數(shù)字信號處理器(DSP)及其應(yīng)用(1-4)資料

1、數(shù)字(shz)信號處理器（DSP）及其應(yīng)用胡曉東xdhu共一百五十八頁參考書與相關(guān)(xinggun)網(wǎng)址DSP芯片的原理與開發(fā)應(yīng)用（第4版），張雄偉編著，電子(dinz)工業(yè)出版社，2009DSP芯片原理與應(yīng)用，張雄偉，機(jī)械工業(yè)出版社，2007數(shù)字信號微處理的原理及其開發(fā)應(yīng)用，李剛，天津大學(xué)出版社，2008DSP基礎(chǔ)與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計，王念旭編著，北京航空航天大學(xué)出版社，2001共一百五十八頁教學(xué)大綱(jio xu d n)概述介紹DSP的特點(diǎn)、典型應(yīng)用DSP 芯片的基本結(jié)構(gòu)和特征基本定點(diǎn)、浮點(diǎn)算術(shù)運(yùn)算的編程實(shí)現(xiàn)DSP芯片的軟硬件設(shè)計方法開發(fā)調(diào)試環(huán)境的介紹介紹C編譯器、匯編語言(hu bin y

2、yn)工具、系統(tǒng)集成調(diào)試工具基本DSP系統(tǒng)設(shè)計共一百五十八頁第1章 概 述 共一百五十八頁DSPDigital Signals Processing 數(shù)字信號處理（方法、技術(shù)）以數(shù)字形式對信號進(jìn)行采集、變換、濾波、估值、增強(qiáng)、壓縮、識別等處理(chl)Digital Signals Processor 數(shù)字信號處理器是一種特別適合于進(jìn)行數(shù)字信號處理運(yùn)算的微處理器，其主要應(yīng)用是實(shí)時快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法共一百五十八頁第一章 概述(i sh)數(shù)字信號處理是一門涉及許多學(xué)科而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學(xué)科，理論基礎(chǔ)來源于微積分、概率統(tǒng)計、隨機(jī)過程、數(shù)值分析 網(wǎng)絡(luò)理論、信號與系統(tǒng)、控制論、通信

3、理論、故障診斷 人工智能、模式識別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 以數(shù)字形式對信號進(jìn)行采集、變換、濾波、估值、增強(qiáng)、壓縮、識別等處理DSP芯片的誕生(dnshng)及發(fā)展對近30年來通信、控制、航空航天、軍事、儀器儀表、家用電器等領(lǐng)域發(fā)展起到十分重要的作用，它是一種特別適合于進(jìn)行數(shù)字信號處理運(yùn)算的微處理器，其主要應(yīng)用是實(shí)時快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法 （離散傅立葉變換DFT） 共一百五十八頁信號處理方式(fngsh)的比較 比較因素 模擬方式 數(shù)字方式修改設(shè)計的靈活性 修改硬件設(shè)計，或調(diào)整硬件參數(shù)改變軟件設(shè)置A/D的位數(shù)和計算機(jī)字長算法精度元器件精度可靠性和可重復(fù)性受環(huán)境溫度、濕度、噪聲、電磁場等的干擾和影響大

4、不受這些因素的影響大規(guī)模集成盡管已有一些模擬集成電路，但品種較少、集成度不高、價格較高DSP器件體積小、功能強(qiáng)、功耗小、一致性好、使用方便、性能/價格比高實(shí)時性除開電路引入的延時外，處理是實(shí)時的由計算機(jī)的處理速度決定高頻信號的處理可以處理包括微波毫米波乃至光波信號按照奈準(zhǔn)則的要求，受S/H、A/D和處理速度的限制共一百五十八頁數(shù)字信號處理的實(shí)現(xiàn)(shxin)方法 在通用計算機(jī)（如PC機(jī)）上用軟件實(shí)現(xiàn)(shxin)，速度慢在通用計算機(jī)系統(tǒng)中加上專用的加速處理機(jī)實(shí)現(xiàn)，速度快用通用的單片機(jī)（如MCS-51、96系列等）實(shí)現(xiàn)，僅限于簡單算法用通用的可編程DSP芯片實(shí)現(xiàn)，廣泛應(yīng)用用專用的DSP芯片實(shí)現(xiàn)，

5、速度最快共一百五十八頁復(fù)雜(fz)算法復(fù)雜(fz)算法簡單算法復(fù)雜算法復(fù)雜算法適應(yīng)性好嵌入式較快專用指令通用DSP中等嵌入式快硬件專用指令專用DSP較好嵌入式慢匯編語言編程單片機(jī)中等非嵌入式快硬件專用指令PC機(jī)高速處理較好非嵌入式中等高級語言編程PC機(jī)性價比應(yīng)用場合速度實(shí)現(xiàn)方法共一百五十八頁DSP芯片(xn pin)的主要應(yīng)用領(lǐng)域（1）信號處理（2）圖像處理（3）儀器（4）聲音/語言(yyn)（5）控制（6）軍事（7）通訊（8）醫(yī)療（9）家用電器共一百五十八頁DSP芯片(xn pin)的主要應(yīng)用領(lǐng)域（1）信號處理（2）圖像處理（3）儀器（4）聲音/語言（5）控制（6）軍事(jnsh)（7）通訊

6、（8）醫(yī)療（9）家用電器數(shù)字濾波自適應(yīng)濾波FFT相關(guān)運(yùn)算譜分析卷積模式識別波形產(chǎn)生共一百五十八頁DSP芯片(xn pin)的主要應(yīng)用領(lǐng)域（1）信號處理（2）圖像處理（3）儀器（4）聲音/語言（5）控制（6）軍事（7）通訊（8）醫(yī)療(ylio)（9）家用電器二維和三維圖形機(jī)器人視覺圖像傳輸/壓縮圖像增強(qiáng)動畫共一百五十八頁DSP芯片(xn pin)的主要應(yīng)用領(lǐng)域（1）信號處理（2）圖像處理（3）儀器（4）聲音/語言(yyn)（5）控制（6）軍事（7）通訊（8）醫(yī)療（9）家用電器頻譜分析函數(shù)發(fā)生器鎖相環(huán)共一百五十八頁DSP芯片(xn pin)的主要應(yīng)用領(lǐng)域（1）信號處理（2）圖像處理（3）儀器（4）

