DSP原理与应用2011-第一章 概述

DSP原理与应用The Technology & Applications of DSPs北京交通大学 电气工程学院 夏明超 郝瑞祥 万庆祝 mchxia@http://www.77cn.com.cn haorx@http://www.77cn.com.cn qzhwan@http://www.77cn.com.cn

第一章: 概述 第1.1节 概述 第1.2节 DSP芯片分类和特点 第1.3节 选择DSP芯片的原则 习题

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2013年11月3日

第1.1节 概述—什么是DSP(What is DSP?) 数字信号处理和模拟信号处理

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第1.1节 概述—什么是DSP(What is DSP?) DSP(Digital Signal Processing) 数字信号处理(DSP,Digital Signal Processing)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 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 方法来处理此数字信号，得到相应的结果。 例如IIR、FIR、FFT

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第1.1节 概述—什么是DSP(What is DSP?) DSP算法的实现

基于PC的软件实现各种软件编解码器，如mp3 player, avi播放器等

硬件实现MCU实现 FPGA/ASIC实现 DSPs实现

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第1.1节 概述—什么是DSP(What is DSP?) DSPs(Digital Signal Processors) 数字信号处理器(Digital Signal Processors, DSPs)是指一类具有专门为 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 处理器件。

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第1.1节 概述—为什么用DSP(Why DSPs?) DSPs专为DSP算法进行优化为数学计算而设计

DSPs是可编程的可方便地修改和更新程序

DSPs高度集成化多种外设、功耗低

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第1.1节 概述—为什么用DSP(Why DSPs?)DSPs特点：

(1)哈佛总线结构 (2)流水线技术 (3)片内多总线并行技术 (4)软、硬件等待功能 (5)独立的乘法器和加法器 (6)低功耗、体积小、价格低 (7)DMA通道和通信口 (8)中断和定时器DSP原理与应用 2013年11月3日 8

第1.1节 概述—为什么用DSP(Why DSPs?)(1) 哈佛总线结构输入设备 运算器 输出设备程序总线 程序存储 器 数据总线 操作数存 储器 CPU

控制器

存储器

数据线 控制线

冯· 诺曼结构地址总线 程序存储 器 数据总线 操作数存 储器

哈佛结构

CPU

改进的哈佛结构DSP原理与应用 2013年11月3日 9

第1.1节 概述—为什么用DSP(Why DSPs?)(1) 哈佛总线结构时钟 指令1 取指 译码 执行 指令2 指令3取指 译码 执行

取指 译码 执行

冯· 诺曼结构处理器指令流与时钟的关系时钟 指令1 取指 译码 执行 指令2 指令3取指 译码 执行

取指 译码 执行

哈佛结构处理器指令流与时钟的关系DSP原理与应用 2013年11月3日 10

第1.1节 概述—为什么用DSP(Why DSPs?)(2) 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 以使两个或更多的操作在执行时发生重叠的技术， 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 称为一个流水段。时钟 取指 译码 执行DSP原理与应用

i i-1 i-2

i+1 i+2 i i-1 i+1 i+2 i i+1 i+211

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第1.1节 概述—为什么用DSP(Why DSPs?)(3) 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 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 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 行计算等等。 F28335包含程序读总线、数据读总线、数据写总 线

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第1.1节 概述—为什么用DSP(Why DSPs?)(4) 软、硬件等待功能可设定的软件等待周期 外部设备数据就绪指示(硬件等待)

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第1.1节 概述—为什么用DSP(Why DSPs?)(5) 独立的乘法器和加法器硬件乘法器 多种乘法 乘法输入输出寄存器 乘法加法器

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第1.1节 概述—为什么用DSP(Why DSPs?)(5) 独立的乘法器和加法器实时处理

如果等待时间>0,则可以称这个应用为一个实时应用 应用举例：16bits,20kHz音频 512*512*16bits,30fps视频

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第1.1节 概述—为什么用DSP(Why DSPs?)(6) 低功耗、体积小、价格低DSPs同PC用CPU比较(pentium,AMD等)尺寸 功耗 价格 构成

DSPs应用场合价格低、尺寸小、低功耗、实时性要求高的场合

通用处理(General Purpose Processor)应用场合大内存、高级操作系统DSP原理与应用 2013年11月3日 16