第一章DSP運(yùn)用應(yīng)用技術(shù)基本概述

1、第一章DSP運(yùn)用應(yīng)用技術(shù)基本概述2 第一節(jié)第一節(jié) DSPDSP芯片技術(shù)的發(fā)展芯片技術(shù)的發(fā)展 第二節(jié)第二節(jié) DSPDSP芯片的選擇與應(yīng)用領(lǐng)域芯片的選擇與應(yīng)用領(lǐng)域 3第一節(jié)第一節(jié) DSPDSP芯片技術(shù)的發(fā)展芯片技術(shù)的發(fā)展19781978年，年，AMIAMI公司生產(chǎn)的公司生產(chǎn)的S2811S2811；19791979年美國(guó)年美國(guó)IntelIntel公司的商用可編程器件公司的商用可編程器件29202920；這兩種是這兩種是DSPDSP芯片的一個(gè)主要里程碑。芯片的一個(gè)主要里程碑。特點(diǎn)：沒有現(xiàn)代特點(diǎn)：沒有現(xiàn)代DSPDSP芯片所必須有的單周期芯片所必須有的單周期乘法器。乘法器。19801980年，日本年，日本

2、NECNEC公司推出公司推出PD7720PD7720。特點(diǎn)：是第一片具有乘法器的商用特點(diǎn)：是第一片具有乘法器的商用DSPDSP芯片。芯片。419821982年，美國(guó)德州儀器公司（年，美國(guó)德州儀器公司（Texas Texas InstrumentsInstrumentsTITI）推出第一代）推出第一代DSP DSP TMS320010TMS320010及其系列產(chǎn)品，目前已發(fā)展到及其系列產(chǎn)品，目前已發(fā)展到第六代。第六代。TITI公司的系列公司的系列DSPDSP產(chǎn)品已經(jīng)成為了當(dāng)今產(chǎn)品已經(jīng)成為了當(dāng)今世界最有影響的世界最有影響的DSPDSP芯片，其芯片，其DSPDSP市場(chǎng)占有市場(chǎng)占有量占全世界份額的近量

3、占全世界份額的近50%50%，成為世界上最，成為世界上最大的大的DSPDSP芯片供應(yīng)商。芯片供應(yīng)商。519821982年，日本東芝公司推出浮點(diǎn)年，日本東芝公司推出浮點(diǎn)DSPDSP芯片。芯片。 19841984年，年，AT&TAT&T公司推出公司推出DSP32DSP32，是較早的，是較早的具備較高性能的浮點(diǎn)具備較高性能的浮點(diǎn)DSPDSP芯片。芯片。19861986年，年，MotorolaMotorola公司推出了定點(diǎn)公司推出了定點(diǎn)DSP DSP MC56001MC56001。19901990年，推出了與年，推出了與IEEEIEEE浮點(diǎn)格式兼浮點(diǎn)格式兼容的浮點(diǎn)容的浮點(diǎn)DSPDSP芯

4、片芯片MC96002MC96002。美國(guó)模擬器件公司（美國(guó)模擬器件公司（Analog DevicesAnalog DevicesADAD）相繼推出了定點(diǎn)相繼推出了定點(diǎn)DSPDSP芯片芯片ADSP21xxADSP21xx系列，浮點(diǎn)系列，浮點(diǎn)DSPDSP芯片芯片ADSP210 xxADSP210 xx系列。系列。62020多年來(lái)，多年來(lái)，DSPDSP芯片得到了迅猛芯片得到了迅猛發(fā)展，主要體現(xiàn)在如下方面：發(fā)展，主要體現(xiàn)在如下方面：1. 1. 在生產(chǎn)工藝上在生產(chǎn)工藝上 采用采用1 1m m以下的以下的CMOSCMOS制制造工藝技術(shù)和砷化鎵集成電路制造技術(shù)，造工藝技術(shù)和砷化鎵集成電路制造技術(shù)，使集成度更

5、高，功耗更低，從而使高頻、使集成度更高，功耗更低，從而使高頻、高速的高速的DSPDSP處理器得到更大的發(fā)展。處理器得到更大的發(fā)展。2.2.基本結(jié)構(gòu)上基本結(jié)構(gòu)上 以以RISCRISC結(jié)構(gòu)、單片并行計(jì)結(jié)構(gòu)、單片并行計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)為主導(dǎo)，脈沖陣列和數(shù)據(jù)流陣列算機(jī)結(jié)構(gòu)為主導(dǎo)，脈沖陣列和數(shù)據(jù)流陣列也將成為并行處理器的主要體系結(jié)構(gòu)。設(shè)也將成為并行處理器的主要體系結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)、測(cè)試簡(jiǎn)單，易模塊化，易于實(shí)現(xiàn)流水計(jì)、測(cè)試簡(jiǎn)單，易模塊化，易于實(shí)現(xiàn)流水線操作和多處理器結(jié)構(gòu)。線操作和多處理器結(jié)構(gòu)。 73. 3. 模擬模擬/ /數(shù)字混合上數(shù)字混合上 集濾波、集濾波、A/DA/D、D/AD/A及及DSPDSP處理于一體，將成為