7、聲音/語言（5）控制（6）軍事（7）通訊(tngxn)（8）醫(yī)療（9）家用電器語音編碼語音合成語音識別語音增強(qiáng)語音辨認(rèn)語音存儲共一百五十八頁DSP芯片(xn pin)的主要應(yīng)用領(lǐng)域（1）信號處理（2）圖像處理(t xin ch l)（3）儀器（4）聲音/語言（5）控制（6）軍事（7）通訊（8）醫(yī)療（9）家用電器工業(yè)控制磁盤控制聲控機(jī)器人控制發(fā)動機(jī)控制自動駕駛共一百五十八頁DSP芯片(xn pin)的主要應(yīng)用領(lǐng)域（1）信號處理（2）圖像處理(t xin ch l)（3）儀器（4）聲音/語言（5）控制（6）軍事（7）通訊（8）醫(yī)療（9）家用電器保密通訊雷達(dá)處理聲納處理導(dǎo)航導(dǎo)彈制導(dǎo)共一百五十八頁DS

8、P芯片(xn pin)的主要應(yīng)用領(lǐng)域（1）信號處理（2）圖像處理（3）儀器（4）聲音/語言(yyn)（5）控制（6）軍事應(yīng)用（7）通訊（8）醫(yī)療（9）家用電器調(diào)制解調(diào)自適應(yīng)均衡數(shù)據(jù)加密數(shù)據(jù)壓縮傳真擴(kuò)頻通訊回波抵消多路復(fù)用糾錯編碼可視電話共一百五十八頁DSP芯片(xn pin)的主要應(yīng)用領(lǐng)域（1）信號處理（2）圖像處理（3）儀器（4）聲音/語言（5）控制（6）軍事(jnsh)（7）通訊（8）醫(yī)療（9）家用電器助聽超聲診斷監(jiān)護(hù)設(shè)備診斷設(shè)備（CT，核磁）共一百五十八頁DSP芯片(xn pin)的主要應(yīng)用領(lǐng)域（1）信號處理（2）圖像處理（3）儀器(yq)（4）聲音/語言（5）控制（6）軍事（7）通訊（

9、8）醫(yī)療（9）家用電器高保真音響音樂合成玩具與游戲數(shù)字電話、電視數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)共一百五十八頁微處理器將無處不在共一百五十八頁DSP系統(tǒng)(xtng)構(gòu)成 抗混疊濾波(lb)A/DD/ADSP芯片平滑濾波輸入輸出存儲器通訊及人機(jī)接口控制處理器共一百五十八頁監(jiān)護(hù)儀共一百五十八頁視頻會議系統(tǒng)(xtng)共一百五十八頁數(shù)字式家庭影院共一百五十八頁電機(jī)(dinj)控制器共一百五十八頁P(yáng)OS機(jī)共一百五十八頁雷達(dá)(lid)共一百五十八頁醫(yī)學(xué)(yxu)圖像監(jiān)視系統(tǒng)共一百五十八頁數(shù)碼相機(jī)(sh m xin j)共一百五十八頁Canon 7D數(shù)碼相機(jī)(sh m xin j)共一百五十八頁MPEG-4壓縮(y su

10、)共一百五十八頁DSP芯片主要(zhyo)特點(diǎn) 在一個指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法硬件乘法器程序和數(shù)據(jù)空間分開，可以(ky)同時訪問指令和數(shù)據(jù) 哈佛結(jié)構(gòu)總線片內(nèi)具有快速 RAM，通?？赏ㄟ^獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時訪問具有低開銷或無開銷循環(huán)及跳轉(zhuǎn)的硬件支持 快速的中斷處理和硬件I/O支持具有在單周期內(nèi)操作的多個硬件地址產(chǎn)生器可以并行執(zhí)行多個操作 高效DSP指令支持流水線操作，使取指、譯碼和執(zhí)行操作可以重疊執(zhí)行 共一百五十八頁DSP的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：大規(guī)模集成性 穩(wěn)定性好，精度高 可編程性 高速性能 可嵌入性 接口和集成方便缺點(diǎn)：成本(chngbn)較高 高頻時鐘的高頻干擾 功率消耗較大等 硬

11、件(yn jin)實(shí)現(xiàn)非實(shí)時的數(shù)字信號處理；高速實(shí)時數(shù)字信號處理高速實(shí)時數(shù)字控制共一百五十八頁DSP芯片(xn pin)的發(fā)展 世界上第一個單片 DSP 芯片應(yīng)當(dāng)是1978年 AMI公司發(fā)布的 S2811 1980 年，日本 NEC 公司推出的P D7720是第一個具有乘法器的商用 DSP 芯片 美國德州儀器公司為世界上最大的 DSP 芯片供應(yīng)商，三大系列，其DSP市場份額占全世界份額近 50，目前(mqin)發(fā)展到第八代AD公司的ADSP2101，ADSP2111, ADSP2171, ADSP21000等系列；Motolora公司的MC56001，MC96002；Lucent等共一百五十八

12、頁DSP芯片(xn pin)的發(fā)展（續(xù)）高性能TMS320 C6000：300MHz 至 1.5GHzTMS320 C6000多核：最高性能(xngnng)的多核 DSP 具有高達(dá) 4.2GHz 的性能低功耗TMS320 C5000：內(nèi)核電壓1.2V技術(shù)融合（SOC）DSP + ARMDaVinci 數(shù)字媒體處理器共一百五十八頁DSP分類(fn li)通用(tngyng)專用定點(diǎn)（Fixed）浮點(diǎn)（Floating，多種格式）按基礎(chǔ)特性：按數(shù)據(jù)格式：按用途：靜態(tài)（在某時鐘頻率上工作）一致性（兼容性）共一百五十八頁TI DSP 芯片(xn pin)發(fā)展比較表 年份1982年1992年1999年2

13、002年制造工藝4m NMOS0.8m CMOS0.3m CMOS0.18m CMOSMIPS5MIPS40MIPS100MIPS160MIPSMHz20MHz80MHz100MHz160MHz內(nèi)部RAM144字1K字32K字64K字內(nèi)部ROM1.5K字4K字16K字32K字價格$150.0015.00$5.00$25.00$5.00$25.00功耗250mW/MIPS12.5mW/MIPS0.45mW/MIPS0.05mW/MIPS共一百五十八頁TMS320系列(xli)主要芯片發(fā)展共一百五十八頁DSP芯片(xn pin)的選擇 DSP芯片的運(yùn)算速度 指令(zhlng)周期：即執(zhí)行一條指令(

14、zhlng)所需的時間 TMS320VC5402100，100MHz，10nsMAC時間：即一次乘法加上一次加法的時間大部分DSP芯片在一個指令周期完成 FFT執(zhí)行時間：即運(yùn)行一個N點(diǎn)FFT程序所需的時間衡量DSP運(yùn)算能力的一個指標(biāo)MIPS：即每秒執(zhí)行百萬條指令 ， TMS320VC5402100，100MIPSMOPS：即每秒執(zhí)行百萬次操作 MFLOPS：即每秒執(zhí)行百萬次浮點(diǎn)操作 BOPS：即每秒執(zhí)行十億次操作 MIPS(Million Instruction per second)是一種評估DSP速度的一個指標(biāo)。DSP運(yùn)行頻率也是評估DSP的一個指標(biāo)，他們二者之間的聯(lián)系需要考慮到DSP體系

