LDXDSP原理與應(yīng)用張衛(wèi)寧第1章課件

李大湘1535370798135108809@數(shù)字信號(hào)處理器原理B李大湘數(shù)字信號(hào)處理器原理B1課前說(shuō)明1總課時(shí)：48課時(shí)(32理論+16實(shí)踐),3個(gè)學(xué)分2理論：教材前6章內(nèi)容+試驗(yàn)相關(guān)算法介紹3實(shí)踐：(1)試驗(yàn)箱：WintechTS-DM642(2)數(shù)字圖像處理相關(guān)的試驗(yàn)例如：邊緣檢測(cè)、直方圖均衡、中值濾波等4考試：平時(shí)的試驗(yàn)報(bào)告40%+筆試60%5要求：不能曠課、不遲到、不早退，參加試驗(yàn)課且交報(bào)告

□

各班班長(zhǎng)下次課交一份本班同學(xué)名單課前說(shuō)明1總課時(shí)：48課時(shí)(32理論+16實(shí)踐),3個(gè)學(xué)2第1章：DSP技術(shù)概要數(shù)字信號(hào)處理器（DigitalSignalProcessors,簡(jiǎn)稱DSP

）是一種用于數(shù)字信號(hào)處理的可編程微處理器。它的誕生與快速發(fā)展，使各種數(shù)字信號(hào)處理算法得以實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)，為數(shù)字信號(hào)處理的研究和應(yīng)用打開了新局面，提供了低成本的實(shí)際工作環(huán)境和應(yīng)用平臺(tái)，推動(dòng)了新的理論和應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。第1章：DSP技術(shù)概要3

目錄

1.1DSP系統(tǒng)和芯片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1.2DSP的發(fā)展概況及趨勢(shì) 1.3DSP芯片的分類、性能及其應(yīng)用第1章：DSP技術(shù)概要第1章：DSP技術(shù)概要41.1DSP系統(tǒng)和芯片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.1.1DSP系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

第1章：DSP技術(shù)概要1.1DSP系統(tǒng)和芯片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)第1章：DSP技術(shù)概要51.1DSP系統(tǒng)和芯片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

數(shù)字信號(hào)處理（DigitalSignalProcessing，DSP）：是研究如何對(duì)信號(hào)采樣、變換、濾波、估計(jì)、增強(qiáng)、混合、比較、壓縮及識(shí)別等處理算法的一門學(xué)科。圍繞理論、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用而得到迅速發(fā)速。第1章：DSP技術(shù)概要1.1DSP系統(tǒng)和芯片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)第1章：DSP技術(shù)概要6第1章：DSP技術(shù)概要實(shí)時(shí)處理（Real-Time）：數(shù)字信號(hào)處理與信號(hào)的輸入和輸出保持同步非實(shí)時(shí)處理（NonReal-Time）：先對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣并存儲(chǔ)，然后再對(duì)其進(jìn)行處理第1章：DSP技術(shù)概要實(shí)時(shí)處理（Real-Time）：數(shù)字信7第1章：DSP技術(shù)概要在通用計(jì)算機(jī)上用軟件實(shí)現(xiàn)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)用可編程DSP實(shí)現(xiàn)用專用DSP實(shí)現(xiàn)用可編程陣列FPGA等實(shí)現(xiàn)DSP+單片機(jī)+FLASH+CPLDDSP+FPGADSP+ARM+操作系統(tǒng)基于標(biāo)準(zhǔn)總線的DSP系統(tǒng)☆

數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)現(xiàn)第1章：DSP技術(shù)概要在通用計(jì)算機(jī)上用軟件實(shí)現(xiàn)☆數(shù)字信號(hào)處8第1章：DSP技術(shù)概要1.1.2DSP芯片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

☆經(jīng)典的DSP算法舉例求兩序列信號(hào)h(n)、x(n)的卷積：求兩序列信號(hào)y(n)、x(n)的相關(guān)函數(shù)：數(shù)字濾波器的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：對(duì)信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換FFT：☆數(shù)字信號(hào)處理的突出特點(diǎn)：ΣAi×Xi、高速實(shí)時(shí)第1章：DSP技術(shù)概要1.1.2DSP芯片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)9第1章：DSP技術(shù)概要☆DSP特別適合于數(shù)字信號(hào)處理的結(jié)構(gòu)１.采用改進(jìn)型哈佛結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)通常可分為二種：

①馮·諾依曼結(jié)構(gòu)

②哈佛結(jié)構(gòu)

第1章：DSP技術(shù)概要☆DSP特別適合于數(shù)字信號(hào)處理的結(jié)構(gòu)10第1章：DSP技術(shù)概要馮·諾依曼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：程序和數(shù)據(jù)共用同一套總線，對(duì)程序和數(shù)據(jù)需要分時(shí)讀寫，執(zhí)行速度慢，數(shù)據(jù)吞吐量低，計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不適于進(jìn)行高速度的數(shù)字信號(hào)處理第1章：DSP技術(shù)概要馮·諾依曼結(jié)構(gòu)11第1章：DSP技術(shù)概要多數(shù)微處理器和單片機(jī)采用馮·諾依曼結(jié)構(gòu)，如圖所示

第1章：DSP技術(shù)概要多數(shù)微處理器和單片機(jī)采用馮·諾依12第1章：DSP技術(shù)概要哈佛結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：程序、數(shù)據(jù)具有獨(dú)立的存儲(chǔ)空間，有獨(dú)立的程序總線和數(shù)據(jù)總線，可同時(shí)對(duì)程序和數(shù)據(jù)進(jìn)行尋址和讀寫訪問(wèn)，執(zhí)行速度高，數(shù)據(jù)吞吐量大，計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，非常適于進(jìn)行高速的數(shù)字信號(hào)處理。

(a)哈佛結(jié)構(gòu)(b)改進(jìn)型哈佛結(jié)構(gòu)

第1章：DSP技術(shù)概要哈佛結(jié)構(gòu)13第1章：DSP技術(shù)概要(a)哈佛結(jié)構(gòu)(b)改進(jìn)型哈佛結(jié)構(gòu)第1章：DSP技術(shù)概要(a)14第1章：DSP技術(shù)概要DSP采用的是改進(jìn)型哈佛總線結(jié)構(gòu)，如上圖(b)所示

改進(jìn)之處主要體現(xiàn)在下列3點(diǎn)：1）片內(nèi)RAM可映像至數(shù)據(jù)空間，也可映像至程序空間2）片內(nèi)ROM可映像至程序空間，也可映像至數(shù)據(jù)空間3）具有根裝載(Bootloader)功能，即把片外的指令代碼調(diào)至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，供CPU零等待運(yùn)行。第1章：DSP技術(shù)概要DSP采用的是改進(jìn)型哈佛總線結(jié)構(gòu)，如上15第1章：DSP技術(shù)概要2.流水線操作☆指令的執(zhí)行通常分為以下4個(gè)階段：取指Fetch譯碼Decode取操作數(shù)Operand執(zhí)行Execute第1章：DSP技術(shù)概要2.流水線操作16第1章：DSP技術(shù)概要

取指.譯碼.取操作數(shù).執(zhí)行指令n-2取指.譯碼.取操作數(shù).執(zhí)行指令n-1取指.譯碼.取操作數(shù).執(zhí)行指令n☆采用馮·諾依曼結(jié)構(gòu)的微處理器指令流如下圖CPU是在完成一條指令的全部4個(gè)操作階段后再去執(zhí)行另一條指令的，從時(shí)間上看是一種串行執(zhí)行的過(guò)程，因此需要花費(fèi)較多的CPU時(shí)鐘周期。