6、處理于一體，將成為DSPDSP發(fā)展的主要方向，發(fā)展的主要方向，是是DSPDSP廠商的主要增長(zhǎng)點(diǎn)。廠商的主要增長(zhǎng)點(diǎn)。4. DSP4. DSP技術(shù)與技術(shù)與ASICASIC技術(shù)融合上技術(shù)融合上 在在DSPDSP芯片中芯片中嵌入嵌入ASICASIC模塊，進(jìn)一步擴(kuò)大模塊，進(jìn)一步擴(kuò)大DSPDSP邏輯控制功能。邏輯控制功能。5. 5. 代碼兼容性上代碼兼容性上 將推出更新的、更強(qiáng)大的將推出更新的、更強(qiáng)大的優(yōu)化優(yōu)化C C編譯器來(lái)適應(yīng)不同型號(hào)的編譯器來(lái)適應(yīng)不同型號(hào)的DSPDSP代碼生成，代碼生成，各種各種DSPDSP的開發(fā)、加速、并行處理插件板也將的開發(fā)、加速、并行處理插件板也將大量涌現(xiàn)。大量涌現(xiàn)。8第二節(jié)第二

7、節(jié) DSPDSP芯片的選擇芯片的選擇設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)DSPDSP應(yīng)用系統(tǒng)，選擇應(yīng)用系統(tǒng)，選擇DSPDSP芯片是非常芯片是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。只有選定了只有選定了DSPDSP芯片才能進(jìn)一步設(shè)計(jì)其外芯片才能進(jìn)一步設(shè)計(jì)其外圍電路及系統(tǒng)的其它電路。圍電路及系統(tǒng)的其它電路。選擇原則：根據(jù)實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)需要、應(yīng)選擇原則：根據(jù)實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)需要、應(yīng)用場(chǎng)合、目的，選擇滿足所需功能、成本低、用場(chǎng)合、目的，選擇滿足所需功能、成本低、耗電小、使用方便、有技術(shù)支持、升級(jí)方便耗電小、使用方便、有技術(shù)支持、升級(jí)方便的芯片。的芯片。9TMS320C5000最低功耗平臺(tái)最佳控制平臺(tái)TMS320C2000最優(yōu)處理平臺(tái)TMS

8、320C6000 TI公司常用的公司常用的DSP芯片可以歸納為芯片可以歸納為三大系列：三大系列：10（1 1）TMS320C2000TMS320C2000系列，稱為系列，稱為DSPDSP控制器，集成控制器，集成了了flashflash存儲(chǔ)器、高速存儲(chǔ)器、高速A/DA/D轉(zhuǎn)換器以及可靠的轉(zhuǎn)換器以及可靠的CANCAN模模塊及數(shù)字馬達(dá)控制的外圍模塊，適用于三相電動(dòng)機(jī)、塊及數(shù)字馬達(dá)控制的外圍模塊，適用于三相電動(dòng)機(jī)、變頻器等高速實(shí)時(shí)工控產(chǎn)品等需要數(shù)字化的控制領(lǐng)變頻器等高速實(shí)時(shí)工控產(chǎn)品等需要數(shù)字化的控制領(lǐng)域。域。（2 2）TMS320C5000TMS320C5000系列，這是系列，這是1616位定點(diǎn)位定點(diǎn)

9、DSPDSP。主。主要用于通信領(lǐng)域，如要用于通信領(lǐng)域，如IP IP 機(jī)和機(jī)和IP IP 網(wǎng)關(guān)、數(shù)字式網(wǎng)關(guān)、數(shù)字式助聽器、便攜式聲音助聽器、便攜式聲音/ /數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)/ /視頻產(chǎn)品、調(diào)制解調(diào)器、視頻產(chǎn)品、調(diào)制解調(diào)器、手機(jī)和移動(dòng)手機(jī)和移動(dòng) 基站、語(yǔ)音服務(wù)器、數(shù)字無(wú)線電、基站、語(yǔ)音服務(wù)器、數(shù)字無(wú)線電、小型辦公室和家庭辦公室的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)系統(tǒng)。小型辦公室和家庭辦公室的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)系統(tǒng)。11（3 3）TMS320C6000TMS320C6000系列系列DSP DSP 采用新的超采用新的超長(zhǎng)指令字結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)芯片。其中長(zhǎng)指令字結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)芯片。其中20002000年以后推年以后推出的出的C64xC64x，在時(shí)鐘頻率為，

