數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)技術(shù)及應(yīng)用：第一章 DSP概述

2022/10/222010(C)DSPTechnologyCenterofJLU1第一章DSP概述數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)技術(shù)及應(yīng)用2022/10/222010(C)DSPTechnologyCenterofJLU2主要內(nèi)容DSP主要特點(diǎn)

DSP分類與性能評(píng)價(jià)

DSP基本結(jié)構(gòu)和特征小結(jié)2022/10/222010(C)DSPTechnologyCenterofJLU3在一個(gè)指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法程序和數(shù)據(jù)空間分開，可以同時(shí)訪問指令和數(shù)據(jù)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(shí)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(gè)硬件地址產(chǎn)生器可以并行執(zhí)行多個(gè)操作支持流水線操作，使取指、譯碼和執(zhí)行操作可以重疊執(zhí)行DSP芯片主要特點(diǎn)2022/10/222010(C)DSPTechnologyCenterofJLU4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)：成本較高高頻時(shí)鐘的高頻干擾功率消耗較大等軟件代價(jià)較大DSP的優(yōu)缺點(diǎn)2022/10/222010(C)DSPTechnologyCenterofJLU5通用專用定點(diǎn)（Fixed）浮點(diǎn)（Floating）按基礎(chǔ)特性：按數(shù)據(jù)格式：按用途：一致性（兼容性）靜態(tài)DSP分類2022/10/222010(C)DSPTechnologyCenterofJLU6運(yùn)算速度DSP芯片的價(jià)格DSP芯片的硬件資源DSP芯片的運(yùn)算精度DSP芯片的開發(fā)工具DSP芯片的功耗其它：DSP的性能指標(biāo)2022/10/222010(C)DSPTechnologyCenterofJLU7DSP芯片的運(yùn)算速度指令周期：即執(zhí)行一條指令所需的時(shí)間MAC時(shí)間：即一次乘法加上一次加法的時(shí)間FFT執(zhí)行時(shí)間：即運(yùn)行一個(gè)N點(diǎn)FFT程序所需的時(shí)間MIPS：即每秒執(zhí)行百萬條指令MOPS：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2022/10/222010(C)DSPTechnologyCenterofJLU8價(jià)格商業(yè)級(jí)：一般應(yīng)用；適用于實(shí)驗(yàn)室等環(huán)境較好場合；工業(yè)級(jí)：可靠性好；適用于工業(yè)現(xiàn)場等環(huán)境惡劣場合；軍品：可靠性高；適用于各種惡劣場合；宇航級(jí)：可靠性很高；適用于特殊場合；2022/10/222010(C)DSPTechnologyCenterofJLU9硬件資源

內(nèi)存：RAM、ROM、Flash等寄存器：通用、特殊功能I/O數(shù)量：單向、雙向?qū)ぶ纺芰Γ褐苯印㈤g接定時(shí)器、計(jì)數(shù)器：通訊接口：內(nèi)置功能單元：A/D、D/A等2022/10/222010(C)DSPTechnologyCenterofJLU10運(yùn)算精度CALU：寄存器：硬件乘法器：片內(nèi)RAM：開發(fā)工具功耗2022/10/222010(C)DSPTechnologyCenterofJLU11其它封裝的形式：質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：供貨情況：生命周期：2022/10/222006(C)DSPTechnologyCenterofJLU12DSP芯片的基本結(jié)構(gòu)哈佛結(jié)構(gòu)流水線操作專用的硬件乘法器特殊的DSP指令快速的指令周期

DSP芯片的基本結(jié)構(gòu)和特征2022/10/222006(C)DSPTechnologyCenterofJLU13CPU存儲(chǔ)器ABDB

馮諾依曼結(jié)構(gòu)

目的：Y(n)=∑X(i)×A(i)2022/10/222006(C)DSPTechnologyCenterofJLU14

哈佛結(jié)構(gòu)

程序存儲(chǔ)器CPU數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器PABDABPBDB2022/10/222006(C)DSPTechnologyCenterofJLU15

改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)

CPU程序存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器DBPBPABDAB2022/10/222006(C)DSPTechnologyCenterofJLU16

指令流水線2022/10/222006(C)DSPTechnologyCenterofJLU17在通用的微處理器中，乘法指令是由一系列加法來實(shí)現(xiàn)的，故需許多個(gè)指令周期來完成DSP具有專用的硬件乘法器，乘法可在一個(gè)指令周期內(nèi)完成專用的硬件乘法器2022/10/222006(C)DSPTechnologyCenterofJLU18

乘加(MAC)單元的細(xì)節(jié)MAC*AR2+,*AR3+,AMPYADDMbusaccAaccBA

B

0DCPATDAs/us/uFRCT2022/10/222006(C)DSPTechnologyCenterofJLU19TMS320C2xxC28X系列處理能力強(qiáng)（32bit），指令周期為6.67ns片內(nèi)含有較大的內(nèi)存（20KB）和閃存（128KB）成本低（$9～15）功耗低。內(nèi)核1.8V，外圍3.3V12bit/16ch的A/D轉(zhuǎn)換器較多的并行口（56）及多種接口設(shè)計(jì)（CAN、SCI、SPI等）TMS320系列部分芯片介紹2022/10/222006(C)DSPTechnologyCenterofJLU20TMS320C28X指令周期（ns）片內(nèi)RAM（字）片內(nèi)FLM（字）12bitA/D串行口PWMR28126.6720K16ch216R28116.6720K16ch216F28126.6718K128K16ch216F28116.6718K128K16ch216F28106.6718K64K16ch2