15、結(jié)構(gòu)（是否多路并行結(jié)構(gòu)、是執(zhí)行定點(diǎn)還是浮點(diǎn)運(yùn)算）。 共一百五十八頁DSP芯片(xn pin)的選擇（續(xù)）DSP芯片的價格(jig) DSP芯片的硬件資源片內(nèi)RAM，ROM，外擴(kuò)空間，I/O接口DSP芯片的運(yùn)算精度 ，一般16，有些24DSP芯片的開發(fā)工具 DSP芯片的功耗 其他：選擇DSP芯片還應(yīng)考慮到封裝的形式（DIP、PGA、PLCC、PQFP）、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、供貨情況、生命周期等 一般而言，定點(diǎn)DSP芯片的價格較便宜，功耗較低，但運(yùn)算精度稍低。而浮點(diǎn)DSP芯片的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)算精度高，且C語言編程調(diào)試方便，但價格稍貴，功耗也較大。 相應(yīng)檔次的DSP：商業(yè)級、工業(yè)級、軍品、航空級等。 共一百五十八頁

16、球柵陣列(zhn li)封裝（BGA）小型(xioxng)集成電路（SOIC）方型扁平式封裝（QFP）帶引線的塑料芯片載體（PLCC）共一百五十八頁依據(jù)(yj)運(yùn)算量選擇DSP芯片 按樣點(diǎn)處理(chl) DSP算法對每一個輸入樣點(diǎn)循環(huán)一次例如，一個采用LMS算法的256 抽頭的自適應(yīng)FIR濾波器，假定每個抽頭的計算需要3個MAC周期，則256抽頭計算需要2563768個MAC周期。如果采樣頻率為8kHz，即樣點(diǎn)之間的間隔為125s，DSP芯片的MAC周期為200ns，則768個MAC周期需要153.6s的時間，顯然無法實(shí)時處理，需要選用速度更高的DSP芯片。 共一百五十八頁依據(jù)(yj)運(yùn)算量選

17、擇DSP芯片（續(xù)）按幀處理 每隔一定的時間間隔（通常稱為幀）循環(huán)一次 中低速語音編碼算法通常以10ms或20ms為一幀，每隔10ms或20ms語音編碼算法循環(huán)一次。所以，選擇(xunz)DSP芯片時應(yīng)該比較一幀內(nèi)DSP芯片的處理能力和DSP算法的運(yùn)算量。假設(shè)DSP芯片的指令周期為 p（ns），一幀的時間為 （ns），則該DSP芯片在一幀內(nèi)所能提供的最大運(yùn)算量為 /p條指令。TMS320LC5402-100的指令周期為10ns，設(shè)幀長為20ms，則一幀內(nèi)所能提供的最大運(yùn)算量為200萬條指令 共一百五十八頁DSP總體設(shè)計框圖(kungt)系統(tǒng)(xtng)需求說明書定義技術(shù)指標(biāo)選擇DSP芯片及外圍芯

18、片軟件設(shè)計說明書硬件設(shè)計說明書軟件編程與測試硬件電路與調(diào)試系 統(tǒng) 集 成系統(tǒng)測試，樣機(jī)、中試與產(chǎn)品共一百五十八頁編寫(binxi)C語言源程序優(yōu)化ANSI C編譯器匯編語言(hu bin y yn)匯編器生成目標(biāo)文件鏈接器生成TMS320匯編文件編寫TMS320匯編源程序宏匯編源文件文檔管理器宏匯編庫輸出執(zhí)行文件調(diào)試器TMS320目標(biāo)系統(tǒng)寫EEPROM軟件仿真軟件開發(fā)系統(tǒng)評測模塊EVM系統(tǒng)仿真XDS軟件系統(tǒng)設(shè)計框圖共一百五十八頁確定(qudng)硬件方案器件(qjin)選型原理圖設(shè)計PCB板設(shè)計硬件調(diào)試硬件系統(tǒng)設(shè)計框圖器件選型器件選型A/D，D/A內(nèi)存，邏輯控制通信，總線人機(jī)接口共一百五十八頁

19、共一百五十八頁共一百五十八頁小結(jié)(xioji)算法是DSP系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的因素在進(jìn)行(jnxng)DSP系統(tǒng)設(shè)計的前期，了解系統(tǒng)的需求并制定出相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)是后續(xù)工作的必要指導(dǎo)硬件設(shè)計與嵌入式軟件設(shè)計在DSP系統(tǒng)中是同等重要的共一百五十八頁第2章 DSP芯片的基本(jbn)結(jié)構(gòu)和特征共一百五十八頁DSP芯片(xn pin)的基本結(jié)構(gòu) DSP芯片是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器，為了達(dá)到快速進(jìn)行數(shù)字信號處理的目的，一般都具有程序和數(shù)據(jù)分開的總線結(jié)構(gòu)、流水線操作功能、單周期完成乘法的硬件乘法器以及一套適合數(shù)字信號處理的指令集。 TMS320系列DSP芯片的基本結(jié)構(gòu) 特殊功能實(shí)現(xiàn)相關(guān)CPU ：算術(shù)邏輯單

20、元ALU、累加器ACC、乘累加單元MAC總線：程序總線、數(shù)據(jù)總線、存儲器 ：ROM、Flash、單訪問RAM、雙訪問RAM集成外設(shè)與專用硬件電路：串行接口(ji ku)、主機(jī)接口(ji ku)、定時器、時鐘發(fā)生器、鎖相環(huán)、共一百五十八頁馮諾曼（Van Neuman）結(jié)構(gòu)(jigu) CPU程序(chngx)存儲器數(shù)據(jù)存儲器控制命令地址線數(shù)據(jù)線依據(jù)指令計數(shù)器提供的地址來區(qū)分指令和數(shù)據(jù)共一百五十八頁通用(tngyng)處理器（GPP）采用馮.諾依曼結(jié)構(gòu)，程序和數(shù)據(jù)的存儲空間合二而一 8086/286/386/486/Pentium/Pentium II/ Pentium III Pentium P

