第1章 DSP緒論

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1、第1章DSP緒論內(nèi)容提要首先對數(shù)字信號處理進行了概述，介紹了DSP的基本知識；接著介紹了可編程DSP芯片，對DSP芯片的發(fā)展、特點、分類、應(yīng)用和發(fā)展趨勢作了論述；然后介紹DSP系統(tǒng)，對DSP系統(tǒng)的構(gòu)成、特點、設(shè)計過程以及芯片的選擇進行了詳細的介紹；最后對DSP產(chǎn)品作了簡要介紹。2021年8月26日1DSP技術(shù)及應(yīng)用第1章DSP緒論DSP可以代表數(shù)字信號處理技術(shù)（DigitalSignalProcessing）,也可以代表數(shù)字信號處理器（DigitalSignal?Processor）。前者是理論和計算方法上的技術(shù),后者是指實現(xiàn)這些技術(shù)的通用或?qū)Ｓ每删幊涛⑻幚砥餍酒?。?shù)字信

2、號處理包括兩個方面的內(nèi)容:1．算法的研究2．?dāng)?shù)字信號處理的實現(xiàn)1.1數(shù)字信號處理概述2021/8/262DSP原理及應(yīng)用第1章DSP緒論1．算法的研究算法的研究是指如何以最小的運算量和存儲器的使用量來完成指定的任務(wù)，如20世紀60年代出現(xiàn)的快速傅里葉變換（FFT），使數(shù)字信號處理技術(shù)發(fā)生了革命性的變化。近幾年來，數(shù)字信號處理的理論和方法得到了迅速的發(fā)展，諸如：語音與圖像的壓縮編碼、識別與鑒別，信號的調(diào)制與解調(diào)、加密和解密，信道的辨識與均衡，智能天線，頻譜分析等各種快速算法都成為研究的熱點、并取得了長足的進步，為各種實時處理的應(yīng)用提供了算法基礎(chǔ)。2021/8/263DSP原

3、理及應(yīng)用第1章DSP緒論1.2可編程DSP芯片數(shù)字信號處理器（DSP）是一種特別適合于進行數(shù)字信號處理運算的微處理器，主要用于實時快速實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理的算法。在20世紀80年代以前，由于受實現(xiàn)方法的限制,數(shù)字信號處理的理論還不能得到廣泛的應(yīng)用。直到20年及80年代初，世界上第一塊單片可編程DSP芯片的誕生，才使理論研究成果廣泛應(yīng)用到實際的系統(tǒng)中，并且推動了新的理論和應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展?？梢院敛豢鋸埖刂v，DSP芯片的誕生及發(fā)展對近20年來通信、計算機、控制等領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展起到十分重要的作用。2021/8/264DSP原理及應(yīng)用第1章DSP緒論1.2.1DSP芯片的特點數(shù)字信

4、號處理不同于普通的科學(xué)計算與分析，它強調(diào)運算的實時性。除了具備普通微處理器所強調(diào)的高速運算和控制能力外,針對實時數(shù)字信號處理的特點,在處理器的結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、指令流程上作了很大的改進,其主要特點如下：1．采用哈佛結(jié)構(gòu)DSP芯片普遍采用數(shù)據(jù)總線和程序總線分離的哈佛結(jié)構(gòu)或改進的哈佛結(jié)構(gòu),比傳統(tǒng)處理器的馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)有更快的指令執(zhí)行速度。2021/8/265DSP原理及應(yīng)用第1章DSP緒論1．采用哈佛結(jié)構(gòu)(1)馮·諾伊曼（VonNeuman）結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)采用單存儲空間，即程序指令和數(shù)據(jù)共用一個存儲空間，使用單一的地址和數(shù)據(jù)總線，取指令和取操作數(shù)都是通過一條總線分時進行。當(dāng)進行高速

5、運算時，不但不能同時進行取指令和取操作數(shù)，而且還會造成數(shù)據(jù)傳輸通道的瓶頸現(xiàn)象，其工作速度較慢。2021/8/266DSP原理及應(yīng)用第1章DSP緒論1．采用哈佛結(jié)構(gòu)(1)馮·諾伊曼（VonNeuman）結(jié)構(gòu)圖1.2.1馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)CPUI/O口ROM串行接口RAM并行接口外部存儲器接口地址總線AB數(shù)據(jù)總線DB2021/8/267DSP原理及應(yīng)用第1章DSP緒論1．采用哈佛結(jié)構(gòu)（2）哈佛（Harvard）結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)采用雙存儲空間，程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開，有各自獨立的程序總線和數(shù)據(jù)總線，可獨立編址和獨立訪問，可對程序和數(shù)據(jù)進行獨立傳輸，使取指令操作、指令執(zhí)行操作、數(shù)據(jù)吞吐

6、并行完成，大大地提高了數(shù)據(jù)處理能力和指令的執(zhí)行速度，非常適合于實時的數(shù)字信號處理。微處理器的哈佛結(jié)構(gòu)如圖1.2.2所示。2021/8/268DSP原理及應(yīng)用第1章DSP緒論1．采用哈佛結(jié)構(gòu)（2）哈佛（Harvard）結(jié)構(gòu)外部管理數(shù)據(jù)總線外部管理地址總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)地址總線程序數(shù)據(jù)總線程序地址總線CPUI/O口ROM串行接口RAM并行接口外部存儲器接口圖1.2.2哈佛結(jié)構(gòu)外部管理數(shù)據(jù)總線外部管理地址總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)地址總線程序數(shù)據(jù)總線程序地址總線2021/8/269DSP原理及應(yīng)用第1章DSP緒論1．采用哈佛結(jié)構(gòu)（3）改進型的哈佛結(jié)構(gòu)改進型的哈佛結(jié)構(gòu)是采用雙存儲空間和數(shù)條總

7、線，即一條程序總線和多條數(shù)據(jù)總線。其特點如下：①允許在程序空間和數(shù)據(jù)空間之間相互傳送數(shù)據(jù),使這些數(shù)據(jù)可以由算術(shù)運算指令直接調(diào)用,增強芯片的靈活性；②提供了存儲指令的高速緩沖器（cache）和相應(yīng)的指令,當(dāng)重復(fù)執(zhí)行這些指令時,只需讀入一次就可連續(xù)使用，不需要再次從程序存儲器中讀出,從而減少了指令執(zhí)行作需要的時間。如：TMS320C6200系列的DSP,整個片內(nèi)程序存儲器都可以配制成高速緩沖結(jié)構(gòu)。2021/8/2610DSP原理及應(yīng)用第1章DSP緒論1.2.2DSP芯片的特點2．采用多總線結(jié)構(gòu)DSP芯片都采用多總線結(jié)構(gòu)，可同時進行