10、在時(shí)鐘頻率為1.1GHz1.1GHz時(shí)，可達(dá)到時(shí)，可達(dá)到8800MIPS8800MIPS以上，即每秒執(zhí)行以上，即每秒執(zhí)行9090億條指令。其億條指令。其主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)椋褐饕獞?yīng)用領(lǐng)域?yàn)椋? 1）數(shù)字通信）數(shù)字通信 完成完成FFTFFT、信道和噪聲估、信道和噪聲估計(jì)、信道糾錯(cuò)、干擾估計(jì)和檢測(cè)等。計(jì)、信道糾錯(cuò)、干擾估計(jì)和檢測(cè)等。2 2）圖像處理）圖像處理 完成圖像壓縮、圖像傳輸、完成圖像壓縮、圖像傳輸、模式及光學(xué)特性識(shí)別、加密模式及光學(xué)特性識(shí)別、加密/ /解密、圖像增解密、圖像增強(qiáng)等。強(qiáng)等。12二、二、DSPDSP芯片的主要應(yīng)用領(lǐng)域芯片的主要應(yīng)用領(lǐng)域 目前目前DSPDSP的應(yīng)用主要包括如下方面：的應(yīng)

11、用主要包括如下方面： （1 1）信號(hào)處理）信號(hào)處理 如數(shù)字濾波、自適應(yīng)如數(shù)字濾波、自適應(yīng)濾波、快速傅里葉變換、希爾伯特變換、濾波、快速傅里葉變換、希爾伯特變換、小波變換、相關(guān)運(yùn)算、譜分析、卷積、小波變換、相關(guān)運(yùn)算、譜分析、卷積、模式匹配、加窗、波形產(chǎn)生等。模式匹配、加窗、波形產(chǎn)生等。13（2 2）通信）通信 如調(diào)制解調(diào)器、自適應(yīng)均如調(diào)制解調(diào)器、自適應(yīng)均衡、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)壓縮、回波抵消衡、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)壓縮、回波抵消、多路復(fù)用、多路復(fù)用、 、擴(kuò)頻通信、糾錯(cuò)編、擴(kuò)頻通信、糾錯(cuò)編碼、可視碼、可視 、個(gè)人通信系統(tǒng)、移動(dòng)通、個(gè)人通信系統(tǒng)、移動(dòng)通信、個(gè)人數(shù)字助手（信、個(gè)人數(shù)字助手（PDAPDA）、）、X.

12、25X.25分組分組交換開關(guān)等。交換開關(guān)等。（3 3）語(yǔ)音）語(yǔ)音 如語(yǔ)音編碼、語(yǔ)音合成、如語(yǔ)音編碼、語(yǔ)音合成、語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)音增強(qiáng)、說話人辨認(rèn)、語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)音增強(qiáng)、說話人辨認(rèn)、說話人確認(rèn)、語(yǔ)音郵件、語(yǔ)音存儲(chǔ)、說話人確認(rèn)、語(yǔ)音郵件、語(yǔ)音存儲(chǔ)、揚(yáng)聲器檢驗(yàn)、文本轉(zhuǎn)語(yǔ)音等。揚(yáng)聲器檢驗(yàn)、文本轉(zhuǎn)語(yǔ)音等。14（4 4）軍事）軍事 如保密通信、雷達(dá)處理、如保密通信、雷達(dá)處理、聲納處理、圖像處理、射頻調(diào)制解調(diào)聲納處理、圖像處理、射頻調(diào)制解調(diào)、導(dǎo)航、導(dǎo)彈制導(dǎo)等。、導(dǎo)航、導(dǎo)彈制導(dǎo)等。（5 5）圖形與圖像）圖形與圖像 如二維和三維圖形如二維和三維圖形處理、圖像壓縮與傳輸、圖像增強(qiáng)、處理、圖像壓縮與傳輸、圖像增強(qiáng)、動(dòng)畫與數(shù)字地圖、機(jī)器人視覺、模式動(dòng)畫與數(shù)字地圖、機(jī)器人視覺、模式識(shí)別、工作站等。識(shí)別、工作站等。（6 6）儀器儀表）儀器儀表 如頻譜分析、函數(shù)發(fā)如頻譜分析、函數(shù)發(fā)生、鎖相環(huán)、地震處理、數(shù)字濾波、生、鎖相環(huán)、地震處理、數(shù)字濾波、模式匹配、暫態(tài)分析等。模式匹配、暫態(tài)分析等。15（7）自動(dòng)控制）自動(dòng)控制 如引擎控制、聲控、機(jī)如引擎控制、聲控、機(jī)器人控制、磁盤控制器、激光打印機(jī)控制器人控制、磁盤控制器、激光打印機(jī)控制、電動(dòng)機(jī)控制等。、電動(dòng)機(jī)控制等。（8）醫(yī)療）醫(yī)療 助聽器、超聲設(shè)備、診斷工具助聽器、超聲設(shè)備、診斷工具、病人監(jiān)護(hù)、胎兒監(jiān)控、修復(fù)手術(shù)等。