21、owerPc 64-bit CPU（SUN Sparc，DEC Alpha, HP） CISC 復(fù)雜指令計算機(jī), RISC 精簡指令計算機(jī) 采取各種方法提高計算速度，提高時鐘(shzhng)頻率，高速總線，多級Cashe，協(xié)處理器等共一百五十八頁Single Chip Computer/ Micro Controller Unit（MCU）除通用CPU所具有(jyu)的ALU和CU，還有存儲器（RAM/ROM）寄存器，時鐘，計數(shù)器，定時器，串/并口，有的還有A/D，D/A大多數(shù)型號的單片機(jī)遵循著馮.諾依曼體系的設(shè)計思路 INTEL MCS/48/51/96（98） 共一百五十八頁哈佛結(jié)構(gòu)(ji

22、gu) 不同于傳統(tǒng)的馮諾曼結(jié)構(gòu)的并行體系結(jié)構(gòu) 主要特點(diǎn)是將程序(chngx)和數(shù)據(jù)存儲在不同的存儲空間中，即程序(chngx)存儲器和數(shù)據(jù)存儲器是兩個相互獨(dú)立的存儲器，每個存儲器獨(dú)立編址，獨(dú)立訪問。與兩個存儲器相對應(yīng)的是系統(tǒng)中設(shè)置了程序(chngx)總線和數(shù)據(jù)總線兩條總線，從而使數(shù)據(jù)的吞吐率提高了一倍 ，取指和執(zhí)行能完全重疊運(yùn)行TMS320系列DSP芯片在基本哈佛結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上作了改進(jìn)，一是允許數(shù)據(jù)存放在程序存儲器中，并被算術(shù)運(yùn)算指令直接使用，增強(qiáng)了芯片的靈活性；二是指令存儲在高速緩沖器（Cache）中，當(dāng)執(zhí)行此指令時，不需要再從存儲器中讀取指令，節(jié)約了一個指令周期的時間。 共一百五十八頁馮.諾

23、依曼指令流的定時(dn sh)關(guān)系共一百五十八頁哈佛結(jié)構(gòu)(jigu) CPU程序(chngx)存儲器控制命令地址線程序總線數(shù)據(jù)存儲器控制命令地址線數(shù)據(jù)總線共一百五十八頁TMS320 C5000共一百五十八頁共一百五十八頁高級多總線結(jié)構(gòu)：3個數(shù)據(jù)總線，1個程序總線，1個地址總線40位ALU，包括一個40位桶型移位(y wi)器和兩個獨(dú)立40位累加器17x17位并行乘法器共一百五十八頁流水線 TMS320系列處理器的流水線深度從26級不等多個指令重疊(chngdi)進(jìn)行，理想情況下，K 段流水能在 K+N-1個周期內(nèi)，處理 N 條指令四級流水線操作(cozu)共一百五十八頁共一百五十八頁C54x的

24、6級流水線P（Prefetch）：預(yù)取指，通過程序地址總線找到指令代碼的存儲單元F（Fetch），取指，程序總線取出指令操作碼至指令寄存器D（Decode）：譯碼A（Address）：尋址操作數(shù)，可能同時對數(shù)據(jù)地址總線DAB和CAB操作，對輔助寄存器或堆棧指針(zhzhn)修正R（Read），分別從總線DB和CB讀數(shù)據(jù)至指令指定寄存器X（Execute）：執(zhí)行。共一百五十八頁專用(zhunyng)的硬件乘法器 在通用的微處理器中，乘法指令(zhlng)是由一系列加法來實(shí)現(xiàn)的，故需許多個指令(zhlng)周期來完成 TMS320系列中，由于具有專用的硬件乘法器，乘法可在一個指令周期內(nèi)完成 MPY

25、共一百五十八頁特殊(tsh)的DSP指令 在數(shù)字信號處理中，延遲操作非常重要，這個延遲就是由DMOV（在存儲器中移動數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)延遲）來實(shí)現(xiàn)的 TMS32010，LTD，它在一個(y )指令周期內(nèi)完成LT、DMOV和APAC三條指令 MACD LT、DMOV、MPY、APACRPTK重復(fù)執(zhí)行共一百五十八頁考慮一個數(shù)字信號處理的實(shí)例，比如有限沖擊響應(yīng)濾波器（FIR）。用數(shù)學(xué)語言來說，F(xiàn)IR濾波器是做一系列的點(diǎn)積。取一個輸入量和一個序數(shù)向量，在系數(shù)和輸入樣本的滑動窗口間作乘法，然后將所有的乘積(chngj)加起來，形成一個輸出樣本。類似的運(yùn)算在數(shù)字信號處理過程中大量地重復(fù)發(fā)生，使得為此設(shè)計的器件必須

26、提供專門的支持，促成了了DSP器件與通用處理器（GPP）的分流共一百五十八頁1 對密集(mj)的乘法運(yùn)算的支持GPP不是設(shè)計來做密集乘法任務(wù)的，即使是一些現(xiàn)代的GPP，也要求多個指令周期來做一次乘法。而DSP處理器使用專門的硬件來實(shí)現(xiàn)(shxin)單周期乘法。DSP處理器還增加了累加器寄存器來處理多個乘積的和。累加器寄存器通常比其他寄存器寬，增加稱為結(jié)果bits的額外bits來避免溢出。同時，為了充分體現(xiàn)專門的乘法-累加硬件的好處，幾乎所有的DSP的指令集都包含有顯式的MAC指令。共一百五十八頁2 存儲器結(jié)構(gòu)(jigu)傳統(tǒng)上，GPP使用馮.諾依曼存儲器結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)中，只有一個存儲器空間通過

27、一組總線（一個地址總線和一個數(shù)據(jù)總線）連接到處理器核。通常，做一次乘法會發(fā)生4次存儲器訪問，用掉至少四個指令周期。DSP采用了哈佛結(jié)構(gòu)，將存儲器空間劃分成兩個，分別存儲程序和數(shù)據(jù)。它們有兩組總線連接到處理器核，允許同時對它們進(jìn)行訪問。這種安排將處理器存貯器的帶寬加倍(ji bi)，更重要的是同時為處理器核提供數(shù)據(jù)與指令。在這種布局下，DSP得以實(shí)現(xiàn)單周期的MAC指令。共一百五十八頁3 零開銷(ki xio)循環(huán)如果了解到DSP算法的一個共同的特點(diǎn)，即大多數(shù)的處理時間是花在執(zhí)行較小的循環(huán)上，也就容易理解，為什么大多數(shù)的DSP都有專門的硬件，用于零開銷循環(huán)。所謂零開銷循環(huán)是指處理器在執(zhí)行循環(huán)時，不