第1章：DSP技術(shù)概要☆采用馮·諾依曼結(jié)構(gòu)的微處理器指令流17第1章：DSP技術(shù)概要☆DSP采用多級(jí)流水線結(jié)構(gòu)

所謂流水線操作就是將一條指令的不同階段分配在連續(xù)的幾個(gè)周期上，通過(guò)不同的硬件去完成指令的不同執(zhí)行階段(稱為級(jí))。

例如：當(dāng)取指硬件完成取指任務(wù)，就將指令N交給譯碼硬件，它就可以去取下一條指令N+1,而譯碼硬件則同時(shí)對(duì)指令N進(jìn)行譯碼。

第1章：DSP技術(shù)概要☆DSP采用多級(jí)流水線結(jié)構(gòu)18第1章：DSP技術(shù)概要一個(gè)4級(jí)流水線的示意圖如圖1-6所示。雖然就一條指令而言，似乎要用4個(gè)時(shí)鐘周期才能完成全部操作，但從多條指令的角度看，則可認(rèn)為每條指令的運(yùn)行時(shí)間是單周期。這樣，就使指令的運(yùn)行速度得到了很大提高。

第1章：DSP技術(shù)概要一個(gè)4級(jí)流水線的示意圖如圖1-6所示。19第1章：DSP技術(shù)概要

TMS320C6000系列定點(diǎn)DSP采用的多級(jí)流水線如圖所示

第1章：DSP技術(shù)概要TMS320C6000系列定點(diǎn)D20第1章：DSP技術(shù)概要3.片內(nèi)集成有硬件乘法器和乘加單元

DSP內(nèi)集成了硬件乘法器，可在單周期內(nèi)完成16×16位、32×32位等的乘法運(yùn)算。DSP內(nèi)集成了乘加單元，從硬件結(jié)構(gòu)上為高速完成卷積、相關(guān)、FFT及數(shù)字濾波等信號(hào)處理算法提供了基礎(chǔ)。

第1章：DSP技術(shù)概要3.片內(nèi)集成有硬件乘法器和乘加單元21第1章：DSP技術(shù)概要TMS320C6000系列片內(nèi)有2個(gè)硬件乘法器，支持在單周期內(nèi)完成下列乘法運(yùn)算。16位×16位16位×32位雙16位×16位4個(gè)8位×8位C64xCPUDataPath2DataPath1RegisterFileAD2S2L2A31-A16InstructionDecodeInstructionDispatchInstructionFetchControlRegistersInterruptControlS1L1TMS320C64x-CPUA15-A0+++++++++++++++M1xD1++RegisterFileBB31-B16B15-B0++M2AdvancedInstructionPacking+xxxxxxxxxxxAdvancedEmulation第1章：DSP技術(shù)概要TMS320C6000系列片內(nèi)有22第1章：DSP技術(shù)概要4.功能強(qiáng)大的CPU結(jié)構(gòu)DSP的CPU一般包括：算術(shù)邏輯運(yùn)算單元ALU、累加器、硬件乘法器、乘加單元、加法器、桶型移位器、程序地址產(chǎn)生和數(shù)據(jù)地址產(chǎn)生等部分。例如：TMS320C6000采用雙數(shù)據(jù)通道和8個(gè)功能單元的結(jié)構(gòu)。具有超長(zhǎng)指令字(VLIW)操作能力。

TMS320C64xCPU內(nèi)核第1章：DSP技術(shù)概要4.功能強(qiáng)大的CPU結(jié)構(gòu)23第1章：DSP技術(shù)概要5.硬件循環(huán)重復(fù)機(jī)制許多DSP芯片具有指令重復(fù)循環(huán)的專用硬件及重復(fù)操作指令，能夠自動(dòng)重復(fù)執(zhí)行單條或一段指令。TMS320C5000中有重復(fù)計(jì)數(shù)器RPTC。當(dāng)執(zhí)行一條重復(fù)指令RPT#N時(shí)，會(huì)將重復(fù)值N送入RPTC，則緊接RPT后面的那條指令將被重復(fù)執(zhí)行N+1次。每重復(fù)執(zhí)行一次，RPTC的內(nèi)容自動(dòng)減1，直至減至零為止。這樣可通過(guò)硬件自動(dòng)完成循環(huán)操作過(guò)程。第1章：DSP技術(shù)概要24假設(shè)：塊ai存放于程序存儲(chǔ)器塊中（起始地址2000h）塊bi存放于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中（起始地址1000h）塊長(zhǎng)N=100MAR*，AR1；指定當(dāng)前輔助寄存器AR為AR1LARAR1，#1000h；1000h→AR1LACC#0；ACC清0RPT#99；后面一條指令重復(fù)執(zhí)行100次MAC2000H，*+,0≤k≤N–1本例若假設(shè)代碼、程存塊和數(shù)存塊操作數(shù)均在片內(nèi)存儲(chǔ)器中，則執(zhí)行本段程序的周期最短為：1+2+1+1+99+2=106在重復(fù)執(zhí)行100次MAC2000HAR1指令時(shí)，由于有了硬件重復(fù)機(jī)制的支持，取指僅使用了2Pcode，大大縮短了執(zhí)行時(shí)間。若取CPUCLK=50ns，則本段程序的全速運(yùn)行時(shí)間為5.3μs

MAC算法舉例,0≤k≤N–1本例若假設(shè)代碼、程存塊和MAC算法舉例25第1章：DSP技術(shù)概要6.復(fù)合操作指令

所謂復(fù)合操作是指在一條單字單周期指令中可分別完成多個(gè)操作任務(wù)。以MPYA（乘且累加前次乘積）指令為例。

MPYA*+，AR3；設(shè)AR為AR1，執(zhí)行后會(huì)發(fā)生下列事件：

（PC）+1→PC （ACC）+移位后的（PREG）→ACC （TREG）×（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器）→PREG （AR1）+1→AR1 令A(yù)R3為AR ARP=011B，ARB=001B第1章：DSP技術(shù)概要6.復(fù)合操作指令26第1章：DSP技術(shù)概要7.嵌入式功能DSP片內(nèi)集成有大量片內(nèi)外設(shè)，不用外擴(kuò)很多器件，既可組成獨(dú)立的應(yīng)用系統(tǒng)。DSP芯片具有強(qiáng)大的擴(kuò)展接口能力，可有效連接一系列外擴(kuò)器件。DSP=數(shù)字信號(hào)處理能力+嵌入式功能通用DSP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)DSP內(nèi)核測(cè)試和開發(fā)接口(JTAG)主機(jī)接口系統(tǒng)時(shí)鐘Bootloader電源控制程序存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器通信端口模擬I/O編解碼器ADC第1章：DSP技術(shù)概要7.嵌入式功能通用DSP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)DSP27第1章：DSP技術(shù)概要

時(shí)鐘：CPU時(shí)鐘EMIF時(shí)鐘外設(shè)時(shí)鐘VcoreVI/O電源：電源供電電源監(jiān)視系統(tǒng)監(jiān)視手動(dòng)復(fù)位看門狗電路存儲(chǔ)器：異步存儲(chǔ)接口

