第2章 高速數(shù)字信號處理概述

1、第二章第二章 數(shù)字信號處理技術(shù)概述數(shù)字信號處理技術(shù)概述2.1 數(shù)字信號處理器的特點數(shù)字信號處理器的特點 2.2 數(shù)字信號處理器的應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)字信號處理器的應(yīng)用領(lǐng)域 2.3 數(shù)字信號處理器的選擇和發(fā)展數(shù)字信號處理器的選擇和發(fā)展 2.4 數(shù)字信號處理系統(tǒng)的構(gòu)成數(shù)字信號處理系統(tǒng)的構(gòu)成 2.5 數(shù)字信號處理系統(tǒng)的設(shè)計數(shù)字信號處理系統(tǒng)的設(shè)計 2.1 數(shù)字信號處理器的特點數(shù)字信號處理器的特點 高速實時數(shù)字信號處理技術(shù)的核心和標(biāo)志是數(shù)字信號處理器(DSP)。自第一個DSP（TI的TMS32010）問世以來，處理器技術(shù)水平得到了十分迅速的提高，而快速付立葉變換等實用算法的提出促進了專門實現(xiàn)數(shù)字信號處理的一類微處

2、理器的分化和發(fā)展。數(shù)字信號處理有別于普通的科學(xué)計算與分析。它強調(diào)運算處理的高速實時性，因此DSP除了具備普通微處理器所強調(diào)的高速運算和控制功能外，針對高速實時數(shù)字信號處理，在處理器結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、指令流程上做了很大的改動，其結(jié)構(gòu)特點如下： DSP普遍采用了數(shù)據(jù)總線和程序總線分離的哈佛結(jié)構(gòu)及改進的哈佛結(jié)構(gòu)，比傳統(tǒng)處理器的馮諾依曼結(jié)構(gòu)有更高的指令執(zhí)行速度； DSP大多采用流水技術(shù)，即每條指令都由片內(nèi)多個功能單元分別完成取指、譯碼、取數(shù)、執(zhí)行等多個步驟，從而在不提高時鐘頻率的條件下減少了每條指令的執(zhí)行時間； 片內(nèi)有多條總線可以同時進行取指令和多個數(shù)據(jù)存取操作，并且有輔助寄存器用于尋址，它們可以在尋址

3、訪問前或訪問后自動修改內(nèi)容，以指向下一個要訪問的地址； 針對濾波、相關(guān)、矩陣運算等需要大量乘法累加運算的特點，DSP大都配有獨立的乘法器和加法器，使得同一時鐘周期內(nèi)可以完成相乘、累加兩個運算，許多DSP可以同時進行乘、加、減運算，大大加快了FFT的蝶形運算速度； 圖2.1 馮諾依曼結(jié)構(gòu)圖2.2 哈佛結(jié)構(gòu)及改進的哈佛結(jié)構(gòu) 許多DSP帶有DMA通道控制器，以及串行通信口等，配合片內(nèi)多總線結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)塊傳送速度大大提高； 配有中斷處理器和定時控制器，可以很方便地構(gòu)成一個小規(guī)模系統(tǒng)； 具有軟、硬件等待功能，能與各種存儲器接口。 數(shù)字信號處理器（DSP）、通用微處理器（MPU）、微控制器（MCU）三者的區(qū)

4、別在于：DSP面向高性能、重復(fù)性、數(shù)值運算密集型的高速實時處理；MPU大量應(yīng)用于計算機；MCU則適用于以控制為主的處理過程。 DSP本身具有以下功能，支持其高速實時數(shù)字信號處理應(yīng)用：單指令周期的乘、加操作；特殊的高速尋址方式，可以在其它操作進行的同時完成地址寄存器指針的修改，并具有循環(huán)尋址、位反序?qū)ぶ饭δ堋Ｑh(huán)尋址用于FIR濾波器，可以省去相當(dāng)于遲延線功能的大量數(shù)據(jù)移動，用于FFT則可以緊湊地存放旋轉(zhuǎn)因子表；位反序利于FFT的快速完成；針對高速實時處理所設(shè)計的存儲器接口，能在單指令時間內(nèi)完成多次存儲器或I/O設(shè)備訪問；專門的指令流控制，具有無附加開銷的循環(huán)功能以及延遲跳轉(zhuǎn)（相當(dāng)于預(yù)跳轉(zhuǎn)）指令；