28、用花時間去檢查循環(huán)計數(shù)器的值、條件轉(zhuǎn)移到循環(huán)的頂部、將循環(huán)計數(shù)器減1。與此相反，GPP的循環(huán)使用軟件來實(shí)現(xiàn)。某些高性能的GPP使用轉(zhuǎn)移預(yù)報硬件，幾乎(jh)達(dá)到與硬件支持的零開銷循環(huán)同樣的效果。共一百五十八頁4 定點(diǎn)(dn din)計算大多數(shù)DSP使用定點(diǎn)計算，而不是使用浮點(diǎn)。雖然DSP的應(yīng)用必須十分注意數(shù)字的精確，用浮點(diǎn)來做應(yīng)該容易的多，但是對DSP來說，廉價也是非常重要的。定點(diǎn)機(jī)器比起相應(yīng)的浮點(diǎn)機(jī)器來要便宜（而且更快）。為了不使用浮點(diǎn)機(jī)器而又保證數(shù)字的準(zhǔn)確，DSP處理器在指令集和硬件方面都支持(zhch)飽和計算、舍入和移位。共一百五十八頁5 專門(zhunmn)的尋址方式DSP處理器往往

29、都支持專門的尋址模式，它們對通常的信號處理操作和算法是很有用的。例如，模塊（循環(huán)）尋址（對實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器延時線很有用）、位倒序?qū)ぶ罚▽FT很有用）。這些(zhxi)非常專門的尋址模式在GPP中是不常使用的，只有用軟件來實(shí)現(xiàn)。共一百五十八頁DSP其他(qt)特點(diǎn)主頻較一般比MCU要高許多。從指令周期來看：低檔DSP一般為50ns；中檔DSP一般為10ns；高檔DSP一般為5ns。從處理能力來看：低檔DSP一般為20MIPS；中檔DSP一般為100MIPS；高檔DSP一般為1600MIPSMIPS代表每秒執(zhí)行百萬個指令片內(nèi)具有軟件插等待寄存器，方便與慢速器件接口 片內(nèi)具有PLL（數(shù)字鎖相電路），

30、使片內(nèi)高頻、片外低頻工作，有利于系統(tǒng)穩(wěn)定JTAG（Joint Test Action Group）標(biāo)準(zhǔn)測試接口（IEEE 1149標(biāo)準(zhǔn)接口）便于對DSP作片上的在線(zi xin)仿真和多DSP條件下的調(diào)試共一百五十八頁JTAG共一百五十八頁共一百五十八頁DSP的種類(zhngli)定點(diǎn)與浮點(diǎn)DSP芯片定點(diǎn)DSP，運(yùn)算速度快、精度低、動態(tài)范圍?。篢MS320 C1X/C2X/C5X/C5XX/C620X，MC56000，ADSP21XX浮點(diǎn)DSP，運(yùn)算精度高，動態(tài)范圍大： TMS320 C3X/C4X/C8X/C67XX，MC96000，ADSP21XXX通用與專用DSP芯片通用DSP：TMS

31、320專用DSP：MC56200靜態(tài)DSP芯片與一致性DSP 芯片：指令類型和工作(gngzu)時鐘共一百五十八頁TMS320系列(xli)主要芯片一覽表共一百五十八頁TMS320系列(xli)主要芯片發(fā)展TMS320C2000系列(xli)TMS320C5000系列TMS320C6000系列共一百五十八頁TMS320系列部分(b fen)芯片介紹TMS320C2000系列包括C20 x、C24X和C28x 三類處理能力強(qiáng)，C24x運(yùn)算(yn sun)能力達(dá)40MIPS，C28x達(dá)到400MIPS（32位定點(diǎn)） 片內(nèi)含有較大的閃存，成本低，體積小，系統(tǒng)升級方便功耗低。3.3V工作時，每個MIP

32、S消耗1.1mA資源配置靈活：10位和12位模數(shù)轉(zhuǎn)換、多個通用定時器和一個監(jiān)視定時器（Watchdog）、多個PWM通道、數(shù)十個通用輸入輸出引腳共一百五十八頁TMS320C2000系列芯片(xn pin)的資源配置 TMS320C2XX指令周期（ns）片內(nèi)ROM（字）片內(nèi)RAM（字）片內(nèi)FLM（字）同步串行口異步串行口C20325/35/5054411C20425/35/504K54411C20525/35/504.5K11F20625/35/504.5K32K11F20725/35/504.5K32K21C20935/504K4.5KC2405016K54411F2405054416K11C

33、241508K54411F241505448K11C242504K54411F243505448K11共一百五十八頁C24x系列(xli)共一百五十八頁TMS320C240X系列(xli)芯片的資源配置 TMS320C240X指令周期（ns）片內(nèi)ROM（字）片內(nèi)RAM（字）片內(nèi)FLM（字）A/DA/D轉(zhuǎn)換時間LF2407255K64K16ch/10bit500nsLF2406255K64K16ch/10bit500nsLF2403252K32K8ch/10bit500nsLF2402252K16K8ch/10bit500nsLF2401252K16K5ch/10bit500nsLC240625

34、64K5K16ch/10bit375ns共一百五十八頁C28x系列(xli)共一百五十八頁TMS320C28X系列芯片(xn pin)的資源配置 TMS320C28X指令周期（ns）片內(nèi)RAM（字）片內(nèi)FLM（字）12bitA/D串行口PWMR28126.6720K16ch216R28116.6720K16ch216F28126.6718K128K16ch216F28116.6718K128K16ch216F28106.6718K64K16ch216F28081018K64K16ch216共一百五十八頁片內(nèi)外(niwi)設(shè)簡介（1）串行通信接口（SCI）標(biāo)準(zhǔn)的通用異步串行口多處理器通信格式：空

35、閑線，地址位串行外設(shè)接口（SPI）高速的同步串口局域網(wǎng)控制器模塊(m kui)（CAN）Controller Area Network，廣泛應(yīng)用于汽車電子控制網(wǎng)絡(luò)（德國Bosch在80年代末提出，1993成為國際標(biāo)準(zhǔn)ISO11898（高速應(yīng)用）和ISO11519（低速應(yīng)用）多主方式的串行通信總線：高的位速率1Mbit/s和高抗電磁干擾性，能檢測出產(chǎn)生的任何錯誤（10km距離50kbit/s）多種物理介質(zhì)（雙絞線、光纖），雙絞線：差分電壓傳送共一百五十八頁片內(nèi)外(niwi)設(shè)簡介（2）I2C總線Inter Integrated-circuit Bus，集成電路間總線或內(nèi)部集成電路總線（兩線）PH

