和家庭办公室的语音和数据系统。线电、小型办公室和家庭办公室的语音和数据系统。一、主要的一、主要的DSPDSP芯片种类芯片种类2021/6/1034（3 3）TMS320C6000TMS320C6000系列系列DSPDSP 采用新的超采用新的超长指令字结构设计芯片。其中长指令字结构设计芯片。其中20002000年以后推年以后推出的出的C64xC64x，在时钟频率

23、为，在时钟频率为1.1GHz1.1GHz时，可达到时，可达到8800MIPS8800MIPS以上，即每秒执行以上，即每秒执行9090亿条指令。其亿条指令。其主要应用领域为：主要应用领域为：1 1）数字通信）数字通信 完成完成FFTFFT、信道和噪声估、信道和噪声估计、信道纠错、干扰估计和检测等。计、信道纠错、干扰估计和检测等。2 2）图像处理）图像处理 完成图像压缩、图像传输、完成图像压缩、图像传输、模式及光学特性识别、加密模式及光学特性识别、加密/解密、图像增解密、图像增强等。强等。2021/6/10352 2ADAD公司的公司的DSPDSP芯片芯片 特点：系统时钟一般不经分频直接使用。特点

24、：系统时钟一般不经分频直接使用。定点定点DSPDSP芯片的程序字长为芯片的程序字长为2424位，数据字位，数据字长为长为1616位。位。一般具有一般具有2 2个串行口、个串行口、1 1个内部定个内部定时器和时器和3 3个以上的外部中断源，此外还提供个以上的外部中断源，此外还提供8 8位位EPROMEPROM程序引导方式。程序引导方式。浮点浮点DSPDSP芯片，程序存储器为芯片，程序存储器为4848位，数据位，数据存储器为存储器为4040位，位，支持支持3232位单精度和位单精度和4040位扩展位扩展精度的精度的IEEEIEEE浮点格式，内部具有浮点格式，内部具有32324848位的位的程序程序

25、CacheCache，有，有3 3至至4 4个外部中断源。个外部中断源。2021/6/1036AD的的BLACKFIN ADSP-215352021/6/10373 3AT&TAT&T公司的公司的DSPDSP芯片芯片 定点定点DSPDSP芯片芯片的程序和数据字长均为的程序和数据字长均为1616位，位，有有2 2个精度为个精度为3636位的累加器，具有位的累加器，具有1 1个深度为个深度为1515字的指令字的指令CacheCache，片内具有，片内具有2K2K字的程序字的程序ROMROM和和512512字的数据字的数据RAMRAM。浮点浮点DSPDSP芯片芯片，80/100ns80/100ns的

26、指令周期，片的指令周期，片内具有内具有3 3个个512512字的字的RAMRAM块，或块，或2 2个个512512字的字的RAMRAM块加块加1 1个个4K4K字的字的ROMROM块。可以寻址块。可以寻址4M4M字的外部字的外部存储器。具有存储器。具有4 4个个4040位精度的累加器和位精度的累加器和2222个个通用寄存器。通用寄存器。2021/6/1038LUCENT用用STARCORE开发的新开发的新DSP2021/6/10394 4MotorolaMotorola公司的公司的DSPDSP芯片芯片定点定点DSPDSP芯片芯片程序和数据字长为程序和数据字长为2424位，有位，有2 2个精度为

27、个精度为3636位的累加器。位的累加器。浮点浮点DSPDSP芯片芯片，累加器精度达，累加器精度达9696位，可位，可支持双精度浮点数，该芯片的指令周期为支持双精度浮点数，该芯片的指令周期为50/60/74ns50/60/74ns。内部具有。内部具有1010个个9696位或位或3232位基于位基于寄存器的累加器。寄存器的累加器。适合于自适应滤波的专用定点适合于自适应滤波的专用定点DSPDSP芯片，芯片，程序字长和数据字长分别为程序字长和数据字长分别为2424位和位和1616位，累位，累加器精度为加器精度为4040位。位。2021/6/1040M MSemiconductor Products S