5、專門的指令集和較長的指令字，一個指令字同時控制片內(nèi)多個功能單元的操作；單片系統(tǒng)，易于小型化設(shè)計；低功耗，一般為 0.54W，采用低功耗技術(shù)的DSP只有 0.1W，可用電池供電如TI的TMS320C54X系列，對嵌入式系統(tǒng)很適合；而新型MPU，如 Pentium等功耗達2050W。 因此，DSP的運算速度要高得多，以FFT、相關(guān)為例，高性能DSP不僅處理速度是MPU的410倍，而且可以流水無間斷地完成數(shù)據(jù)的高速實時輸入輸出。 DSP結(jié)構(gòu)相對單一，普遍采用匯編語言編程，其任務(wù)完成時間的可預(yù)測性比結(jié)構(gòu)和指令復(fù)雜（超標(biāo)量指令）、嚴(yán)重依賴于編譯系統(tǒng)的MPU強得多。以一個FIR濾波器實現(xiàn)為例，每輸入一個數(shù)

6、據(jù)，對應(yīng)每階濾波器系數(shù)需要一次乘、一次加、一次取指、二次取數(shù)，有時還需要專門的數(shù)據(jù)移動操作，DSP可以單周期完成乘加并行操作以及34次數(shù)據(jù)存取操作，而普通MPU至少需要4個指令周期，因此，在相同的指令周期和片內(nèi)指令緩存條件下，DSP是MPU運算速度的4倍以上。 正是基于DSP的這些優(yōu)勢，在新推出的高性能通用微處理器（如 Pentium MMX、Pentium、Pentium 4等）片內(nèi)已經(jīng)融入了 DSP的功能，而以這種通用微處理器構(gòu)成的計算機在網(wǎng)絡(luò)通信、語音圖像處理、高速實時數(shù)據(jù)分析等方面的效率大大提高。 不同類型DSP適用于不同場合。早先DSP都是定點的，可以勝任大多數(shù)數(shù)字信號處理應(yīng)用，但在

7、某些場合，如雷達、聲納信號處理中，數(shù)據(jù)的動態(tài)范圍很大，按定點處理會發(fā)生數(shù)據(jù)溢出或下溢出，嚴(yán)重時處理無法進行。如果用移位定標(biāo)或用定點模擬浮點運算，程序執(zhí)行速度將大大降低。浮點DSP的出現(xiàn)解決了這些問題，它拓展了數(shù)據(jù)動態(tài)范圍，常見的16bit定點DSP動態(tài)范圍僅96dB，每增加1bit，動態(tài)范圍只增加6dB；而32bit浮點數(shù)據(jù)的動態(tài)范圍為1536dB。浮點DSP的處理性能在許多情況下要比定點DSP高得多。得益于VLSI技術(shù)，32位浮點DSP在各項指標(biāo)上都遠好于定點DSP，它可以完成32位定點運算，具備更大的存儲訪問空間，而且最新發(fā)展的并行DSP大都采用浮點格式，還有一點就是高級語言（如C語言）編

8、譯器主要面向浮點DSP，這使得普通計算機上的源碼程序可以移植到DSP設(shè)計中而無需大的修改。 目前DSP峰值運算能力達每秒24億次，但相對于所要求的每秒幾百億、上千億次運算來說仍遠遠不夠。而且VLSI技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)受到開關(guān)速度極限的限制，提高DSP主頻所遇到的難度和付出的成本越來越大，單處理器性能的提高空間受到限制，為此，引入了并行處理技術(shù)。其實在許多DSP的多級流水處理、相乘累加同時進行等功能中已經(jīng)融入了片內(nèi)并行技術(shù)，TMS320C6X進一步發(fā)展了超長指令字（VLIW）和多流水線技術(shù)。在每條長達256bit的指令字中規(guī)定了多條流水線、多個處理單元的并行操作。DSP并行技術(shù)的主流則是向片外片間并

