哈尔滨工业大学：《数字信号处理器》课程教学资源（课件讲义，含实验指导）数字信号处理器原理与应用课程实验指导书，DSPTMS

教材及参考书 (1)TMs320LF240XD$P硬件开发教程,江思敏,机械工业 出版社。 (2)TMS320LF240D$P应用程序设计教程,清源科技,机 械工业出版社。 (3)TMS320c200至列DSP原理及应用,张卫宁,国防工业 出版社 4)DSP技术的发展与应用,彭启宗,高等教育出版社 (5)数字信号处理器技术原理与开发应用,王军宁,高 等教育出版社

教材及参考书 (1) TMS320LF240XDSP硬件开发教程,江思敏,机械工业 出版社。 (2) TMS320LF240XDSP应用程序设计教程,清源科技,机 械工业出版社。 (3)TMS320C2000系列DSP原理及应用,张卫宁,国防工业 出版社 (4) DSP技术的发展与应用,彭启宗,高等教育出版社. (5) 数字信号处理器技术原理与开发应用,王军宁,高 等教育出版社

绪论数字信号处理景①SP)综述 0.1什么是数字信号处理景 数字信号处理( Digital si gna| Processing):信号的 数字化和数字处理。 数字信号处理器—DsP。 过去受集成电路技术和数字化器件发展水平限制,只 限于理论概念的讲授和仿真。 早期一在计算机上仿真,算法实现。 现在一在DSP上实时处理 国内常用DSP一词来指数字信号处理器

绪论 数字信号处理器(DSP)综述 0.1 什么是数字信号处理器 数字信号处理(Digital Signal Processing):信号的 数字化和数字处理。 数字信号处理器——DSP。 过去受集成电路技术和数字化器件发展水平限制，只 限于理论概念的讲授和仿真。 早期－在计算机上仿真，算法实现。 现在－在DSP上实时处理 国内常用DSP一词来指数字信号处理器

DSP最典型的应用—手机,可见DSP的应用市场之大。 在世界众多的DSP厂商中,德州仪器(T|的DSP始终 占有较大的市场份额(百分之60)。 全球每10部手机中就有6部采用T的DSP,每10部手机 中就有8部嵌进T公司的模拟芯片。 PC时代的领袖|ntel 信息时代的领袖—Tl 2000年诺贝尔物理奖T公司杰克-基尔比 0.2DSP与通用计算机、单片机的区别 数字信号处理的运算特点:乘/加,及反复相乘求和 (乘积累加)

DSP最典型的应用——手机，可见DSP的应用市场之大。 在世界众多的DSP厂商中，德州仪器（TI）的DSP始终 占有较大的市场份额（百分之60）。 全球每10部手机中就有6部采用TI的DSP，每10部手机 中就有8部嵌进TI公司的模拟芯片。 PC时代的领袖——Intel 信息时代的领袖——TI 2000年诺贝尔物理奖—TI公司杰克-基尔比 0.2 DSP与通用计算机、单片机的区别 数字信号处理的运算特点：乘/加，及反复相乘求和 （乘积累加）

早期的计算机或微处理器的内部乘法运算是靠加法器 反复移位相加实现的,需要数十个时钟周期。 而DSP设置了硬件乘法/累加器,能在单个指令周期内 完成乘/加运算。 为满足FFT、卷积等数字信号处理的特殊要求,目前 DsP大多在指令系统中设置了“循环寻址”及“位倒 序”寻址指令和其他特殊指令,使得寻址、排序的 速度大大提高。 1024点复数FFT所需时间:微秒量级。 高速数据的传输能力是高速实时处理的关键之一。 (1)新型的DSP设置了单独的DMA总线及其控制器, 在不影响或基本不影响DSP处理速度的情况下,做 并行的数据传送,传送速率可达每秒百兆字节

早期的计算机或微处理器的内部乘法运算是靠加法器 反复移位相加实现的，需要数十个时钟周期。 而DSP设置了硬件乘法/累加器，能在单个指令周期内 完成乘/加运算。 为满足FFT、卷积等数字信号处理的特殊要求，目前 DSP大多在指令系统中设置了 “循环寻址 ” 及 “位倒 序 ”寻址指令和其他特殊指令，使得寻址、排序 的 速度大大提高。 1024点复数FFT所需时间:微秒量级。 高速数据的传输能力是高速实时处理的关键之一。 （1）新型的DSP设置了单独的DMA总线及其控制器 ， 在不影响或基本不影响DSP处理速度的情况下，做 并行的数据传送，传送速率可达每秒百兆字节

(2)DSP还在指令并行、功能单元并行、多总线、时 钟频率提高等方面不断创新和改进。 (3)DsP是专为数字信号处理所设计的。与PC机相比, 体积小、成本低。且易于开发,易于实现嵌入式 和便携式应用。 所以,DSP在內部功能单元并行、多DSP核并行、多总 线、功耗小方面尤为突出; 通用微机(PC机)、单片机不适于用在高速数字信号 处理领域中。 通用计算机(PC机): 在大容量內存、大规模多级高速缓存、极高的主频和 复杂的管理调度算法方面表现明显