36、ILIPS公司80年代(nindi)開發(fā)，最初用于音頻和視頻設(shè)備特點(diǎn)：簡單性和有效性，支持多主控事件管理模塊（Event Manager）運(yùn)動控制和電機(jī)控制包括：定時器、比較單元、捕獲單元（CAP）、正交編碼脈沖（QEP）電路看門狗定時器（WatchDog）當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入不可預(yù)知的狀態(tài)而造成“死機(jī)”時，產(chǎn)生一個系統(tǒng)復(fù)位操作共一百五十八頁定點(diǎn)(dn din)DSPTMS320C5000系列：C54x和C55x為實(shí)現(xiàn)低功耗、高性能而專門設(shè)計的定點(diǎn)DSP芯片 運(yùn)算速度快，C54x：30532 MIPS，C55x：140800 MIPS優(yōu)化的CPU結(jié)構(gòu)。1個40位的算術(shù)邏輯單元、2個40位的累加器、2個4

37、0位的加法器、1個1717乘法器和40位的桶型移位器，有4條內(nèi)部(nib)總線和2個地址產(chǎn)生器 低功耗，可在3.3V或2.5V、1.8V、甚至1.2V電壓下工作，三個低功耗方式 智能外設(shè)，除標(biāo)準(zhǔn)的串行口和時分復(fù)用串行口外，還含有自動緩沖串行口BSP、多通道緩沖串行口McBSP和外部處理器并行口HPI共一百五十八頁TMS320C54X的資源配置(z yun pi zh) TMS320C54X指令周期（ns）工作電壓（V）片內(nèi)RAM（字）片內(nèi)ROM（字）串行口BSPHPIC54120/255/3.3/3.05K28K2個標(biāo)準(zhǔn)口C54220/255/3.3/3.010K 2K1個TDM口11C543

38、20/253.3/3.010K2K1個TDM口1C54520/253.3/3.06K48K1個標(biāo)準(zhǔn)口11C54620/253.3/3.06K48K1個標(biāo)準(zhǔn)口1C54815/20/253.3/3.032K2K1個TDM口21LC/VC54910/12.5/153.3/2.532K16K1個TDM口21VC5402103.3/1.816K4K21共一百五十八頁TMS320系列部分芯片(xn pin)介紹TMS320C5xRISCC5471集成54xCPU和ARM7TDMI RISC MCU16bitDSP，100MHz時鐘，72K16bit片內(nèi)RAM2K16bit的共享RAM，做為DSP與MCU的

39、接口(ji ku)47.5MHz的MCU，16KB片內(nèi)RAM10/100Mb/s IEEE803.2以太網(wǎng)控制器及UART36個通用I/O接口、2個通用定時器、可編程鎖相環(huán)（PLL）時鐘產(chǎn)生器其它接口共一百五十八頁開放式多媒體應(yīng)用(yngyng)平臺OMAP開放式多媒體應(yīng)用平臺OMAP(Open Multimedia Application Platform)是一種為滿足新一代多媒體信息處理及第三代無線通信應(yīng)用開發(fā)出來的高性能、高集成度嵌入式處理器RISC處理器主要用來實(shí)現(xiàn)對整個系統(tǒng)的控制，包括運(yùn)行操作系統(tǒng)、界面控制、網(wǎng)絡(luò)控制和DSP數(shù)據(jù)處理的控制等；DSP則主要用來實(shí)現(xiàn)各種媒體數(shù)據(jù)的高效處理

40、，包括文本、音頻、視頻等OMAP軟件結(jié)構(gòu)支持(zhch)高級操作系統(tǒng)，通過標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用編程接口(API)支持各種應(yīng)用開發(fā)共一百五十八頁TMS320系列部分(b fen)芯片介紹54xDSP共享RAMMCUTMS320VC5471結(jié)構(gòu)(jigu)示意圖共一百五十八頁共一百五十八頁DSP部分(b fen)共享RAM共一百五十八頁MCU部分(b fen)共一百五十八頁特性C54xC55x功耗（mW/MIPS）0.540.05MIPS30532140800代碼密度變指令長度結(jié)構(gòu)MACs12ALUs12累加器24程序獲取16位32位指令長度固定16位848位可變共一百五十八頁定點(diǎn)(dn din)DSPTMS

41、320C62xTI公司1997年開發(fā)的定點(diǎn)DSP芯片速度快，指令周期為3.3ns，運(yùn)算(yn sun)能力為2400MIPS內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，同時集成有2個乘法器和6個算術(shù)運(yùn)算單元，一個周期內(nèi)可執(zhí)行8條32bit指令使用超長指令集，在一個周期內(nèi)可并行執(zhí)行幾個指令大容量片內(nèi)存儲器（片內(nèi)有512K程序和數(shù)據(jù)存儲器）和大范圍尋址空間多種外設(shè)，4個DMA，2個多通道緩存串口，2個計時器 共一百五十八頁特性C62xC64xMHz1503006001100MIPS120024004800880016位MMACs300600240044008位MMACs30060048008800通信普通特殊目的指令圖像普通特

42、殊目的指令共一百五十八頁浮點(diǎn)DSPTMS320C3x并行浮點(diǎn)處理器275mops, 320Mbyte/s數(shù)據(jù)吞吐量6個高速通訊接口，每個口的最大數(shù)據(jù)吞吐量可達(dá)20Mbyte/s的異步傳輸速率 6個DMA通道實(shí)現(xiàn)了I/O操作(cozu)與CPU操作的并行化 分開的數(shù)據(jù)和地址總線，16G連續(xù)的程序和數(shù)據(jù)存儲空間片內(nèi)分析模塊支持高效的并行處理調(diào)試片內(nèi)程序高速緩沖存儲器共一百五十八頁浮點(diǎn)DSPTMS320C67X 可同時執(zhí)行8條指令，其運(yùn)算能力可達(dá)1G FLOPS 運(yùn)行速度快。指令周期為6ns，峰值(fn zh)運(yùn)算能力為1336 MIPS，對于單精度運(yùn)算可達(dá)1G FLOPS，對于雙精度運(yùn)算可達(dá)250

43、M FLOPS 集成了3232 比特的乘法器，其結(jié)果可為32或64比特 指令集為在TMS320C62x指令集基礎(chǔ)上增加了浮點(diǎn)執(zhí)行能力共一百五十八頁多處理器DSP TMS320C8x多處理器DSP芯片，用于多媒體，視頻圖象，保密和雷達(dá)等。4個并行DSP芯片，可并行和單獨(dú)執(zhí)行，都由高速Cashe和專用數(shù)據(jù)RAM；通過傳輸控制器實(shí)現(xiàn)400M/s的數(shù)據(jù)傳輸；含有32位的RISC主控制器，用以實(shí)現(xiàn)高效C語言和作為操作系統(tǒng)的平臺存儲器Crossbar結(jié)構(gòu)，將50K的SRAM分成小塊，通過Crossbar開關(guān)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)并行訪問，速度高達(dá)4.5GByte/s視頻控制器，用于任何(rnh)捕獲和顯示的組合中 共一