9、行發(fā)展，因為這種并行可以不受限制地擴大并行規(guī)模。以TMS320C4X和ADSP2106X為代表的并行DSP為用戶提供了設(shè)計大規(guī)模并行系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)，它們都提供了6個通信（鏈路）口，并為共享總線系統(tǒng)的設(shè)計提供了相應(yīng)的總線控制信號線，可以組成松耦合的分布式并行系統(tǒng)和緊耦合的總線共享式并行系統(tǒng)。 2.2 數(shù)字信號處理器的應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)字信號處理器的應(yīng)用領(lǐng)域 隨著DSP性能的迅速提高和成本價格的大幅度下降，DSP的應(yīng)用范圍不斷擴大，成為當(dāng)前產(chǎn)量和銷售量增長最快的電子產(chǎn)品之一。DSP應(yīng)用幾乎遍及整個電子領(lǐng)域，常見的典型應(yīng)用有： 1通用數(shù)字信號處理通用數(shù)字信號處理 數(shù)字濾波、卷積、相關(guān)、FFT、希爾伯特變換、

10、自適應(yīng)濾波、窗函數(shù)、波形發(fā)生等。 2通信通信 高速調(diào)制解調(diào)器、編譯碼器、自適應(yīng)均衡器、傳真、程控交換機、蜂窩移動電話、數(shù)字基站、回音消除、噪聲抑制、電視會議、保密通信、衛(wèi)星通信、TDMA/FDMA/CDMA等各種通信制式。隨著互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展，DSP又在網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)、信息轉(zhuǎn)發(fā)、IP電話等新領(lǐng)域扮演著重要角色，而軟件無線電的提出和發(fā)展進一步增強了DSP在無線通信領(lǐng)域的作用。 3語音處理語音處理 語音識別、合成、矢量編碼、語音信箱。 4圖形圖像處理圖形圖像處理 三維圖像變換、模式識別、圖像增強、動畫、電子出版、電子地圖等。 5自動控制自動控制 磁盤、光盤、打印機伺服控制、發(fā)動機控制。 6儀器儀表

11、儀器儀表 測量數(shù)據(jù)譜分析、自動監(jiān)測及分析、暫態(tài)分析、勘探、模擬試驗。 7醫(yī)學(xué)電子醫(yī)學(xué)電子 助聽器、CT掃描、超聲波、心腦電圖、核磁共振、醫(yī)療監(jiān)護等。 8軍事與尖端科技軍事與尖端科技 雷達和聲納信號處理、雷達成像、自適應(yīng)波束合成、陣列天線信號處理、導(dǎo)彈制導(dǎo)火控系統(tǒng)、戰(zhàn)場C3I系統(tǒng)、導(dǎo)航、全球定位GPS、目標(biāo)搜索跟蹤、尖端武器試驗、航空航天試驗、宇宙飛船、偵察衛(wèi)星。 9計算機與工作站計算機與工作站 陣列處理機、計算加速卡、圖形加速卡、多媒體計算機。 10消費電子消費電子 數(shù)字電視、高清晰度電視、圖像聲音壓縮解壓器、VCDDVDCD播放機、電子玩具、游戲機、數(shù)字留言應(yīng)答機、汽車電子裝置、音響合成、住

12、宅電子安全系統(tǒng)、家電電腦控制裝置。2.3 DSP的選擇和發(fā)展的選擇和發(fā)展 DSP的應(yīng)用范圍十分廣闊，不同的應(yīng)用領(lǐng)域和不同的性能需要不同類型的DSP。在軍事和尖端科技領(lǐng)域，對性能因素的考慮遠遠高于對成本等因素的考慮，因而這一應(yīng)用領(lǐng)域總是集中體現(xiàn)了當(dāng)今最先進的DSP發(fā)展水平。而在廣闊的民用產(chǎn)品設(shè)計中，成本和性能同樣重要，例如定點DSP的成本遠低于浮點DSP，通信、語音、圖像處理往往采用定點DSP就可以滿足要求。定點DSP功耗也較低，一般在 0.51.5W，其低電壓（2.5V、3.3V）型僅 200mw以下，而且在休眠模式下（Power down或Sleep）功耗更低。浮點 DSP由于片內(nèi)集成度、運