SRAM、Flash、NvRAM……同步存儲(chǔ)器

同步靜態(tài)RAM：SBSRAM、ZBTSRAM同步動(dòng)態(tài)RAM：SDRAM同步FIFO模擬I/O：通用A/D、D/A音頻Codec視頻Decoder、Encoder……數(shù)字I/O：開入／開出串行通信接口UART（RS232、RS422/RS485）CAN總線USB……多處理器接口：雙口RAM（DPRAM）HPI接口PCI接口總線擴(kuò)展存儲(chǔ)總線外設(shè)總線系統(tǒng)總線：復(fù)位、時(shí)鐘、中斷……DSP外部接口CLKCPUCLKEMIFCLKI/O數(shù)據(jù)地址控制片上外設(shè)RESETDSP應(yīng)用系統(tǒng)功能框圖DSP第1章：DSP技術(shù)概要時(shí)鐘：VcoreVI/O電源28第1章：DSP技術(shù)概要1.2DSP的發(fā)展概況和趨勢(shì) 1.2.1DSP的發(fā)展概況（1）20世紀(jì)70年代，DSP誕生：1978年，AMI公司宣布第一個(gè)DSPS2811問(wèn)世1980年，日本NEC公司推出的D7720是第一片具有硬件乘法器的商用DSP

1982年，美國(guó)TI公司推出首枚低成本高性能的DSP-TMS32010芯片，16位定點(diǎn)DSP，采用了哈佛結(jié)構(gòu)和硬件乘法器。1985年，TI公司推出TMS32020系列芯片，尋址空間達(dá)到64K。ADSP2100，DSP56001，DSP16A第1章：DSP技術(shù)概要1.2DSP的發(fā)展概況和趨勢(shì)29第1章：DSP技術(shù)概要1.2DSP的發(fā)展概況和趨勢(shì)

（2）20世紀(jì)90年代后：驚人發(fā)展期性能與指標(biāo)不斷提高；芯片尺寸與功耗不斷減小，價(jià)格逐年降低；

出現(xiàn)了種技術(shù)先進(jìn)的定點(diǎn)與浮點(diǎn)DSP芯片；TI公司的TMS320C20,C30,C40,C50,C80系列芯片；ADSP21XX系列；更適合于數(shù)字信號(hào)處理算法；3.3V(I/O),1.8V內(nèi)核

第1章：DSP技術(shù)概要1.2DSP的發(fā)展概況和趨勢(shì)30第1章：DSP技術(shù)概要1.2DSP的發(fā)展概況和趨勢(shì)

（3）1997年以后：進(jìn)入完善期普遍采用0.25,0.18um工藝，增加了集成度；片內(nèi)存儲(chǔ)器容量增大,幾百千字；

內(nèi)核電壓1.2V，進(jìn)行一步降低功耗；TI公司的TMS320C64x;開發(fā)手段更方便，優(yōu)化方法更靈活；

第1章：DSP技術(shù)概要1.2DSP的發(fā)展概況和趨勢(shì)31第1章：DSP技術(shù)概要☆目前全球DSP市場(chǎng)中的主要廠商TI公司位居榜首，在全球DSP市場(chǎng)的占有率為44%左右Motorola公司的占有率為13.2%左右ADI公司的占有率為10.2%左右其他一部分由Hitachi（日立）、NEC、Zilog（桑那）等公司占據(jù)

第1章：DSP技術(shù)概要☆目前全球DSP市場(chǎng)中的主要廠商32第1章：DSP技術(shù)概要☆TI公司的三大系列DSP芯片：（1）TMS320C200系列：16/32位的定點(diǎn)DSP芯片；速度150MIPS;主要應(yīng)用：數(shù)字馬達(dá)控制，電機(jī)控制，數(shù)字電視，工業(yè)主動(dòng)化，智能傳感器等嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域。

第1章：DSP技術(shù)概要☆TI公司的三大系列DSP芯片：33第1章：DSP技術(shù)概要（2）TMS320C500系列：低功耗的16位的定點(diǎn)DSP芯片；速度600MIPS;C54x,C55x.主要應(yīng)用：個(gè)人或便攜產(chǎn)品。如：音樂(lè)播放器，數(shù)碼相機(jī)2G，3G手機(jī)和基站；GPS接收器；多種消費(fèi)類電子產(chǎn)品。

第1章：DSP技術(shù)概要（2）TMS320C500系列：34第1章：DSP技術(shù)概要（3）TMS320C600系列：高性能的32位的定點(diǎn)DSP芯片；具有強(qiáng)大的計(jì)算能力與并行處理能力.C62X，C64x，C67x。主要應(yīng)用：音頻與視頻處理。如：語(yǔ)音識(shí)別，醫(yī)學(xué)圖像處理，視頻監(jiān)控。音頻會(huì)議與廣播；第1章：DSP技術(shù)概要（3）TMS320C600系列：35第1章：DSP技術(shù)概要☆目前TI公司和ADI公司的主流DSP的一些特性如表第1章：DSP技術(shù)概要☆目前TI公司和ADI公司的主流DSP36第1章：DSP技術(shù)概要1.2.2DSP的發(fā)展趨勢(shì)1.單片DSP的發(fā)展

將圍繞性能、價(jià)格和功耗這三大要素進(jìn)行進(jìn)一步的改善2.DSP與其它可編程處理器技術(shù)相結(jié)合 將FPGA與DSP技術(shù)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)寬帶信號(hào)處理，大大提高信號(hào)處理速度

3.DSP與SoC技術(shù)相結(jié)合 利用DSP核嵌入技術(shù)將一個(gè)系統(tǒng)集成在一塊芯片上，提高設(shè)計(jì)速度，降低開發(fā)成本，可直接使用DSP系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)來(lái)開發(fā)內(nèi)部嵌有DSP內(nèi)核的SoC。SystemonChip的縮寫，稱為系統(tǒng)級(jí)芯片,也有稱片上系統(tǒng)。所謂SoC技術(shù)，是一種高度集成化、固件化的系統(tǒng)集成技術(shù)。使用SoC技術(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的核心思想，就是要把整個(gè)應(yīng)用電子系統(tǒng)全部集成在一個(gè)芯片中。在使用SoC技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)，除了那些無(wú)法集成的外部電路或機(jī)械部分以外，其他所有的系統(tǒng)電路全部集成在一起。

第1章：DSP技術(shù)概要1.2.2DSP的發(fā)展趨勢(shì)37第1章：DSP技術(shù)概要1.3

DSP芯片的分類、性能及其應(yīng)用1.3.1DSP芯片的分類

1.按照數(shù)據(jù)格式分類： 定點(diǎn)DSP芯片 浮點(diǎn)DSP芯片 2.按照芯片的用途分類 通用型DSP 專用型DSP 3.按照芯片結(jié)構(gòu)分類： 靜態(tài)DSP 為某種應(yīng)用目的而專門設(shè)計(jì)的ASIC系統(tǒng) 硬連線邏輯電路

第1章：DSP技術(shù)概要1.3

DSP芯片的分類、性能及其應(yīng)38第1章：DSP技術(shù)概要1.3.2DSP芯片的性能

1.MIPS:百萬(wàn)條指令/每秒

如TMS320C6416在時(shí)鐘為1GHz時(shí)的峰值性能可達(dá)8000MIPS2.MOPS：百萬(wàn)次操作/每秒

如TMS320C6201在時(shí)鐘為200MHz時(shí)的峰值性能可達(dá)2400MOPS3.MFLOPS：百萬(wàn)次浮點(diǎn)操作/每秒

