DSP原理及实践应用第1章课件.pptx
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《DSP原理及实践应用第1章课件.pptx》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- DSP 原理 实践 应用 课件
- 资源描述:
-
1、 数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)是一个发展极为迅速的科学技术领域,广泛应用于许多领域的新兴学科。它利用计算机或专用的数字设备对数字信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩和识别等加工处理,以得到符合人们需要的信号形式并进行有效的传输与应用。后来又受到计算机技术、微电子技术迅猛发展的促进,使数字信号处理技术的发展推向了高潮。1.1 引言引言 1.1.1 DSP的定义的定义 简单地说,数字信号处理就是用数值计算的方式对信号进行加工的理论和技术,它的英文原名叫digital signal processing,简称DSP。另外DSP也是digital s
2、ignal processor的简称,即数字信号处理器。其工作原理是接收模拟信号,转换为0或1的数字信号,再对数字信号进行修改、删除、强化,并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性,而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序,远远超过通用微处理器,是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度,是最值得称道的两大特色。1.1.2 数字信号处理的实现方法数字信号处理的实现方法 数字信号处理一般有以下几种方法来实现。(1)在通用的计算机上用软件实现数字信号处理。(2)在通用的计算机系统中加上专用的极速卡来实现数 字信号处理。(3)利
3、用单片机实现数字信号处理:单片机是将组成计算机的基本部件集成在一块晶体芯片上,构成一台功能独特的、完整的单片微型计算机。因此具有结构简单、可靠性高、低功耗、性价比高等优点;但单片机的速度慢、功能弱、精度低,只使用在数据运算较小的场合。(4)用可编程DSP芯片实现数字信号处理:对于数据运算较大的场合,使用DSP芯片进行数字信号处理更合适。这是因为DSP芯片有更快的CPU,更大容量的存储器和专用的硬件乘法器,使DSP芯片拥有高速的数据运算能力。更适合用于海量数据处理。(5)用可编程阵列器件FPGA实现数字信号处理:随着数字系统规模和复杂度的增长,目前常用的可编程阵列器件FPGA主要是Altera,
4、Xilinx,Lattice公司的产品。FPGA中的寄存器资源比较丰富,适合同步时序电路较多的数字系统。在以上的实现方法中,利用可编程阵列器件FPGA为数字信号处理的实现打开了一个崭新的局面。在未来,将FPGA和DSP相结合将会是一个重要的发展方向。DSP芯片的操作灵活性高,速度快,是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器,其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。它具有高级的改进哈佛结构(1条程序存储器总线、3条数据存储总线和4条地址总线)、带有专用逻辑功能的CPU、片内存储器、片内外设和高度专业化的指令集。这些产品已经并且将来也会继续得到发展,为电子市场上的专门领域服务。1.2
5、.1 DSP芯片的特点芯片的特点 DSP芯片之所以特别适合数字信号处理运算,是因为其在硬件结构和软件指令系统中具有以下一些特点,我们现在以TI公司的产品为例进行说明。如下:1.改进的哈佛结构 传统的微处理器采用的是冯洛依曼(Von Neuman)结构,而DSP芯片采用的是哈佛结构而不是冯洛依曼(Von Neuman)结构的一种并行体系结构,其主要特点是程序和数据存储在不同的存储空间中,即程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存储器,每个存储器独立编制、独立访问,增强了芯片数据调用的灵活性。2.流水线型操作 基本指令分为四级:取址、译码、读和执行。当处理器并行处理四条指令时,各条指令处于流水线的
6、不同单元。在不发生流水线冲突的情况下,具有流水线结构的处理器的长时间执行效率接近于没有流水线结构的处理器的四倍。因此,DSP芯片广泛采用流水线操作以减少指令执行的时间,增强处理器的处理能力。图1.1给出了一个三级流水线操作的例子。3.存储器 存储器具有192K字可寻址存储空间(包括64K字程序存储空间、64K字数据存储空间和64K字I/O空间)。其中,TMS320C548、TMS320C549、TMS320C5402、TMS320C5410和TMS320C5420的程序存储空间还可以扩展到8M字。片内存储器配置因型而异。4.采用专用的硬件乘法器 在通用微处理器中算法指令需要多个指令周期,如MC
7、S-51的乘法指令需要4个周期。相比而言,DSP芯片有一个专用的硬件乘法器,乘法可在一个指令周期内完成,还可以与加法并行输出,完成一个乘法和一个加法只需一个周期。5.高度专业化的指令集 在DSP芯片的指令集能够快速地实现算法并用于高级语言编程优化。其高度专业化的指令集包括单指令重复和块指令重复;用于更好地管理程序存储器和数据存储器的块移动指令;32位长整数操作指令;指令同时读取2或3个操作数;并行存储和加载的算数指令;条件存储指令和快速中断返回。6.快速的指令周期 目前TMS320C64xx系列的最高主频已经发展到了720MHz,使得一个指令周期达到了1.4ns,数据处理能力提高了几十倍,甚至
8、上百倍。而TMS320C54x执行单周期定点指令的时间达到了25/20/15/12.5/10ns,每秒指令数为40/66/100MIPS。7.功耗低 TMS320C54x电源由IDLE1、IDLE2和IDLE3功耗下降指令控制功耗,以便DSP工作在节电模式下,使之更适合于手机。其控制CLKOUT引脚的输出,省功耗。1.2.2 DSP芯片的分类与选择芯片的分类与选择 现在,世界上的DSP芯片有三百多种,其中定点DSP就有两百多种。主要厂家除了TI公司外,其他具有代表性的公司还有美国模拟器件(Analog Devices,AD)公司、Luccent公司、LSI Logic公司以及Motorola公
9、司。其中TI公司的DSP产品占了市场份额的50%。所以,在这里我们以TI公司的DSP芯片为主进行分类。人们将市场的TI公司DSP系列产品分为三类,即TMS320C2000系列、TMS320C5000系列和TMS320C6000系列。1.TMS320C2000系列 TMS320C2000系列专为基于数字控制(如电机控制、电源控制)和运动控制当中。主要包括TMS320C24x/F24x、TMS320LC240 x/LF240 x、TMS320LC240 xA/LF240 xA、TMS320F28xx等。x24x系列DSP面向控制应用场合进行了优化,其运算速度为2040MIPS,LF24xx系列比C
10、24x系列价格便宜,性能更好。C28xx系列主要用于像数字电机控制、数字电源这样的大存储设备和高性能的场合。C55x是TI公司最新推出的定点DSP芯片系列,它比C54x的性能有很大提高,而且功耗大大降低,是目前TI公司推出的功率最小的DSP芯片,适用于便携式超低功率场合。两者主要用于高性能低功耗的场合,是目前用户最多的DSP系列。2.TMS320C5000系列 TMS320C5000系列主要包括C54x和C55x系列。其中C54x具有功耗小,高度并行等优点,可以满足电信等众多领域的实时处理的要求。3.TMS320C6000系列 TMS320C6000系列是TI公司推出的,定点浮点兼容的DSP芯
展开阅读全文