28、ector1.55 of CORE+DSPCORE+DSPDSP56652 DSP56652-DUAL CORE INTEGRATEDDUAL CORE INTEGRATEDCELLULAR BASEBAND PROCESSORCELLULAR BASEBAND PROCESSORDSPDebugBasebandSerial PortAudioSerial PortSmartcardInterfaceExternalBusInterfaceDSP/MCUInterface1024 x 16PRAM512 x 24Clocks/PLLMCORERISCMCU coreMCORERISCMCU c

29、oreCDebugJTAGUARTMUXRAM512 x 32ROM4K x 32KeypadInterfaceGPTTDMATimerData RAM13k x 16Timer/PITWatchdogQSPISerial PortData ROM20k x 16PROM48K x 2456600DSP core56600DSP coreTarget Application(目目标标应应用用)Digital Communications(数数字字通通信信)Dual Cores(双双核核心心)M56600 16-bit DSP core M200 32-bit RISC coreVoltage(

30、电电源源电电压压)2.0V+/-0.2VFrequency(工工作作频频率率)DC-60Mhz DSP DC-20Mhz MCOREPower Dissipation(功功耗耗)0.9 mW/MHz DSP 0.28 mW/MHz MCORETemperature(温温度度范范围围)-40 to 85C(Industrial)Packaging(封封装装形形式式)196-pin PBGATechnology(工工艺艺)0.32(1Q98)9904072021/6/10415 5其他公司其他公司NECNEC公司的公司的PD77C25PD77C25、PD77220PD77220定点定点DSPDSP

31、芯片和芯片和PD77240PD77240浮点浮点DSPDSP芯片等。芯片等。LUCENTLUCENT的的DSP1600DSP1600等，等，INTELINTEL也有自己的也有自己的DSPDSP产品。产品。INTEL&AD 的新的新DSP CORE2021/6/10421 1DSPDSP芯片的运算速度芯片的运算速度 MACMAC时间：时间：一次乘法和一次加法的时间。大部一次乘法和一次加法的时间。大部分分DSPDSP芯片可在一个指令周期内完成一次乘法和一芯片可在一个指令周期内完成一次乘法和一次加法操作。次加法操作。FFTFFT执行时间：执行时间：运行一个运行一个N N点点FFTFFT程序所需时间。

32、程序所需时间。由于由于FFTFFT运算在数字信号处理中很有代表性，因此运算在数字信号处理中很有代表性，因此FFTFFT运算时间常作为衡量运算时间常作为衡量DSPDSP芯片运算能力的一个指芯片运算能力的一个指标。标。MIPSMIPS：每秒执行百万条指令。每秒执行百万条指令。MOPSMOPS：每秒执行百万次操作。每秒执行百万次操作。MFLOPSMFLOPS：每秒执行百万次浮点操作。每秒执行百万次浮点操作。BOPSBOPS：每秒执行十亿次操作。每秒执行十亿次操作。二、选择芯片考虑的因素二、选择芯片考虑的因素2021/6/10432 2DSPDSP芯片的价格芯片的价格 如果采用价格昂贵的如果采用价格昂

33、贵的DSPDSP芯片，即使性能再芯片，即使性能再好，其应用范围也受到一定限制，尤其是民好，其应用范围也受到一定限制，尤其是民用产品。用产品。3 3DSPDSP芯片的硬件资源芯片的硬件资源 不同不同DSPDSP芯片所提供的硬件资源不同，如片芯片所提供的硬件资源不同，如片内内RAMRAM、ROMROM的数量，外部可扩展的程序和数的数量，外部可扩展的程序和数据空间，总线接口、据空间，总线接口、I/OI/O接口等。接口等。4 4DSPDSP芯片的运算精度芯片的运算精度 一般的定点一般的定点DSPDSP芯片字长为芯片字长为1616位，少数位，少数2424位。浮点芯片的字长一般为位。浮点芯片的字长一般为3

34、232位，累加器为位，累加器为4040位。位。2021/6/10445 5DSPDSP芯片的开发工具芯片的开发工具 在在DSPDSP系统的开发过程中，如果没有开系统的开发过程中，如果没有开发工具的支持，要想开发一个复杂的发工具的支持，要想开发一个复杂的DSPDSP系统几乎是不可能的。功能强大的开发工系统几乎是不可能的。功能强大的开发工具，可使开发时间大大缩短。具，可使开发时间大大缩短。6 6DSPDSP芯片的功耗芯片的功耗 便携式的便携式的DSPDSP设备、手持设备、野外应设备、手持设备、野外应用的用的DSPDSP设备等对功耗有特殊的要求。设备等对功耗有特殊的要求。7 7其他因素其他因素 除了