如ADSP-TS201S的峰值性能可達(dá)14.4GFLOPS

第1章：DSP技術(shù)概要1.3.2DSP芯片的性能39第1章：DSP技術(shù)概要4.MBPS：百萬(wàn)位/每秒

如TMS320C6000的總線時(shí)鐘為200MHz時(shí)，其總線數(shù)據(jù)吞吐率為800M字節(jié)/秒5.MAC執(zhí)行時(shí)間：完成一次乘-累加運(yùn)算所需時(shí)間

大部分DSP可在單周期內(nèi)完成一次MAC6.FFT執(zhí)行時(shí)間完成一個(gè)N點(diǎn)FFT運(yùn)算所需時(shí)間第1章：DSP技術(shù)概要4.MBPS：百萬(wàn)位/每秒40第1章：DSP技術(shù)概要1.3.3DSP芯片的應(yīng)用

第1章：DSP技術(shù)概要1.3.3DSP芯片的應(yīng)用41第1章：DSP技術(shù)概要TMS320C5000?低功耗

手機(jī)電信數(shù)碼相機(jī)便攜式媒體播放器最佳測(cè)控

電機(jī)控制家用電器變頻電源控制工業(yè)自動(dòng)化TMS320C2000?高性能無(wú)線基站視頻流、視頻會(huì)議視頻安防/監(jiān)控制醫(yī)療成像TMS320C6000?☆TI公司主推的三大DSP平臺(tái)第1章：DSP技術(shù)概要TMS320C5000?低功耗最佳測(cè)控42OpticalNetworkingControloflaserdiodeTVscreenDeflectionofelectronbeamforsmallangleandsharpcornerTVscreenAutomotive-EPSBatteryoperatedprecisionforsteeringPrinterPrintheadcontrolPaperpathmotorcontrolDigitalPowerSupplyProvidescontrol,sensing,PFC,andotherfunctions“Segway”ManynewcoolApplicationtocomeTirePressureLowcostpressuresensingbasedontirerotationspeedmeasurementC2000系列DSP應(yīng)用領(lǐng)域第1章：DSP技術(shù)概要OpticalNetworkingTVscreenAut43☆

C2000系列DSP子系列C2xx子系列：16位定點(diǎn)DSP、20MIPS代表器件：TMS320F206PZC24x子系列：16位定點(diǎn)DSP、20MIPS代表器件：TMS320F240LF240x子系列：16位定點(diǎn)DSP、40MIPS代表器件：TMS320LF2407F28x子系列：32位定點(diǎn)DSP、150MIPS代表器件：TMS320F2812、TMS320F2810第1章：DSP技術(shù)概要☆C2000系列DSP子系列C2xx子系列：16位定點(diǎn)DS44第1章：DSP技術(shù)概要UpTo40MIPSControlPerformanceHigh-PrecisionControlC242F241LC2404ALF2401ALC2402AMulti-Function,Appliance&ConsumerControlF240F243LC2406ALF2402ALF2403ALF2406ALF2407AF2810128-LQFPF2812176-LQFPF2812179-u*BGA150MIPS!SoftwareCompatibleHigh-endDerivativesApplicationspecificversionsScaledDownversionsRoadmap第1章：DSP技術(shù)概要UpTo40MIPSContro45TIDSP占手機(jī)市場(chǎng)的60%

TIDSP被前10位因特網(wǎng)消費(fèi)類電子產(chǎn)品制造商中的8個(gè)所選中TIDSP被前8位數(shù)碼相機(jī)制造商中的7個(gè)所選中TIDSP占IP電話設(shè)計(jì)的80%TIDSP占VOIP網(wǎng)關(guān)市場(chǎng)的80%TIDSP被前10位無(wú)線基站制造商中的8個(gè)所采用TMS320C5000C5000系列DSP的應(yīng)用第1章：DSP技術(shù)概要TIDSP占手機(jī)市場(chǎng)的60%

TIDSP被前10位因46☆

C5000系列DSP子系列C54x子系列：16位定點(diǎn)DSP、100～160MIPS代表器件：TMS320VC5402、VC5409、VC5416C55x子系列：16位定點(diǎn)DSP、400MIPS代表器件：TMS320VC5510、VC5509、VC5502C54x＋ARM7子系列：代表器件：TMS320VC5470、VC5471、DSC21C55x＋ARM9子系列： 即OMAP平臺(tái)：OpenMultimediaApplicationsPlatform代表器件：OMAP5910第1章：DSP技術(shù)概要☆C5000系列DSP子系列C54x子系列：16位定點(diǎn)DS47第1章：DSP技術(shù)概要Application

EnhancedC5502400MIPSC5509288-400

MIPSC5510320-400

MIPSC55xTMDSPDSP+RISCPowerEfficiency/SystemDensityC5000系列DSPC5470C54xTM+ARM7C5471C54xTM+ARM7OMAPTM

OMAP5910MulticoreC5420

200MIPSC5421

200MIPSC5441532MIPSC55xTMMulticoreSoftwareCompatibleC5407120MIPSC540150MIPSC5402100-160MIPSC540980-160

MIPSC5410100-160MIPSC5416120-160MIPSOver500MillionShippedC54xTMDSPWorld’sMostPopularDSP$5BillioninDesign-insC55xTMDSPBestDSP

MicroprocessorReportDSPProductoftheYear

InternetTelephonyEDN2000DSPC5404120

MIPSRoadmap第1章：DSP技術(shù)概要Application

Enhanc48HighPerformance160-MIPS performance16KwordsSRAM3McBSPs6-channelDMA8/16-bitHPI1.2-Vand1.8-VcoreoptionsLowPower<72mWactivepower(100MIPS)SmallSize144-pinLQFPUltra-small144microStar?BGA(12mmx12mm)D(15-0)A(22-0)26MuxedGPI/OProgram/DataBuses8/16-bitHostPort

Interface(HPI)Program/DataRAM16KWordsCh0Ch1Ch2Ch3Ch4Ch5DMATimerProgram/DataROM16KWordsPeripheralBusRND,SAT17x17MPY40-BitAdderMACShifter40-BitBarrel

(-16,31)EXPEncoder40-BitALUCMPSOperator

(VITERBI)ALUAccumulators40-BitACCA40-BitACCB8AuxiliaryRegisters2AddressingUnitsAddressingUnitMultichannelBuffered

SerialPort(McBSPMultichannelBuffered

SerialPort(McBSP)JTAGTest/

Emulation

ControlMultichannelBuffered

SerialPort(McBSP)PLLClock

GeneratorS/WWaitstate

GeneratorPowerManagementTMS320C54x內(nèi)部結(jié)構(gòu)第1章：DSP技術(shù)概要HighPerformanceD(15-0)A(22-0)49C54xC55xHigherperformanceCPU2-40bitaccumulators1-40-bitALU1-40bitbarrelshifterL31,R161-17x17-bitMACunprotectedpipeline1-16bitprogrambus3-16bitdatabuses4-16bitaddressbusesseparateprogram,datamemory4-40bitaccumulators1-40-bitALU-dualmode+116-bitALU1-40bitbarrelshifterL32,R312-17x17-bitMACsprotectedpipeline1-32bitprogrambus5-16bitdatabuses6-24bitaddressbusesunifiedmemoryspaceExtendedhardwareresources16bitinstructionsdefinedparallelinstructionsSupersetof54xMnemonic8,16,24,32,40,48bitinstructionsdefinedparallelinstructionsuserdefinedparallelinstructionsC54xMnemonicC55xMnemonicC54x與C55x內(nèi)含的差別第1章：DSP技術(shù)概要C54xC55xHigherperformance2-50☆

