dsp技術(shù)教案-重慶科創(chuàng)學(xué)院

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1、重慶科創(chuàng)學(xué)院教師授課教案課程名稱DSP技術(shù)課程性質(zhì)專業(yè)課授課對象授課時數(shù)教學(xué)日期重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院電信教研室年月日DSP技術(shù)教案第56頁第1章緒論Ⅰ．教學(xué)目的:學(xué)習(xí)DSP技術(shù)的內(nèi)涵、發(fā)展的兩個領(lǐng)域及實(shí)現(xiàn)方法，學(xué)習(xí)可編程DSP芯片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、分類及其應(yīng)用情況。，Ⅱ．教學(xué)要求：①了解DSP技術(shù)的內(nèi)涵，DSP芯片的發(fā)展及趨勢、DSP的應(yīng)用領(lǐng)域；②掌握DSP芯片的分類、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；③熟悉DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計過程。Ⅲ．教學(xué)重點(diǎn)：①DSP技術(shù)的內(nèi)涵②DSP的應(yīng)用領(lǐng)域③DSP芯片的分類、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)Ⅳ．教學(xué)難點(diǎn)：①DSP芯

2、片的結(jié)構(gòu)②DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計過程Ⅴ．教學(xué)方法：課堂講授Ⅵ．教學(xué)內(nèi)容：1.1概述1.1.1DSP與DSP技術(shù)DigitalSignalProcessing——指數(shù)字信號處理的理論和方法。DigitalSignalProcessor(DSP)——指用于進(jìn)行數(shù)字信號處理的可編程微處理器。DigitalSignalProcess?——指DSP技術(shù)，即采用通用的或?qū)Ｓ玫腄SP處理器完成數(shù)字信號處理的方法與技術(shù)。1.1.2DSP技術(shù)發(fā)展的兩個領(lǐng)域1．?dāng)?shù)字信號處理的理論和方法的發(fā)展數(shù)字信號處理是把許多經(jīng)典的理論體系作為自己的

3、理論基礎(chǔ)，同時又使自己成為一系列新興學(xué)科的理論基礎(chǔ)。2．DSP處理器性能的提高DSP技術(shù)的發(fā)展在上述兩方面是互相促進(jìn)的，理論和算法的研究推動了應(yīng)用，而應(yīng)用的需求又促進(jìn)了理論的發(fā)展。1.1.3數(shù)字信號處理的實(shí)現(xiàn)方法(1)在通用型計算機(jī)上用軟件實(shí)現(xiàn)。(2)在通用型計算機(jī)系統(tǒng)中加上專用的加速處理器實(shí)現(xiàn)。(3)在通用型單片機(jī)(如MCS-51、MCS-96系列等)上實(shí)現(xiàn)。(4)用通用型可編程DSP芯片實(shí)現(xiàn)。DSP技術(shù)教案第56頁(5)用專用型DSP芯片實(shí)現(xiàn)。本課程主要討論數(shù)字信號處理的軟硬件實(shí)現(xiàn)方法，即利用數(shù)字信號處理器

4、(DSP芯片)，通過配置硬件和編程，實(shí)現(xiàn)所要求的數(shù)字信號處理任務(wù)。1.1.4DSP系統(tǒng)的特點(diǎn)(1)精度高、抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好。(2)編程方便、易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法(含自適應(yīng)算法)。(3)可程控。(4)接口簡單、方便。(5)集成方便。1.2可編程DSP芯片1.2.1DSP芯片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)為了提高信號處理的效率，在哈佛結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，又加以改進(jìn)，使得程序代碼和數(shù)據(jù)存儲空間之間也可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送，稱為改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)。2.多總線結(jié)構(gòu)許多DSP芯片內(nèi)部都采用多總線結(jié)構(gòu)，這樣可以保證在一個機(jī)器周期內(nèi)可以多次

5、訪問程序空間和數(shù)據(jù)空間。對DSP來說，內(nèi)部總線是十分重要的資源，總線越多，可以完成的功能就越復(fù)雜。3.流水線技術(shù)(pipeline)DSP處理器所采用的將程序存儲空間和數(shù)據(jù)存儲空間的地址與數(shù)據(jù)總線分開的哈佛結(jié)構(gòu)，為采用流水線技術(shù)提供了很大的方便。DSP技術(shù)教案第56頁4.多處理單元DSP內(nèi)部一般都包括多個處理單元，它們可以在一個指令周期內(nèi)同時進(jìn)行運(yùn)算。DSP的這種多處理單元結(jié)構(gòu)，特別適用于大量乘加操作的矩陣運(yùn)算、濾波、FFT、Viterbi譯碼等。5.特殊的DSP指令為了更好地滿足數(shù)字信號處理應(yīng)用的需要，在DS

6、P的指令系統(tǒng)中，設(shè)計了一些特殊的DSP指令。如，F(xiàn)IRS和LMS指令，專門用于系數(shù)對稱的FIR濾波器和LMS算法。6.指令周期短隨著集成電路工藝的發(fā)展，DSP廣泛采用亞微米CMOS制造工藝，其運(yùn)行速度越來越快。TMS320C54其運(yùn)行速度可達(dá)100MIPS。TMS320C6203的時鐘為300MHz，運(yùn)行速度達(dá)到2400MIPS。7.運(yùn)算精度高早期DSP的字長為8位，后來逐步提高到16位、24位、32位。為防止運(yùn)算過程中溢出，有的累加器達(dá)到40位。8.豐富的外設(shè)新一代DSP片內(nèi)具有主機(jī)接口(HPI)，直接存儲器

7、訪問控制器(DMAC)，外部存儲器擴(kuò)展口，串行通信口，中斷處理器，定時器，鎖相環(huán)時鐘產(chǎn)生器以及實(shí)現(xiàn)在片仿真符合IEEE1149.1標(biāo)準(zhǔn)的測繪訪問口，更易于完成系統(tǒng)設(shè)計。9.功耗低許多DSP芯片都可以工作在省電方式，使系統(tǒng)功耗降低。DSP芯片只有0.1W，可用電池供電。DSP是一種特殊的微處理器，不僅具有可編程性，而且其實(shí)時運(yùn)行速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過通用微處理器。其特殊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、強(qiáng)大的信息處理能力及較高的運(yùn)行速度，是DSP最重要的特點(diǎn)。DSP芯片的上述特點(diǎn)，使其在各個領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。1.2.2DSP芯片的分類1

8、.按數(shù)據(jù)格式分類定點(diǎn)DSP：在定點(diǎn)DSP中，數(shù)據(jù)采用定點(diǎn)方式表示。它有兩種基本表示方法：整數(shù)表示方法和小數(shù)表示方法。數(shù)據(jù)以定點(diǎn)格式工作的DSP芯片稱為定點(diǎn)DSP芯片，該芯片簡單、成本較低。浮點(diǎn)DSP：在浮點(diǎn)DSP中，浮點(diǎn)數(shù)在運(yùn)算中，表示數(shù)的范圍由于其指數(shù)可自動調(diào)節(jié)，因此可避免數(shù)的規(guī)格化和溢出等問題。但浮點(diǎn)DSP一般比定點(diǎn)DSP復(fù)雜，成本也較高。2.按用途分類通用型DSP芯片：一般指可以