13、算復(fù)雜性較高，功耗是定點DSP的35倍。因而過去和現(xiàn)在定點DSP在應(yīng)用廣泛性上占主導(dǎo)地位。但隨著VLSI技術(shù)的發(fā)展，決定芯片生產(chǎn)成本的因素中，生產(chǎn)批量的大小起著越來越大的作用，盡管浮點DSP的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、集成度很 高，如果它能獲得市場的承認(rèn)而得到廣泛應(yīng)用，其價格會大幅度下降。 另外，各種DSP面向不同應(yīng)用領(lǐng)域，有其各自的結(jié) 構(gòu) 和 功 能 特 點 。 以 T M S 3 2 0 系 列 為 例 ，TMS320F240適合于電機控制，TMS320C54X適合于通信及語音處理，TMS320C80則面向多媒體應(yīng)用，雷達、聲納信號處理所需要的大動態(tài)范圍和高速實時處理需要TMS320C4XC67X這樣的高

14、性能或并行DSP。 綜合起來，選擇合適的DSP所應(yīng)考慮的主要方面有： 性能指標(biāo)； 指令速度MIPS或運算速度MFLOPS，考慮是否必須多片并行處理。高速實時信號處理要求DSP處理系統(tǒng)必須在限定時間內(nèi)完成任務(wù)，或者在允許的輸出輸入響應(yīng)遲延范圍內(nèi)，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入輸出吞吐率必須達到一定速度。 精度和動態(tài)范圍。數(shù)據(jù)字寬、定點浮點； 是否具備本應(yīng)用所需要的某些特殊功能。如串行通信口、片內(nèi)語音處理功能、片內(nèi)AD或DA集成、與特定外部設(shè)備接口等等； 價格成本。不單指芯片本身價格，還包括必需的外部配套器件成本； 體積。同樣包括了構(gòu)成最小系統(tǒng)的電路尺寸； 功耗。是否有低功耗（3.3 V2.5 V）型號，能否電池

15、供電； 應(yīng)用開發(fā)時間周期。應(yīng)具備完善的開發(fā)調(diào)試工具，DSP本身易學(xué)易用； 型號延續(xù)性。產(chǎn)品有較好的應(yīng)用前景，或者未來有兼容替代型號，這要求生產(chǎn)廠家有相當(dāng)實力，能在芯片生產(chǎn)或開發(fā)調(diào)試系統(tǒng)上得到其它廠商的支持。 當(dāng)選擇一種DSP滿足上述要求后，還應(yīng)選擇更具體的類型，如速度、工作溫度范圍、封裝等等。許多DSP都提供了具備片內(nèi)ROM型的產(chǎn)品，片內(nèi)ROM可以將定型的程序代碼固化到DSP片內(nèi)，從而減少了系統(tǒng)的體積、功耗、電磁輻射干擾，速度也有所提高，當(dāng)大批量生產(chǎn)時可降低成本。但這種ROM幾乎都是一次性寫入的，而且需要由廠家專門制作，其批量起點高（萬片），帶來了很大的資金投入和生產(chǎn)風(fēng)險，因此對普通使用者，這

16、些ROM是無用的。有些 DSP如 TM320C31C40，其片內(nèi)有少量 ROM固化為加電引導(dǎo)程序，供各種加載模式下自動調(diào)用。有些 DSP如 TM320F206，其片內(nèi)則有FLASH。 DSP處理系統(tǒng)中除了DSP外，另外的不可缺器件就 是 存 儲 器 ， 一 個 獨 立 系 統(tǒng) 必 須 有 E P R O M 、EEPROM、FLASH、SSD（固態(tài)盤）等非易失性存儲器來存放程序、初始化數(shù)據(jù)、表格等，為了采用低成本、小體積的存儲器，就要選用那些帶有8bit字節(jié)方式加載功能的DSP，如 TMS320C31等，而 TM320C30則必須用32 bit的存儲加載。當(dāng)DSP的片內(nèi)存儲器不夠使用時，有必要