C6000系列DSP子系列C62x子系列：32位定點(diǎn)DSP、1200～2400MIPS

代表器件：TMS320C6205代表器件：TMS320C6211C67x子系列：32位浮點(diǎn)DSP、1200～1800MIPS，900～1350MFLOPS代表器件：TMS320C6701

代表器件：TMS320C6711、C6712、C6713C64x子系列：32位定點(diǎn)DSP，4000～5760MIPS代表器件：TMS320C6414、C6415、C6416數(shù)字媒體器件：TMS320DM640、DM641、DM642第1章：DSP技術(shù)概要☆C6000系列DSP子系列C62x子系列：32位定點(diǎn)DS51DSLmodemsModems池基站收發(fā)器無(wú)線局域網(wǎng)

區(qū)域用戶交換機(jī)語(yǔ)音識(shí)別多媒體網(wǎng)關(guān)專業(yè)音頻設(shè)備網(wǎng)絡(luò)照相機(jī)機(jī)器視角安全認(rèn)證工業(yè)掃描儀高速打印機(jī)高級(jí)加密器BroadbandCommunicationsWireless3GBaseStationsMedicalImagingC6000系列DSP的應(yīng)用第1章：DSP技術(shù)概要DSLmodemsBroadbandCommunica52第1章：DSP技術(shù)概要FixedPointSoftwareCompatiblePerformanceFloatingPoint

C67HPMulti-CoreC6000系列DSPC64x+RISCC67LCC64LCC6416C6415C6414C6411DM64xTMC6712CC6711CC6713C6203C6701C6711C6201C6204C6211C6712C6205C6202C64xTMDSPBestDSPof2001InStat/MicroDesignResources2001InnovationoftheYearEDNMagazine第1章：DSP技術(shù)概要FixedPointSoftwar53

作業(yè)：課后預(yù)習(xí)第二章內(nèi)容第1章：DSP技術(shù)概要作業(yè)：課后預(yù)習(xí)第二章內(nèi)容第1章：DSP技術(shù)概要54李大湘1535370798135108809@數(shù)字信號(hào)處理器原理B李大湘數(shù)字信號(hào)處理器原理B55課前說(shuō)明1總課時(shí)：48課時(shí)(32理論+16實(shí)踐),3個(gè)學(xué)分2理論：教材前6章內(nèi)容+試驗(yàn)相關(guān)算法介紹3實(shí)踐：(1)試驗(yàn)箱：WintechTS-DM642(2)數(shù)字圖像處理相關(guān)的試驗(yàn)例如：邊緣檢測(cè)、直方圖均衡、中值濾波等4考試：平時(shí)的試驗(yàn)報(bào)告40%+筆試60%5要求：不能曠課、不遲到、不早退，參加試驗(yàn)課且交報(bào)告

□

各班班長(zhǎng)下次課交一份本班同學(xué)名單課前說(shuō)明1總課時(shí)：48課時(shí)(32理論+16實(shí)踐),3個(gè)學(xué)56第1章：DSP技術(shù)概要數(shù)字信號(hào)處理器（DigitalSignalProcessors,簡(jiǎn)稱DSP

）是一種用于數(shù)字信號(hào)處理的可編程微處理器。它的誕生與快速發(fā)展，使各種數(shù)字信號(hào)處理算法得以實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)，為數(shù)字信號(hào)處理的研究和應(yīng)用打開了新局面，提供了低成本的實(shí)際工作環(huán)境和應(yīng)用平臺(tái)，推動(dòng)了新的理論和應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。第1章：DSP技術(shù)概要57

目錄

1.1DSP系統(tǒng)和芯片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1.2DSP的發(fā)展概況及趨勢(shì) 1.3DSP芯片的分類、性能及其應(yīng)用第1章：DSP技術(shù)概要第1章：DSP技術(shù)概要581.1DSP系統(tǒng)和芯片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.1.1DSP系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

第1章：DSP技術(shù)概要1.1DSP系統(tǒng)和芯片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)第1章：DSP技術(shù)概要591.1DSP系統(tǒng)和芯片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

數(shù)字信號(hào)處理（DigitalSignalProcessing，DSP）：是研究如何對(duì)信號(hào)采樣、變換、濾波、估計(jì)、增強(qiáng)、混合、比較、壓縮及識(shí)別等處理算法的一門學(xué)科。圍繞理論、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用而得到迅速發(fā)速。第1章：DSP技術(shù)概要1.1DSP系統(tǒng)和芯片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)第1章：DSP技術(shù)概要60第1章：DSP技術(shù)概要實(shí)時(shí)處理（Real-Time）：數(shù)字信號(hào)處理與信號(hào)的輸入和輸出保持同步非實(shí)時(shí)處理（NonReal-Time）：先對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣并存儲(chǔ)，然后再對(duì)其進(jìn)行處理第1章：DSP技術(shù)概要實(shí)時(shí)處理（Real-Time）：數(shù)字信61第1章：DSP技術(shù)概要在通用計(jì)算機(jī)上用軟件實(shí)現(xiàn)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)用可編程DSP實(shí)現(xiàn)用專用DSP實(shí)現(xiàn)用可編程陣列FPGA等實(shí)現(xiàn)DSP+單片機(jī)+FLASH+CPLDDSP+FPGADSP+ARM+操作系統(tǒng)基于標(biāo)準(zhǔn)總線的DSP系統(tǒng)☆

數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)現(xiàn)第1章：DSP技術(shù)概要在通用計(jì)算機(jī)上用軟件實(shí)現(xiàn)☆數(shù)字信號(hào)處62第1章：DSP技術(shù)概要1.1.2DSP芯片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

☆經(jīng)典的DSP算法舉例求兩序列信號(hào)h(n)、x(n)的卷積：求兩序列信號(hào)y(n)、x(n)的相關(guān)函數(shù)：數(shù)字濾波器的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：對(duì)信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換FFT：☆數(shù)字信號(hào)處理的突出特點(diǎn)：ΣAi×Xi、高速實(shí)時(shí)第1章：DSP技術(shù)概要1.1.2DSP芯片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)63第1章：DSP技術(shù)概要☆DSP特別適合于數(shù)字信號(hào)處理的結(jié)構(gòu)１.采用改進(jìn)型哈佛結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)通?？煞譃槎N：

①馮·諾依曼結(jié)構(gòu)

②哈佛結(jié)構(gòu)

第1章：DSP技術(shù)概要☆DSP特別適合于數(shù)字信號(hào)處理的結(jié)構(gòu)64第1章：DSP技術(shù)概要馮·諾依曼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：程序和數(shù)據(jù)共用同一套總線，對(duì)程序和數(shù)據(jù)需要分時(shí)讀寫，執(zhí)行速度慢，數(shù)據(jù)吞吐量低，計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不適于進(jìn)行高速度的數(shù)字信號(hào)處理第1章：DSP技術(shù)概要馮·諾依曼結(jié)構(gòu)65第1章：DSP技術(shù)概要多數(shù)微處理器和單片機(jī)采用馮·諾依曼結(jié)構(gòu)，如圖所示