35、上述因素外，还要考虑到封装形除了上述因素外，还要考虑到封装形式、质量标准、供货情况、生命周期等。式、质量标准、供货情况、生命周期等。2021/6/1045一般地讲：一般地讲：定点定点DSPDSP芯片的价格较便宜，功耗较低，芯片的价格较便宜，功耗较低，但运算精度稍低。但运算精度稍低。浮点浮点DSPDSP芯片的优点是运算精度高，用芯片的优点是运算精度高，用C C语言编程调试方便，但价格稍高，功耗较大。语言编程调试方便，但价格稍高，功耗较大。DSPDSP应用系统的运算量是确定选用应用系统的运算量是确定选用DSPDSP芯芯片处理能力的基础。运算量小，则可选用处片处理能力的基础。运算量小，则可选用处理能

36、力不是很强的理能力不是很强的DSPDSP芯片，降低系统成本。芯片，降低系统成本。如果单片如果单片DSPDSP芯片达不到要求，则需选用芯片达不到要求，则需选用多个多个DSPDSP芯片并行处理。芯片并行处理。2021/6/1046第四节第四节 DSPDSP芯片的芯片的主要优点与应用领域主要优点与应用领域 一、一、DSPDSP芯片的优点芯片的优点 1 1哈佛结构哈佛结构2 2多总线结构和多处理单元多总线结构和多处理单元 3.3.流水线技术流水线技术4 4特殊的特殊的DSPDSP指令指令5 5指令周期短指令周期短 6.6.运算精度高运算精度高 7.7.硬件配置强硬件配置强8.8.耗电省耗电省 2021

37、/6/1047二、二、DSPDSP芯片的主要应用领域芯片的主要应用领域 据预测，据预测，2007年年MPU/MCU/DSP总计销售额总计销售额达到达到564亿美元，预计亿美元，预计2011年达到年达到845亿美元亿美元规模规模。2007年年MCU单元出货量预计大幅增长单元出货量预计大幅增长21%，销售收入将达销售收入将达140亿美元，比亿美元，比2006年的年的124亿亿美元增加美元增加13%。2008年，预计年，预计MCU销售将再销售将再次增长次增长13%，达到，达到158亿美元。数字信号处亿美元。数字信号处理器，预计年增长率为理器，预计年增长率为9%，DSP销售额为销售额为79亿美元，预计

38、亿美元，预计2008年年DSP市场规模达到市场规模达到89亿亿美元，增长率达到美元，增长率达到13%。2021/6/10482021/6/10492021/6/1050二、二、DSPDSP芯片的主要应用领域芯片的主要应用领域 目前目前DSPDSP的应用主要包括如下方面：的应用主要包括如下方面：（1 1）信号处理）信号处理 如数字滤波、自适应如数字滤波、自适应滤波、快速傅里叶变换、希尔伯特变换、滤波、快速傅里叶变换、希尔伯特变换、小波变换、相关运算、谱分析、卷积、小波变换、相关运算、谱分析、卷积、模式匹配、加窗、波形产生等。模式匹配、加窗、波形产生等。2021/6/1051（2 2）通信）通信

39、如调制解调器、自适应均如调制解调器、自适应均衡、数据加密、数据压缩、回波抵消衡、数据加密、数据压缩、回波抵消、多路复用、传真、扩频通信、纠错、多路复用、传真、扩频通信、纠错编码、可视电话、个人通信系统、移编码、可视电话、个人通信系统、移动通信、个人数字助手（动通信、个人数字助手（PDAPDA）、）、X.25X.25分组交换开关等。分组交换开关等。（3 3）语音）语音 如语音编码、语音合成、如语音编码、语音合成、语音识别、语音增强、说话人辨认、语音识别、语音增强、说话人辨认、说话人确认、语音邮件、语音存储、说话人确认、语音邮件、语音存储、扬声器检验、文本转语音等。扬声器检验、文本转语音等。202