17、采用可讀寫的片外存儲器，SRAM速度高，與DSP連接簡單，能被DSP全速訪問（無等待），但成本高、容量小、體積大，DRAM則與SRAM完全相反。為了克服DRAM必須刷新所帶來的不利影響，已經(jīng)有一種帶一頁SRAM緩存的增強型DRAM（EDRAM），除了DSP訪問跨頁時需要插入等待周期外，大多數(shù)情況下，EDRAM幾乎與SRAM的性能一樣，但容量大得多，而且DSP無須考慮對EDRAM中DRAM的刷新。 同一型號DSP有多種速度級別、工作溫度和封裝形式，而且價格與其購買量關(guān)系很大。DSP集成度和性能呈加速增長勢頭，更新?lián)Q代速度越來越快。采用主流產(chǎn)品和兼容性有保證的型號很重要。DSP的發(fā)展趨勢：一是采用

18、低壓（3.3 V/2.5V/1.8V/1.5V/1.2V），可以大大減少系統(tǒng)功耗，降低散熱要求；二是采用越來越密集的封裝形式，從DIPPGAPLCCQFP TQFPBGA，管腳間距越來越小，對電路板設(shè)計、制作、器件安裝的要求越來越高。DSP另一大趨勢是軟件化，未來DSP需要“單片系統(tǒng)”，即在一個芯片上包括了處理控制單元、存儲器、輸入輸出設(shè)備甚至 A/D、 D/A等模擬器件，并且包括處理單元在內(nèi)的各功能塊都具有可重定義特性，這些系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計將更多地側(cè)重于軟件編程，這種基于軟件的DSP設(shè)計方法將降低設(shè)計難度，提高設(shè)計效率。 電子系統(tǒng)向軟件化方向發(fā)展的一個實例是軟件無線電的應(yīng)用。目前無線通信領(lǐng)域

19、存在著以下主要矛盾：新的通信體制和“標(biāo)準(zhǔn)”不斷提出，通信產(chǎn)品生存周期縮短、開發(fā)費用上升；各種通信體制并存，對多種體制間互聯(lián)要求日趨強列；頻帶更加擁擠，要求更高的頻帶利用率和抗干擾能力。軟件無線電將盡可能多的把無線及個人通信功能用軟件實現(xiàn)，以可編程的通用DSP和可編程邏輯器件（FPGA）取代專用電路，使系統(tǒng)中硬件含量進一步下降，從而提高了設(shè)計的靈活性、兼容性和可升級能力，解決了上述矛盾。軟件無線電需要有強大處理能力的硬件平臺作支持，在此平臺上運行不同軟件就能支持多種通信體制，同時將傳統(tǒng)通信系統(tǒng)中前端處理的專用硬件用可編程器件替代，大大增強了系統(tǒng)的兼容性和可升級能力，而性能迅速提高的DSP技術(shù)可以

20、滿足這一要求，而且并行浮點DSP適合通信領(lǐng)域日益復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理所要求的高精度、大動態(tài)范圍、大運算量，在未來將取代更多的定點DSP。2.4 DSP系統(tǒng)的構(gòu)成系統(tǒng)的構(gòu)成 圖2.3的輸入信號可以是電信號、聲音信號、物理信號、化學(xué)信號、連續(xù)信號、數(shù)字信號、強信號、弱信號。在前向通道中，首先通過傳感器將各種信號轉(zhuǎn)化為一定幅值的電信號，再將這些信號進行帶限濾波，然后通過 AD或 VF變換將信號變換成為數(shù)字比特流。根據(jù)仙農(nóng)抽樣定理，為保持信息的不丟失，抽樣頻率至少必須是輸人帶限信號最小頻率的2倍。當(dāng)然，對特殊的信號可能有特殊的要求，如正弦信號一般須在一個周期內(nèi)采用3個點以上。 DSP芯片系統(tǒng)可能由一個DSP