第1章：DSP技術(shù)概要多數(shù)微處理器和單片機(jī)采用馮·諾依66第1章：DSP技術(shù)概要哈佛結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：程序、數(shù)據(jù)具有獨(dú)立的存儲(chǔ)空間，有獨(dú)立的程序總線和數(shù)據(jù)總線，可同時(shí)對(duì)程序和數(shù)據(jù)進(jìn)行尋址和讀寫訪問(wèn)，執(zhí)行速度高，數(shù)據(jù)吞吐量大，計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，非常適于進(jìn)行高速的數(shù)字信號(hào)處理。

(a)哈佛結(jié)構(gòu)(b)改進(jìn)型哈佛結(jié)構(gòu)

第1章：DSP技術(shù)概要哈佛結(jié)構(gòu)67第1章：DSP技術(shù)概要(a)哈佛結(jié)構(gòu)(b)改進(jìn)型哈佛結(jié)構(gòu)第1章：DSP技術(shù)概要(a)68第1章：DSP技術(shù)概要DSP采用的是改進(jìn)型哈佛總線結(jié)構(gòu)，如上圖(b)所示

改進(jìn)之處主要體現(xiàn)在下列3點(diǎn)：1）片內(nèi)RAM可映像至數(shù)據(jù)空間，也可映像至程序空間2）片內(nèi)ROM可映像至程序空間，也可映像至數(shù)據(jù)空間3）具有根裝載(Bootloader)功能，即把片外的指令代碼調(diào)至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，供CPU零等待運(yùn)行。第1章：DSP技術(shù)概要DSP采用的是改進(jìn)型哈佛總線結(jié)構(gòu)，如上69第1章：DSP技術(shù)概要2.流水線操作☆指令的執(zhí)行通常分為以下4個(gè)階段：取指Fetch譯碼Decode取操作數(shù)Operand執(zhí)行Execute第1章：DSP技術(shù)概要2.流水線操作70第1章：DSP技術(shù)概要

取指.譯碼.取操作數(shù).執(zhí)行指令n-2取指.譯碼.取操作數(shù).執(zhí)行指令n-1取指.譯碼.取操作數(shù).執(zhí)行指令n☆采用馮·諾依曼結(jié)構(gòu)的微處理器指令流如下圖CPU是在完成一條指令的全部4個(gè)操作階段后再去執(zhí)行另一條指令的，從時(shí)間上看是一種串行執(zhí)行的過(guò)程，因此需要花費(fèi)較多的CPU時(shí)鐘周期。

第1章：DSP技術(shù)概要☆采用馮·諾依曼結(jié)構(gòu)的微處理器指令流71第1章：DSP技術(shù)概要☆DSP采用多級(jí)流水線結(jié)構(gòu)

所謂流水線操作就是將一條指令的不同階段分配在連續(xù)的幾個(gè)周期上，通過(guò)不同的硬件去完成指令的不同執(zhí)行階段(稱為級(jí))。

例如：當(dāng)取指硬件完成取指任務(wù)，就將指令N交給譯碼硬件，它就可以去取下一條指令N+1,而譯碼硬件則同時(shí)對(duì)指令N進(jìn)行譯碼。

第1章：DSP技術(shù)概要☆DSP采用多級(jí)流水線結(jié)構(gòu)72第1章：DSP技術(shù)概要一個(gè)4級(jí)流水線的示意圖如圖1-6所示。雖然就一條指令而言，似乎要用4個(gè)時(shí)鐘周期才能完成全部操作，但從多條指令的角度看，則可認(rèn)為每條指令的運(yùn)行時(shí)間是單周期。這樣，就使指令的運(yùn)行速度得到了很大提高。

第1章：DSP技術(shù)概要一個(gè)4級(jí)流水線的示意圖如圖1-6所示。73第1章：DSP技術(shù)概要

TMS320C6000系列定點(diǎn)DSP采用的多級(jí)流水線如圖所示

第1章：DSP技術(shù)概要TMS320C6000系列定點(diǎn)D74第1章：DSP技術(shù)概要3.片內(nèi)集成有硬件乘法器和乘加單元

DSP內(nèi)集成了硬件乘法器，可在單周期內(nèi)完成16×16位、32×32位等的乘法運(yùn)算。DSP內(nèi)集成了乘加單元，從硬件結(jié)構(gòu)上為高速完成卷積、相關(guān)、FFT及數(shù)字濾波等信號(hào)處理算法提供了基礎(chǔ)。

第1章：DSP技術(shù)概要3.片內(nèi)集成有硬件乘法器和乘加單元75第1章：DSP技術(shù)概要TMS320C6000系列片內(nèi)有2個(gè)硬件乘法器，支持在單周期內(nèi)完成下列乘法運(yùn)算。16位×16位16位×32位雙16位×16位4個(gè)8位×8位C64xCPUDataPath2DataPath1RegisterFileAD2S2L2A31-A16InstructionDecodeInstructionDispatchInstructionFetchControlRegistersInterruptControlS1L1TMS320C64x-CPUA15-A0+++++++++++++++M1xD1++RegisterFileBB31-B16B15-B0++M2AdvancedInstructionPacking+xxxxxxxxxxxAdvancedEmulation第1章：DSP技術(shù)概要TMS320C6000系列片內(nèi)有76第1章：DSP技術(shù)概要4.功能強(qiáng)大的CPU結(jié)構(gòu)DSP的CPU一般包括：算術(shù)邏輯運(yùn)算單元ALU、累加器、硬件乘法器、乘加單元、加法器、桶型移位器、程序地址產(chǎn)生和數(shù)據(jù)地址產(chǎn)生等部分。例如：TMS320C6000采用雙數(shù)據(jù)通道和8個(gè)功能單元的結(jié)構(gòu)。具有超長(zhǎng)指令字(VLIW)操作能力。

TMS320C64xCPU內(nèi)核第1章：DSP技術(shù)概要4.功能強(qiáng)大的CPU結(jié)構(gòu)77第1章：DSP技術(shù)概要5.硬件循環(huán)重復(fù)機(jī)制許多DSP芯片具有指令重復(fù)循環(huán)的專用硬件及重復(fù)操作指令，能夠自動(dòng)重復(fù)執(zhí)行單條或一段指令。TMS320C5000中有重復(fù)計(jì)數(shù)器RPTC。當(dāng)執(zhí)行一條重復(fù)指令RPT#N時(shí)，會(huì)將重復(fù)值N送入RPTC，則緊接RPT后面的那條指令將被重復(fù)執(zhí)行N+1次。每重復(fù)執(zhí)行一次，RPTC的內(nèi)容自動(dòng)減1，直至減至零為止。這樣可通過(guò)硬件自動(dòng)完成循環(huán)操作過(guò)程。第1章：DSP技術(shù)概要78假設(shè)：塊ai存放于程序存儲(chǔ)器塊中（起始地址2000h）塊bi存放于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中（起始地址1000h）塊長(zhǎng)N=100MAR*，AR1；指定當(dāng)前輔助寄存器AR為AR1LARAR1，#1000h；1000h→AR1LACC#0；ACC清0RPT#99；后面一條指令重復(fù)執(zhí)行100次MAC2000H，*+,0≤k≤N–1本例若假設(shè)代碼、程存塊和數(shù)存塊操作數(shù)均在片內(nèi)存儲(chǔ)器中，則執(zhí)行本段程序的周期最短為：1+2+1+1+99+2=106在重復(fù)執(zhí)行100次MAC2000HAR1指令時(shí)，由于有了硬件重復(fù)機(jī)制的支持，取指僅使用了2Pcode，大大縮短了執(zhí)行時(shí)間。若取CPUCLK=50ns，則本段程序的全速運(yùn)行時(shí)間為5.3μs