40、1/6/1052消费电子正在全面数字化，现在音频广消费电子正在全面数字化，现在音频广播，电视广播也在向数字化迈进，播，电视广播也在向数字化迈进，HDTV接收机、接收机、SDTV电视机、机顶盒及数字广电视机、机顶盒及数字广播收音机等已经或都将进入市场。播收音机等已经或都将进入市场。MP3播播放机方兴未艾。在国外，电子产品约占整放机方兴未艾。在国外，电子产品约占整车费用的车费用的30%，在中国目前只占到整车费，在中国目前只占到整车费用的用的15%-20%。汽车电子包括汽车上的娱。汽车电子包括汽车上的娱乐装置，远程信息处理和自动控制装置，乐装置，远程信息处理和自动控制装置，这些设备都离不开这些设备都

41、离不开DSP。2021/6/1053（4 4）军事）军事 如保密通信、雷达处理、如保密通信、雷达处理、声纳处理、图像处理、射频调制解调声纳处理、图像处理、射频调制解调、导航、导弹制导等。、导航、导弹制导等。（5 5）图形与图像）图形与图像 如二维和三维图形如二维和三维图形处理、图像压缩与传输、图像增强、处理、图像压缩与传输、图像增强、动画与数字地图、机器人视觉、模式动画与数字地图、机器人视觉、模式识别、工作站等。识别、工作站等。（6 6）仪器仪表）仪器仪表 如频谱分析、函数发如频谱分析、函数发生、锁相环、地震处理、数字滤波、生、锁相环、地震处理、数字滤波、模式匹配、暂态分析等。模式匹配、暂态分

42、析等。2021/6/1054（7 7）自动控制）自动控制 如引擎控制、声控、机如引擎控制、声控、机器人控制、磁盘控制器、激光打印机控制器人控制、磁盘控制器、激光打印机控制、电动机控制等。、电动机控制等。（8 8）医疗）医疗 助听器、超声设备、诊断工具助听器、超声设备、诊断工具、病人监护、胎儿监控、修复手术等。、病人监护、胎儿监控、修复手术等。（9 9）家用电器）家用电器 如高保真音响、音乐合如高保真音响、音乐合成、音调控制、玩具与游戏、数字电话与成、音调控制、玩具与游戏、数字电话与电视、电动工具、固态应答机等。电视、电动工具、固态应答机等。（1010）汽车）汽车 如自适应驾驶控制、防滑制如自适

43、应驾驶控制、防滑制动器、发动机控制、导航及全球定位、振动器、发动机控制、导航及全球定位、振动分析、防撞雷达等。动分析、防撞雷达等。2021/6/1055DSP产业链产业链 DSP的发展己有的发展己有25年历史了，年历史了，DSP芯片己芯片己达到相当高的水平，现在国际上已形成包括达到相当高的水平，现在国际上已形成包括DSP芯片设计、制造，芯片设计、制造，DSP开发工具研制生产、开发工具研制生产、应用和咨询共同组成的产业链。应用和咨询共同组成的产业链。全球有全球有5万多客户选用万多客户选用TI定制的软件开发环定制的软件开发环境，使他们能非常容易地将境，使他们能非常容易地将DSP结合到他们的结合到他

44、们的系统中去。围绕系统中去。围绕DSP周边的业务就由许许多多周边的业务就由许许多多的称为第三方的称为第三方(T hird Party)的小公司承担，的小公司承担，TI的的 Third Party 有有650多家公司，他们生产多家公司，他们生产数千种基于数千种基于DSP的产品。的产品。2021/6/1056DSP产业链产业链围绕围绕DSP芯片产业化可以成立公司的业务很多，芯片产业化可以成立公司的业务很多，概括起来有以下一些：概括起来有以下一些：DSP开发工具：开发工具：如各种仿真软件、调试软件、硬如各种仿真软件、调试软件、硬件仿真器、评估板、初学者实验套件、教学套件等。件仿真器、评估板、初学者实

45、验套件、教学套件等。DSP应用软件：应用软件：符合各种国际和区域性标准的语符合各种国际和区域性标准的语音、图像、视频、数据通信等音、图像、视频、数据通信等DSP软件。例如不少公软件。例如不少公司从事司从事 ITU-T G.系列语音压缩编码标准的系列语音压缩编码标准的DSP编程，编程，如如 G.711、G.722、G.726、G.728、G.723、G.729 等。音频编码有等。音频编码有MPEG1，2，4的的MP3、AAC，Dolb y 的的AC-3等。图像编码有等。图像编码有JPEG、J PEG2000、H.261、H.263、H.264。数据通信，如各种传输速。数据通信，如各种传输速率的率