21、及外圍總線組成，也可能由多個DSP組成，這完全取決于DSP處理的要求。DSP芯片圖圖2.3 DSP系統(tǒng)的構(gòu)成系統(tǒng)的構(gòu)成 系統(tǒng)的主要任務(wù)是將前向通道輸出的信號按照一定的算法進行處理，然后將處理的結(jié)果以數(shù)據(jù)流的形式輸出給后向通道。后向通道主要由DA、FV、平滑濾波器及功率放大等部分組成，如圖2.3所示。 另外，大多數(shù)系統(tǒng)還有通信（串行、并行）、人機接口等部分。系統(tǒng)還可能通過COMPACT PCI、PCI、ISA、VXI等總線插在計算機上工作，或通過 3xBUS總線等組成緊湊型的控制系統(tǒng)，甚至還可以通過現(xiàn)場總線將整個系統(tǒng)作為整個現(xiàn)場系統(tǒng)中的一個節(jié)點。整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運行主要依靠正確的邏輯控制電路設(shè)計。

22、系統(tǒng)中的這些部分都將在后面詳細闡述。必須指出，上面給出的DSP系統(tǒng)是一個相對完備的DSP系統(tǒng)，但并不是所有的DSP系統(tǒng)都必須具有上述系統(tǒng)上的所有部件。如頻譜分析中輸出的不是連續(xù)的波形而是離散的頻譜分析等。而在很多場合輸入信號本身可能已經(jīng)是數(shù)字信號，因此根本不必有前向通道環(huán)節(jié)。2.5 DSP系統(tǒng)的設(shè)計系統(tǒng)的設(shè)計 一、總體方案設(shè)計一、總體方案設(shè)計 現(xiàn)對圖2.4所列各步驟作一簡要說明。 在進行DSP系統(tǒng)設(shè)計之前，首先要明確設(shè)計任務(wù)，給出設(shè)計任務(wù)書。在設(shè)計任務(wù)書中，應(yīng)該將系統(tǒng)要達到的功能描述準(zhǔn)確、清楚。描述的方式可以是人工語言，也可以是流程圖或算法描述。在此之后應(yīng)該把設(shè)計任務(wù)書轉(zhuǎn)化為量化的技術(shù)指標(biāo)。結(jié)

23、合DSP系統(tǒng)的設(shè)計，這些技術(shù)指標(biāo)主要包括：圖圖2.4 DSP總體設(shè)計框圖總體設(shè)計框圖 由信號的頻率決定的系統(tǒng)采樣頻率。 由采樣頻率完成任務(wù)書最復(fù)雜的算法所需最大時間及系統(tǒng)對高速實時程度的要求判斷系統(tǒng)能否完成工作。 由數(shù)據(jù)量及程序的長短決定片內(nèi)RAM的容量，是否需要擴展片外RAM及片外RAM容量。 由系統(tǒng)所要求的精度決定是16位還是32位，是定點還是浮點運算。 根據(jù)系統(tǒng)是計算用還是控制用來決定對輸入輸出端口的要求。在一些特殊的控制場合還有一些專門的芯片可供選用。 如電機控制領(lǐng)域很適合用TMS320C2XX系列，因為它上面集成了2路AD輸入，6路PWM輸出及強大的人機接口。 由上述的一些技術(shù)指標(biāo)，

24、大致可以確定應(yīng)該選用的DSP芯片的型號。在確定DSP芯片選型之后，應(yīng)當(dāng)先進行系統(tǒng)的總體設(shè)計。首先采用高級語言或Matlab等對算法進行仿真，確定最佳算法并初步確定參數(shù)，對系統(tǒng)中的哪些功能用軟件來實現(xiàn)，哪些功能用硬件實現(xiàn)進行初步的分工，如FFT，F(xiàn)IR等是否需要用專用芯片來實現(xiàn)等。 二、軟件設(shè)計二、軟件設(shè)計 1、DSP軟件編程的特點軟件編程的特點 在此對軟件開發(fā)流程做簡單的介紹。 與計算機的匯編語言比起來，由于 TI公司匯編語言的指令系統(tǒng)比計算機匯編語言的指令系統(tǒng)要簡單一些，而且由于有許多專門為數(shù)字信號處理而設(shè)計的指令，因此是比較容易掌握并運用于數(shù)字信號處理的編程中的。 與高級語言比起來，使用D