MAC算法舉例,0≤k≤N–1本例若假設(shè)代碼、程存塊和MAC算法舉例79第1章：DSP技術(shù)概要6.復(fù)合操作指令

所謂復(fù)合操作是指在一條單字單周期指令中可分別完成多個(gè)操作任務(wù)。以MPYA（乘且累加前次乘積）指令為例。

MPYA*+，AR3；設(shè)AR為AR1，執(zhí)行后會(huì)發(fā)生下列事件：

（PC）+1→PC （ACC）+移位后的（PREG）→ACC （TREG）×（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器）→PREG （AR1）+1→AR1 令A(yù)R3為AR ARP=011B，ARB=001B第1章：DSP技術(shù)概要6.復(fù)合操作指令80第1章：DSP技術(shù)概要7.嵌入式功能DSP片內(nèi)集成有大量片內(nèi)外設(shè)，不用外擴(kuò)很多器件，既可組成獨(dú)立的應(yīng)用系統(tǒng)。DSP芯片具有強(qiáng)大的擴(kuò)展接口能力，可有效連接一系列外擴(kuò)器件。DSP=數(shù)字信號(hào)處理能力+嵌入式功能通用DSP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)DSP內(nèi)核測(cè)試和開發(fā)接口(JTAG)主機(jī)接口系統(tǒng)時(shí)鐘Bootloader電源控制程序存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器通信端口模擬I/O編解碼器ADC第1章：DSP技術(shù)概要7.嵌入式功能通用DSP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)DSP81第1章：DSP技術(shù)概要

時(shí)鐘：CPU時(shí)鐘EMIF時(shí)鐘外設(shè)時(shí)鐘VcoreVI/O電源：電源供電電源監(jiān)視系統(tǒng)監(jiān)視手動(dòng)復(fù)位看門狗電路存儲(chǔ)器：異步存儲(chǔ)接口

SRAM、Flash、NvRAM……同步存儲(chǔ)器

同步靜態(tài)RAM：SBSRAM、ZBTSRAM同步動(dòng)態(tài)RAM：SDRAM同步FIFO模擬I/O：通用A/D、D/A音頻Codec視頻Decoder、Encoder……數(shù)字I/O：開入／開出串行通信接口UART（RS232、RS422/RS485）CAN總線USB……多處理器接口：雙口RAM（DPRAM）HPI接口PCI接口總線擴(kuò)展存儲(chǔ)總線外設(shè)總線系統(tǒng)總線：復(fù)位、時(shí)鐘、中斷……DSP外部接口CLKCPUCLKEMIFCLKI/O數(shù)據(jù)地址控制片上外設(shè)RESETDSP應(yīng)用系統(tǒng)功能框圖DSP第1章：DSP技術(shù)概要時(shí)鐘：VcoreVI/O電源82第1章：DSP技術(shù)概要1.2DSP的發(fā)展概況和趨勢(shì) 1.2.1DSP的發(fā)展概況（1）20世紀(jì)70年代，DSP誕生：1978年，AMI公司宣布第一個(gè)DSPS2811問(wèn)世1980年，日本NEC公司推出的D7720是第一片具有硬件乘法器的商用DSP

1982年，美國(guó)TI公司推出首枚低成本高性能的DSP-TMS32010芯片，16位定點(diǎn)DSP，采用了哈佛結(jié)構(gòu)和硬件乘法器。1985年，TI公司推出TMS32020系列芯片，尋址空間達(dá)到64K。ADSP2100，DSP56001，DSP16A第1章：DSP技術(shù)概要1.2DSP的發(fā)展概況和趨勢(shì)83第1章：DSP技術(shù)概要1.2DSP的發(fā)展概況和趨勢(shì)

（2）20世紀(jì)90年代后：驚人發(fā)展期性能與指標(biāo)不斷提高；芯片尺寸與功耗不斷減小，價(jià)格逐年降低；

出現(xiàn)了種技術(shù)先進(jìn)的定點(diǎn)與浮點(diǎn)DSP芯片；TI公司的TMS320C20,C30,C40,C50,C80系列芯片；ADSP21XX系列；更適合于數(shù)字信號(hào)處理算法；3.3V(I/O),1.8V內(nèi)核

第1章：DSP技術(shù)概要1.2DSP的發(fā)展概況和趨勢(shì)84第1章：DSP技術(shù)概要1.2DSP的發(fā)展概況和趨勢(shì)

（3）1997年以后：進(jìn)入完善期普遍采用0.25,0.18um工藝，增加了集成度；片內(nèi)存儲(chǔ)器容量增大,幾百千字；

內(nèi)核電壓1.2V，進(jìn)行一步降低功耗；TI公司的TMS320C64x;開發(fā)手段更方便，優(yōu)化方法更靈活；

第1章：DSP技術(shù)概要1.2DSP的發(fā)展概況和趨勢(shì)85第1章：DSP技術(shù)概要☆目前全球DSP市場(chǎng)中的主要廠商TI公司位居榜首，在全球DSP市場(chǎng)的占有率為44%左右Motorola公司的占有率為13.2%左右ADI公司的占有率為10.2%左右其他一部分由Hitachi（日立）、NEC、Zilog（桑那）等公司占據(jù)

第1章：DSP技術(shù)概要☆目前全球DSP市場(chǎng)中的主要廠商86第1章：DSP技術(shù)概要☆TI公司的三大系列DSP芯片：（1）TMS320C200系列：16/32位的定點(diǎn)DSP芯片；速度150MIPS;主要應(yīng)用：數(shù)字馬達(dá)控制，電機(jī)控制，數(shù)字電視，工業(yè)主動(dòng)化，智能傳感器等嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域。

第1章：DSP技術(shù)概要☆TI公司的三大系列DSP芯片：87第1章：DSP技術(shù)概要（2）TMS320C500系列：低功耗的16位的定點(diǎn)DSP芯片；速度600MIPS;C54x,C55x.主要應(yīng)用：個(gè)人或便攜產(chǎn)品。如：音樂(lè)播放器，數(shù)碼相機(jī)2G，3G手機(jī)和基站；GPS接收器；多種消費(fèi)類電子產(chǎn)品。

第1章：DSP技術(shù)概要（2）TMS320C500系列：88第1章：DSP技術(shù)概要（3）TMS320C600系列：高性能的32位的定點(diǎn)DSP芯片；具有強(qiáng)大的計(jì)算能力與并行處理能力.C62X，C64x，C67x。主要應(yīng)用：音頻與視頻處理。如：語(yǔ)音識(shí)別，醫(yī)學(xué)圖像處理，視頻監(jiān)控。音頻會(huì)議與廣播；第1章：DSP技術(shù)概要（3）TMS320C600系列：89第1章：DSP技術(shù)概要☆目前TI公司和ADI公司的主流DSP的一些特性如表第1章：DSP技術(shù)概要☆目前TI公司和ADI公司的主流DSP90第1章：DSP技術(shù)概要1.2.2DSP的發(fā)展趨勢(shì)1.單片DSP的發(fā)展

將圍繞性能、價(jià)格和功耗這三大要素進(jìn)行進(jìn)一步的改善2.DSP與其它可編程處理器技術(shù)相結(jié)合 將FPGA與DSP技術(shù)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)寬帶信號(hào)處理，大大提高信號(hào)處理速度