46、的 Modem、xDSL、Cable Modem，回声抵消、，回声抵消、DTMF等都有很大的市场。等都有很大的市场。2021/6/1057DSP产业链产业链DSP电路板卡电路板卡：在实际应用中需要专门的：在实际应用中需要专门的DSP硬硬件电路板卡，利用这些板卡可以进行二次应用开发。件电路板卡，利用这些板卡可以进行二次应用开发。例如很多语音信箱供应商就是购买例如很多语音信箱供应商就是购买DSP语音压缩卡做语音压缩卡做的产品，很多为广播电台提供音频工作站的供应商就的产品，很多为广播电台提供音频工作站的供应商就要购买要购买DSP音频压缩卡，如做视频监控系统的就必须音频压缩卡，如做视频监控系统的就必须

47、购买购买DSP图像压缩卡等等。图像压缩卡等等。DSP应用系统开发：应用系统开发：GSM手机、手机、MP3播放机、播放机、数码相机、空调、无线局域网、蓝牙、数码相机、空调、无线局域网、蓝牙、PDA等。等。DSP咨询：咨询：国外有一些国外有一些DSP的咨询公司，他的咨询公司，他们起到们起到DSP用户和用户和DSP芯片供应商、芯片供应商、DSP第三方之间第三方之间的桥梁作用，也会为客户提供设计、提供软件和硬件的桥梁作用，也会为客户提供设计、提供软件和硬件及出版资料图书，有些还办培训班。及出版资料图书，有些还办培训班。2021/6/1058DSP产业链产业链中国电子信息产品市场对中国电子信息产品市场对

48、DSP的需求稳定增长，的需求稳定增长，今后五年我国今后五年我国DSP市场销售额仍会保持年平均市场销售额仍会保持年平均28%以以上的复合增长率，中国已成为了上的复合增长率，中国已成为了DSP芯片的最大市场，芯片的最大市场，数码相机、数码相机、IP电话和手持电子设备的热销带来了对电话和手持电子设备的热销带来了对DSP芯片的巨大需求。芯片的巨大需求。目前，中国目前，中国DSP市场的主要应用集中在移动电话市场的主要应用集中在移动电话领域，然而随着领域，然而随着DSP对数字信号高速运算与同步处理对数字信号高速运算与同步处理能力的提高，能力的提高，DSP的应用领域将逐渐扩展到新型数字的应用领域将逐渐扩展到

49、新型数字消费类产品领域。消费类产品领域。DSP芯片在数字消费类产品中主要芯片在数字消费类产品中主要从事图像压缩与传输等图像信号的处理，语音的编码、从事图像压缩与传输等图像信号的处理，语音的编码、合成、识别及高保真等语音信号的处理及通信信号的合成、识别及高保真等语音信号的处理及通信信号的调制解调、加密、多路复用、扩频、纠错编码等处理。调制解调、加密、多路复用、扩频、纠错编码等处理。2021/6/1059第五节第五节 DSPDSP应用系统的开发工具应用系统的开发工具 开发工具的好坏对代码的长度、代码的执开发工具的好坏对代码的长度、代码的执行速度起着关键的作用，开发工具的功能行速度起着关键的作用，开

50、发工具的功能是否齐全，使用是否方便，在很大程度上是否齐全，使用是否方便，在很大程度上将影响将影响DSPDSP系统的开发周期以及产品上市系统的开发周期以及产品上市时间。时间。由于不同厂商、不同系列的由于不同厂商、不同系列的DSPDSP都有自己都有自己的开发工具，因此开发工具的选择也是重的开发工具，因此开发工具的选择也是重要的一环。要的一环。2021/6/1060代码产生工具代码产生工具 对用户开发的高级语言或汇对用户开发的高级语言或汇编语言源代码进行编译，生成可以在目标编语言源代码进行编译，生成可以在目标DSPDSP上运行的可执行代码。上运行的可执行代码。代码调试工具代码调试工具 根据调试者的命