25、SP匯編語言的用戶一定要熟悉DSP芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。尤其是在多DSP并行處理的場合，或在便攜電話、磁盤驅(qū)動器等編程空間很小的場合，這對偏重高效的DSP軟件是非常重要的。 高級語言（如 C語言）的開發(fā)工具不斷完善，隨著 TI公司 C語言編譯器、優(yōu)化器的不斷改進，以及一些第三方的不斷努力，C語言的編譯效率已經(jīng)得到了很大的提高。在C3X中，其編譯效率大約為匯編語言的110，而到了C6X系列，其編譯效率提高了3倍。 在實時要求高的場合或?qū)崟r要求高的算法中，用匯編語言開發(fā)；實時要求低的場合用C語言編程。將兩者結(jié)合起來，既能保持算法的實時性，又能做到程序結(jié)構(gòu)的清晰明了。 2、軟件編程的步驟、軟件編程

26、的步驟 用匯編語言、C語言或匯編語言和C語言的混編來編寫程序，然后把它們分別轉(zhuǎn)化成TMS320的匯編語言并送到匯編語言編譯器進行編譯，生成目標(biāo)文件。 將目標(biāo)文件送入鏈接器進行連接，得到可執(zhí)行文件。 將可執(zhí)行文件調(diào)入到調(diào)試器（包括軟件仿真、軟件開發(fā)系統(tǒng)、評測模塊、系統(tǒng)仿真器一般在系統(tǒng)調(diào)試中，系統(tǒng)仿真器是最常用的）進行調(diào)試，檢查運行結(jié)果是否正確。如果正確進入第四步；如果不正確，則返回第一步。進行代碼轉(zhuǎn)換，將代碼寫人 E/EPROM，并脫離仿真器運行程序，檢查結(jié)果是否正確。如果不正確，返回第三步；如果正確，進入下一步。 軟件測試。如果測試結(jié)果合格，軟件調(diào)試完畢；如果不合格，返回第一步。 上述步驟如圖

27、2.5 所示:圖2.5 軟件設(shè)計系統(tǒng)框圖 三、硬件設(shè)計三、硬件設(shè)計 1、設(shè)計硬件實現(xiàn)方案、設(shè)計硬件實現(xiàn)方案 所謂硬件實現(xiàn)方案是指根據(jù)性能指標(biāo)、工期、成本等，確定最優(yōu)硬件實現(xiàn)方案（考慮到實際的工作情況，最理想的方案不一定是最優(yōu)的方案），并畫出其硬件系統(tǒng)框圖（圖2.6）。這時對于具體器件的要求應(yīng)該已經(jīng)比較明確。 2、進行器件的選型、進行器件的選型 一般系統(tǒng)中常用 AD、DA、內(nèi)存、電源、邏輯控制、通信、人機接口、總線等基本部件。下面將大致介紹它們的確定原則，至于具體的介紹詳見后續(xù)各章。 圖圖2.6 硬件系統(tǒng)設(shè)計框圖硬件系統(tǒng)設(shè)計框圖 AD：根據(jù)采樣頻率、精度來確定AD型號，是否要求片上自帶采保、多路

28、器、基準(zhǔn)電源等。 DA：信號頻率、精度是否要求自帶基準(zhǔn)電源、多路器、輸出運放等。 內(nèi)存：內(nèi)存：包括SRAM，EPROM（或 EEPROM或 FLASH MEMORY），在 TMS320C6X等一些產(chǎn)品中還有SDRAM，SBSRAM。所有這些的選型主要考慮工作頻率、內(nèi)存容量位長（8位16位32位）、接口方式（串行還是并行）、工作電壓是5 V還是3.3 V或2.5V。 邏輯控制：邏輯控制：首先是確定用PLD，EPLD，還是用FPGA。其次根據(jù)自己的特長和公司芯片的特點決定采用哪家公司的哪一系列的產(chǎn)品。最后還須根據(jù)DSP的頻率決定芯片的工作頻率以確定使用的芯片。 數(shù)據(jù)交換：數(shù)據(jù)交換：根據(jù)數(shù)據(jù)交換的速率決定采用交換方式。 Network Interface Units:vSerial Communication Interface (SCI) - UART：RS232、RS422vSerial Peripheral Interface ( SPI)vInter Integrated Circuit ( I2C