44、百五十八頁共一百五十八頁小結(jié)(xioji)TI公司目前比較(bjio)流行的定點(diǎn)DSP芯片是TMS320C24X、C28X、C54X、 C55X、C62x、C64x等流行的浮點(diǎn)DSP芯片是TMS320C3X、67X等即使是同一系列的DSP芯片，某些芯片也已過時，因而建議不要使用共一百五十八頁第3章 DSP芯片(xn pin)的定點(diǎn)運(yùn)算 共一百五十八頁1 數(shù) 的 定 標(biāo) 在定點(diǎn)DSP芯片中，采用定點(diǎn)數(shù)進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算，其操作數(shù)一般采用整型數(shù)來表示 DSP芯片的數(shù)以2的補(bǔ)碼形式表示 處理各種小數(shù)，數(shù)的定標(biāo)(dn bio) 數(shù)的定標(biāo)有Q表示法和S表示法兩種 16進(jìn)制數(shù)2000h8192，用Q0表示 16

45、進(jìn)制數(shù)2000h0.25，用Q15表示Q后面的數(shù)字表示小數(shù)點(diǎn)后有幾位 對定點(diǎn)數(shù)而言，數(shù)值范圍與精度是一對矛盾，一個變量要想能夠表示比較大的數(shù)值范圍，必須以犧牲精度為代價 正最大值：2（15-Q）-2-Q負(fù)最大值：-2（15-Q）共一百五十八頁浮點(diǎn)數(shù)與定點(diǎn)數(shù)的轉(zhuǎn)換(zhunhun)關(guān)系 浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換(zhunhun)為定點(diǎn)數(shù)定點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù)浮點(diǎn)數(shù) x=0.5，定標(biāo) Q15，則定點(diǎn)數(shù)0.5*32768=16384 Qqx2x(int)*=Qqx-*=2)float(x共一百五十八頁0000000000000100Q0表示(biosh)為8192Q15表示(biosh)為0.25Q表示法16進(jìn)制數(shù)2

46、000H小數(shù)點(diǎn)的位置0000000000000100小數(shù)點(diǎn)的位置符號位共一百五十八頁Q表示S表示十進(jìn)制數(shù)表示范圍Q15S0.15-1X0.9999695Q14S1.14-2X1.9999390Q13S2.13-4X3.9998779Q12S3.12-8X7.9997559Q11S4.11-16X15.9995117Q10S5.10-32X31.9990234Q9S6.9-64X63.9980469Q8S7.8-128X127.9960938Q7S8.7-256X255.9921875Q6S9.6-512X511.9804375Q5S10.5-1024X1023.96875Q4S11.4-204

47、8X2047.9375Q3S12.3-4096X4095.875Q2S13.2-8192X8191.75Q1S14.1-16384X16383.5Q0S15.0-32768X32767共一百五十八頁溢出及處理方法兩種情況：上溢，下溢一般DSP芯片中可設(shè)置溢出保護(hù)功能SSBX OVM ；ST1 OVM1 溢出保護(hù)RSBX OVM ；ST1 OVM0 溢出不保護(hù)32766（ 0111111111111110 b）3 ？符號擴(kuò)展參與運(yùn)算的數(shù)是16位，累加器為32位SSBX SXM ；ST1 SXM1 符號擴(kuò)展模式(msh)RSBX SXM ；ST1 SXM0 符號不擴(kuò)展模式舍入與截尾（乘法運(yùn)算）舍入

48、：將該數(shù)加0.5，之后再將小數(shù)部分去除截尾：直接將小數(shù)部分去除共一百五十八頁2 高級(goj)語言：從浮點(diǎn)到定點(diǎn) 為了DSP程序調(diào)試的方便(fngbin)及模擬定點(diǎn)DSP實(shí)現(xiàn)時的算法性能，在編寫DSP匯編程序之前一般需將高級語言浮點(diǎn)算法改寫為高級語言定點(diǎn)算法 inti;float pi=3.14159;float hamwindow256;for(i=0;i256;i+) hamwindowi=0.54-0.46*cos(2.0*pi*i/255); 共一百五十八頁高級語言(yyn)：從浮點(diǎn)到定點(diǎn) 取整操作(cozu)：i=int(f1);i=int(f1+0.5);先放后縮：f1=(y1+y

49、2)*x;f1=f1/x;共一百五十八頁加法/減法運(yùn)算的C語言(yyn)定點(diǎn)模擬 float x,y,z; z=x+y; 兩個操作數(shù)的定標(biāo)值一樣 如果加法/減法的結(jié)果(ji gu)超出16位的表示范圍，則必須保留32位結(jié)果，以保證運(yùn)算的精度zx+y 共一百五十八頁定點(diǎn)(dn din)加法 int x,y,z; long temp;/*臨時變量*/ tempy(QxQz), 若QxQz z(int)(temp(QzQx), 若QxQz 設(shè)x0.5，y3.1，則浮點(diǎn)運(yùn)算結(jié)果(ji gu)為zx+y0.5+3.13.6; Qx15，Qy13，Qz13，則定點(diǎn)加法為：x16384；y25395; te

50、mp253952)29491; 驗算：z29491/81923.6共一百五十八頁定點(diǎn)(dn din)減法 設(shè)x3.0，y3.1，則浮點(diǎn)運(yùn)算結(jié)果(ji gu)為zx-y3.0-3.1-0.1; Qx13，Qy13，Qz15，則定點(diǎn)減法為： x24576；y25395； temp25395; tempx-temp24576-25395-819; 因為QxQz，故 z(int)(-819Qy，加法結(jié)果(ji gu)z的定標(biāo)值為Qz,則定點(diǎn)加法為：int x，y； long temp，z； tempy(Qx-Qz)，若QxQz ztemp32767; Qx1，Qy0，Qz0，則定點(diǎn)加法為： x3000

51、0；y20000; temp20000135000; 結(jié)果超過(chogu)16位的定點(diǎn)加法 共一百五十八頁乘法運(yùn)算的C語言(yyn)定點(diǎn)模擬 float x,y,z; z = xy;int x,y,z; long temp; temp = (long)x; z = (tempy) (Qx+Qy-Qz); z = xy = =共一百五十八頁定點(diǎn)(dn din)乘法 設(shè)x = 18.4，y = 36.8，則浮點(diǎn)運(yùn)算值為z =18.436.8 = 677.12;Qx = 10，Qy = 9，Qz = 5，所以x = 18841；y = 18841； temp = 18841L; z = (1884