（2） DSP还在指令并行、功能单元并行、多总线、时 钟频率提高等方面不断创新和改进。 （3） DSP是专为数字信号处理所设计的。与PC机相比， 体积小、成本低。且易于开发，易于实现嵌入式 和便携式应用。 所以，DSP在内部功能单元并行、多DSP核并行、多总 线、功耗小方面尤为突出； 通用微机（PC机）、单片机不适于用在高速数字信号 处理领域中。 通用计算机（PC机）： 在大容量内存、大规模多级高速缓存、极高的主频和 复杂的管理调度算法方面表现明显

例如,奔腾PC机,目前主频已达3.2GHz,主内存1GB 它将许多大中型计算机上出现的技术应用到了芯片 内部。 采用: (1)超标量流水线结构 (2)层次化多级高速缓存 (3)实现动态执行技术和分支预测功能,大大提高指 令运行的并行度,使奔腾PC机的运行速度大大提高

例如，奔腾PC机，目前主频已达3.2GHz，主内存1GB。 它将许多大中型计算机上出现的技术应用到了芯片 内部。 采用: (1)超标量流水线结构 (2)层次化多级高速缓存 (3)实现动态执行技术和分支预测功能，大大提高指 令运行的并行度，使奔腾PC机的运行速度大大提高

PC机的设计目的: (1)“通用”计算,方便使用,所以,它有大容量内存、 复杂的指令集和操作系统。 2)体系结构对特殊类型的数据结构只能提供通用的 寻址操作,而DSP有专门的简捷寻址机构和辅助硬 件来快速完成

PC机的设计目的： (1)“通用”计算，方便使用，所以，它有大容量内存、 复杂的指令集和操作系统。 (2) 体系结构对特殊类型的数据结构只能提供通用的 寻址操作，而DSP有专门的简捷寻址机构和辅助硬 件来快速完成

PC机通常不能高效地完成许多基本的数字处理运算。 例如,乘法累加,矢量旋转,三角函数等。 许多DSP有很好的并行性,但在单处理机系统中不能有 效地利用,例如神经网络、基本神经元。 单片机: (1)为低成本控制领域而设计和开发的。位控能力强, 1/接口种类繁多,在片上外设和控制功能丰富、价 格低、使用方便占有一定的优势,但处理速度较慢。 (2)D$P具有高速并行结构及指令,而单片机没有。 DsP处理的算法的复杂度和大的数据处理流量更是单 片机不可企及的

PC机通常不能高效地完成许多基本的数字处理运算。 例如，乘法累加，矢量旋转，三角函数等。 许多DSP有很好的并行性，但在单处理机系统中不能有 效地利用，例如神经网络、基本神经元。 单片机： （1）为低成本控制领域而设计和开发的。位控能力强， I/O接口种类繁多，在片上外设和控制功能丰富、价 格低、使用方便占有一定的优势，但处理速度较慢。 （2）DSP具有高速并行结构及指令，而单片机没有。 DSP处理的算法的复杂度和大的数据处理流量更是单 片机不可企及的

三者各有所长,技术的发展使得DSP、通用计算机、单 片机相互借鉴对方的优点,互相取长补短。 现在,P机及部分单片机内部都有硬件乘法器 单片机内部也有了通用计算机和DSP内部才有的流水线 作业(但规模小些) 而DSP内部也有了一定规模的高速缓存。 吸收lnte的嵌入式系统芯片和系统软件的优点。有的 DsP内部集成了高速运行的的DSP内核及控制功能丰 富的嵌入式处理器内核。例如,内部集成有T公司 的54XcPU内核和ARM公司的ARM7TDME内核的DSP, 既具有高速的数据处理能力,又有各种类型的外设

三者各有所长，技术的发展使得DSP、通用计算机、单 片机相互借鉴对方的优点，互相取长补短。 现在，PC机及部分单片机内部都有硬件乘法器 单片机内部也有了通用计算机和DSP内部才有的流水线 作业（但规模小些） 而DSP内部也有了一定规模的高速缓存。 吸收Intel的嵌入式系统芯片和系统软件的优点。有的 DSP内部集成了高速运行的的DSP内核及控制功能丰 富的嵌入式处理器内核。例如，内部集成有TI公司 的C54xCPU内核和ARM公司的ARM7TDMIE内核的DSP， 既具有高速的数据处理能力，又有各种类型的外设

接口和位控能力,大大拓宽DSP在控制领域的应用。 DSP在注重高速的同时,也在发展自己的低价位控制 芯片。 美国 Cygna|公司的8051F0208位单片机,内部采用 流水线结构,大部分指令的完成时间为1或2个时钟 周期,峰值处理能力为25M|PS。片上集成有8通道 AD,两路D/A,两路电压比较器,内置温度传感器、 定时器、可编程数字交叉开关和64个通用/0口、电 源监测、看门狗、多种类型的串行总线(两个UART SP|等)

接口和位控能力，大大拓宽DSP在控制领域的应用。 DSP在注重高速的同时，也在发展自己的低价位控制 芯片。 美国Cygnal公司的C8051F020 8位单片机，内部采用 流水线结构，大部分指令的完成时间为1或2个时钟 周期，峰值处理能力为25MIPS。片上集成有8通道 A/D，两路D/A，两路电压比较器，内置温度传感器、 定时器、可编程数字交叉开关和64个通用I/O口、电 源监测、看门狗、多种类型的串行总线（两个UART、 SPI等）