3.DSP與SoC技術(shù)相結(jié)合 利用DSP核嵌入技術(shù)將一個(gè)系統(tǒng)集成在一塊芯片上，提高設(shè)計(jì)速度，降低開發(fā)成本，可直接使用DSP系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)來(lái)開發(fā)內(nèi)部嵌有DSP內(nèi)核的SoC。SystemonChip的縮寫，稱為系統(tǒng)級(jí)芯片,也有稱片上系統(tǒng)。所謂SoC技術(shù)，是一種高度集成化、固件化的系統(tǒng)集成技術(shù)。使用SoC技術(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的核心思想，就是要把整個(gè)應(yīng)用電子系統(tǒng)全部集成在一個(gè)芯片中。在使用SoC技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)，除了那些無(wú)法集成的外部電路或機(jī)械部分以外，其他所有的系統(tǒng)電路全部集成在一起。

第1章：DSP技術(shù)概要1.2.2DSP的發(fā)展趨勢(shì)91第1章：DSP技術(shù)概要1.3

DSP芯片的分類、性能及其應(yīng)用1.3.1DSP芯片的分類

1.按照數(shù)據(jù)格式分類： 定點(diǎn)DSP芯片 浮點(diǎn)DSP芯片 2.按照芯片的用途分類 通用型DSP 專用型DSP 3.按照芯片結(jié)構(gòu)分類： 靜態(tài)DSP 為某種應(yīng)用目的而專門設(shè)計(jì)的ASIC系統(tǒng) 硬連線邏輯電路

第1章：DSP技術(shù)概要1.3

DSP芯片的分類、性能及其應(yīng)92第1章：DSP技術(shù)概要1.3.2DSP芯片的性能

1.MIPS:百萬(wàn)條指令/每秒

如TMS320C6416在時(shí)鐘為1GHz時(shí)的峰值性能可達(dá)8000MIPS2.MOPS：百萬(wàn)次操作/每秒

如TMS320C6201在時(shí)鐘為200MHz時(shí)的峰值性能可達(dá)2400MOPS3.MFLOPS：百萬(wàn)次浮點(diǎn)操作/每秒

如ADSP-TS201S的峰值性能可達(dá)14.4GFLOPS

第1章：DSP技術(shù)概要1.3.2DSP芯片的性能93第1章：DSP技術(shù)概要4.MBPS：百萬(wàn)位/每秒

如TMS320C6000的總線時(shí)鐘為200MHz時(shí)，其總線數(shù)據(jù)吞吐率為800M字節(jié)/秒5.MAC執(zhí)行時(shí)間：完成一次乘-累加運(yùn)算所需時(shí)間

大部分DSP可在單周期內(nèi)完成一次MAC6.FFT執(zhí)行時(shí)間完成一個(gè)N點(diǎn)FFT運(yùn)算所需時(shí)間第1章：DSP技術(shù)概要4.MBPS：百萬(wàn)位/每秒94第1章：DSP技術(shù)概要1.3.3DSP芯片的應(yīng)用

第1章：DSP技術(shù)概要1.3.3DSP芯片的應(yīng)用95第1章：DSP技術(shù)概要TMS320C5000?低功耗

手機(jī)電信數(shù)碼相機(jī)便攜式媒體播放器最佳測(cè)控

電機(jī)控制家用電器變頻電源控制工業(yè)自動(dòng)化TMS320C2000?高性能無(wú)線基站視頻流、視頻會(huì)議視頻安防/監(jiān)控制醫(yī)療成像TMS320C6000?☆TI公司主推的三大DSP平臺(tái)第1章：DSP技術(shù)概要TMS320C5000?低功耗最佳測(cè)控96OpticalNetworkingControloflaserdiodeTVscreenDeflectionofelectronbeamforsmallangleandsharpcornerTVscreenAutomotive-EPSBatteryoperatedprecisionforsteeringPrinterPrintheadcontrolPaperpathmotorcontrolDigitalPowerSupplyProvidescontrol,sensing,PFC,andotherfunctions“Segway”ManynewcoolApplicationtocomeTirePressureLowcostpressuresensingbasedontirerotationspeedmeasurementC2000系列DSP應(yīng)用領(lǐng)域第1章：DSP技術(shù)概要OpticalNetworkingTVscreenAut97☆

C2000系列DSP子系列C2xx子系列：16位定點(diǎn)DSP、20MIPS代表器件：TMS320F206PZC24x子系列：16位定點(diǎn)DSP、20MIPS代表器件：TMS320F240LF240x子系列：16位定點(diǎn)DSP、40MIPS代表器件：TMS320LF2407F28x子系列：32位定點(diǎn)DSP、150MIPS代表器件：TMS320F2812、TMS320F2810第1章：DSP技術(shù)概要☆C2000系列DSP子系列C2xx子系列：16位定點(diǎn)DS98第1章：DSP技術(shù)概要UpTo40MIPSControlPerformanceHigh-PrecisionControlC242F241LC2404ALF2401ALC2402AMulti-Function,Appliance&ConsumerControlF240F243LC2406ALF2402ALF2403ALF2406ALF2407AF2810128-LQFPF2812176-LQFPF2812179-u*BGA150MIPS!SoftwareCompatibleHigh-endDerivativesApplicationspecificversionsScaledDownversionsRoadmap第1章：DSP技術(shù)概要UpTo40MIPSContro99TIDSP占手機(jī)市場(chǎng)的60%

TIDSP被前10位因特網(wǎng)消費(fèi)類電子產(chǎn)品制造商中的8個(gè)所選中TIDSP被前8位數(shù)碼相機(jī)制造商中的7個(gè)所選中TIDSP占IP電話設(shè)計(jì)的80%TIDSP占VOIP網(wǎng)關(guān)市場(chǎng)的80%TIDSP被前10位無(wú)線基站制造商中的8個(gè)所采用TMS320C5000C5000系列DSP的應(yīng)用第1章：DSP技術(shù)概要TIDSP占手機(jī)市場(chǎng)的60%

TIDSP被前10位因100☆

C5000系列DSP子系列C54x子系列：16位定點(diǎn)DSP、100～160MIPS代表器件：TMS320VC5402、VC5409、VC5416C55x子系列：16位定點(diǎn)DSP、400MIPS代表器件：TMS320VC5510、VC5509、VC5502C54x＋ARM7子系列：代表器件：TMS320VC5470、VC5471、DSC21C55x＋ARM9子系列： 即OMAP平臺(tái)：OpenMultimediaApplicationsPlatform代表器件：OMAP5910第1章：DSP技術(shù)概要☆C5000系列DSP子系列C54x子系列：16位定點(diǎn)DS101第1章：DSP技術(shù)概要Application

EnhancedC5502400MIPSC5509288-400

MIPSC5510320-400

MIPSC55xTMDSPDSP+RISCPowerEfficiency/SystemDensityC5000系列DSPC5470C54xTM+ARM7C5471C54xTM+ARM7OMAPTM

OMAP5910MulticoreC5420

200MIPSC5421

200MIPSC5441532MIPSC55xTMMulticoreSoftwareCompatibleC5407120MIPSC540150MIPSC5402100-160MIPSC540980-160

MIPSC5410100-160MIPSC5416120-160MIPSOver500MillionShippedC54xTMDSPWorld’sMostPopularDSP$5BillioninDesign-insC55xTMDSPBestDSP

MicroprocessorReportDSPProductoftheYear

InternetTelephonyEDN2000DSPC5404120

MIPSRoadmap第1章：DSP技術(shù)概要Application

Enhanc102HighPerformance160-MIPS performance