52、1L*18841)(10+9-5) = 354983281L 14 = 21666;因為(yn wi)z的定標(biāo)值為5，故定點(diǎn) z = 21666即為浮點(diǎn)的 z = 21666/32 = 677.06 共一百五十八頁除法運(yùn)算(yn sun)的C語言定點(diǎn)模擬 float x,y,z; z = x/y; int x,y,z; long temp; temp = (long)x; z = (temp(Qz-Qx+Qy)/y; z = x/y = 共一百五十八頁定點(diǎn)(dn din)除法 設(shè)x = 18.4，y = 36.8，浮點(diǎn)運(yùn)算值為z = x/y = 18.4/36.8 = 0.5;Qx = 10，

53、Qy = 9，Qz = 15；所以有x = 18841, y = 18841; temp = (long)18841; z = (18841L(15-10+9)/18841 = 308690944L/18841 = 16384;因為(yn wi)商z的定標(biāo)值為15，所以定點(diǎn)z = 16384即為浮點(diǎn) z = 16384/215= 0.5 共一百五十八頁程序(chngx)變量的Q值確定 程序中參與運(yùn)算(yn sun)的都是變量，那么如何確定浮點(diǎn)程序中變量的Q值呢？ 確定變量的Q值實(shí)際上就是確定變量的動態(tài)范圍某變量的值在-1至1之間，即1，因此n = 0，Q15-n = 15確定變量的絕對值的最大

54、值理論分析法：三角函數(shù)、漢明窗、FIR卷積 統(tǒng)計分析法 （依據(jù)足夠多的采樣值）共一百五十八頁3 DSP定點(diǎn)算術(shù)(sunsh)運(yùn)算 通常的是全部以Q15格式表示的小數(shù)或以Q0格式表示的整數(shù)來工作 定點(diǎn)(dn din)乘法 定點(diǎn)加法 定點(diǎn)除法 共一百五十八頁定點(diǎn)(dn din)乘法 小數(shù)乘小數(shù) Q15Q15Q30 0.5*0.5 = 0.25 0.100000000000000；Q150.100000000000000；Q15 00.010000000000000000000000000000=0.25 ；Q30SSBX FRCT；ST1 FRCT1，乘積自動(zdng)左移1位 LDOP1, 1

55、6, A ；OP1=4000H(0.5/Q15)，累加器A高16位 MPYA OP2 ； OP1=4000H(0.5/Q15)，A高16位與OP2 ；相乘，乘積放入ACC共一百五十八頁定點(diǎn)(dn din)乘法（續(xù)）整數(shù)(zhngsh)乘整數(shù)(zhngsh) Q0Q0 = Q0 17(-5)=-85 0000000000010001=171111111111111011=-5 11111111111111111111111110101011=-85 共一百五十八頁定點(diǎn)(dn din)乘法（續(xù)）混合(hnh)表示法1.50.75 = 1.125 01.10000000000000 = 1.5 ；Q

56、1400.11000000000000 = 0.75 ；Q14 0001.0010000000000000000000000000 = 1.125;Q28 共一百五十八頁SSBX FRCT；ST1 FRCT1，乘積自動左移1位 LDOP1, 16, A ；OP1=6000H(1.5/Q14)，累加器A高16位 MPYA OP2 ； OP1=3000H(0.75/Q14)，A高16位與 ； OP2相乘，乘積放入ACC=2400H, ；1.125/Q13乘的過程(guchng)中可不考慮溢出而只需調(diào)整運(yùn)算中的小數(shù)點(diǎn) 共一百五十八頁定點(diǎn)(dn din)加法 加法運(yùn)算必須用相同的Q點(diǎn)表示 或者允許其結(jié)

57、果(ji gu)有足夠的高位以適應(yīng)位的增長，或者必須準(zhǔn)備解決溢出問題 保留32位結(jié)果 調(diào)整小數(shù)點(diǎn)保留16位結(jié)果 LD OP1, AADD OP2, A共一百五十八頁XXXXXXXXXXXXXX00XXXXXXXXXXXXXX00XXXXXXXXXXXXXX10XXXXXXXXXXXXXX10定點(diǎn)(dn din)加法 無溢出(y ch)有溢出被加數(shù)加數(shù)被加數(shù)加數(shù)共一百五十八頁定點(diǎn)(dn din)加法 XXXXXXXXXXXXXX10XXXXXXXXXXXXXX00XXXXXXXXXXXXXX00XXXXXXXXXXXXXX10可能(knng)溢出可能溢出被加數(shù)加數(shù)被加數(shù)加數(shù)共一百五十八頁定點(diǎn)(d

58、n din)除法 在通用DSP芯片中，一般不提供(tgng)單周期的除法指令，為此必須采用除法子程序來實(shí)現(xiàn) 二進(jìn)制除法是乘法的逆運(yùn)算。乘法包括一系列的移位和加法，而除法可分解為一系列的減法和移位。 共一百五十八頁定點(diǎn)(dn din)除法 00001010 00011000 11110010例如(lr)：1033余10000101000000011 00001010 11101000 11110010得數(shù)為負(fù)，舍去第一次運(yùn)算除數(shù)的最低有效位對齊被除數(shù)的最高有效位共一百五十八頁定點(diǎn)(dn din)除法 00010100 00011000 11111100 00010100 11101000 111

59、11100被除數(shù)左移一次得數(shù)(dsh)為負(fù)，舍去第二次運(yùn)算共一百五十八頁定點(diǎn)(dn din)除法 00101000 11101000 00010000被除數(shù)左移一次得數(shù)(dsh)為正，左移加一 00101000 00011000 00010000 00100001第三次運(yùn)算共一百五十八頁定點(diǎn)(dn din)除法 00100001 00011000 00001001余數(shù)(ysh)商 00100001 11101000 00001001 00010011得數(shù)為正左移加一第四次運(yùn)算共一百五十八頁定點(diǎn)(dn din)除法 00001010 00011000 11110010 00010100 0001

60、1000 11111100 00101000 00011000 00010000 00100001 00011000 00001001舍去舍去左移加一左移加一 00010011余數(shù)(ysh)商共一百五十八頁4非線性運(yùn)算的定點(diǎn)(dn din)快速實(shí)現(xiàn) 非線性運(yùn)算：對數(shù)、開方(ki fng)、指數(shù)、三角函數(shù)等調(diào)用DSP編譯系統(tǒng)的庫函數(shù)，include 查表法 在實(shí)時DSP應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)非線性運(yùn)算，一般都采取適當(dāng)降低運(yùn)算精度來提高程序的運(yùn)算速度。查表法是快速實(shí)現(xiàn)非線性運(yùn)算最常用的方法。 混合法（查表少量運(yùn)算）提高查表法的精度 擴(kuò)大自變量范圍 共一百五十八頁量化的方法(fngf)均勻(jnyn)量化，即線