DSP基本介紹及CCS軟件分解

會計學1DSP基本介紹及CCS軟件分解1、DSP的概念廣義的概念:廣義的概念可理解為數字信號處理（DigitalSignalProcessing，DSP）技術，主要是研究數字信號處理的各種算法。狹義的概念:狹義的概念可理解為數字信號處理器（DigitalSignalProcesor），主要采用硬件實現，用于產品設計。DSP也就是硬件工程師和芯片制造商所指專用于實現信號處理算法的微處理器芯片。第1頁/共43頁2、數字信號處理概述2.1數字信號處理系統(tǒng)的構成2.2數字信號處理的實現2.3數字信號處理的特點返回首頁第2頁/共43頁2.1數字信號處理系統(tǒng)的構成圖2-1典型的數字信號處理系統(tǒng)框圖返回本節(jié)DSP第3頁/共43頁2.2數字信號處理的實現1）在通用PC機上用軟件實現，靈活方便單速度慢。2）利用單片機來實現，實現簡單的DSP處理，如數字控制。3）利用通用DSP芯片來實現，靈活、速度快、可實時處理。4）利用專用DSP芯片來實現，算法用硬件實現，速度極快。返回本節(jié)第4頁/共43頁2.3數字信號處理的特點與模擬系統(tǒng)（ASP）相比，數字系統(tǒng)具有如下特點：（1）精度高，編程方便，可程控；（2）可靠性高；（3）靈活性大；（4）接口簡單；（5）易于大規(guī)模集成；。返回本節(jié)第5頁/共43頁3、DSP芯片概述3.1DSP芯片的種類3.2TMS320DSP系列3.3DSP芯片的主要特點3.4DSP芯片的應用返回首頁第6頁/共43頁3.1DSP芯片的種類DSP芯片可以按照以下3種方式進行分類。1．按數據格式分:定點和浮點 根據DSP芯片工作的數據格式可分為定點DSP芯片與浮點DSP芯片。即數據以定點格式工作的DSP芯片稱之為定點DSP芯片;以浮點格式工作的稱為浮點DSP芯片。 注意：定點DSP也可以通過軟件形式實現浮點運算。2．按用途分：通用和專用 按照DSP芯片的用途來分，可分為通用型DSP芯片和專用型DSP芯片。通用型DSP芯片適合普通的DSP應用，如TI公司的一系列DSP芯片。專用型DSP芯片是為特定的DSP運算而設計的，更適合特殊的運算，如數字濾波，卷積和FFT等。第7頁/共43頁3.2DSP芯片的發(fā)展及趨勢

（1）DSP芯片的發(fā)展歷程

☉1978年第一片DSP誕生S2811(Microsystems公司AMI子公司)☉1986年以來得到突飛猛進的發(fā)展。☉現今：生產DSP廠家80多個，品種300多種。TI（德州儀器）公司市場份額：60%；ADI（美國模擬器件）公司市場份額：15%；Motorola市場份額：10%；Lucent市場份額：5%；

第8頁/共43頁（2）TI公司DSP芯片簡介

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第一代：TMS32010及其系列產品（1982年）

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第二代：TMS32020、TMS320C25/C26/C28

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第三代：TMS320C30/C31/C32，

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第四代：TMS320C40/C44，

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第五代：TMS320C50/C51/C52/C53/C54和集多個DSP于一體的高性能DSP芯片TMS320C80/C82等

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第六代：TMS320C62x/C67x等。

第9頁/共43頁TIDSP芯片介紹目前，TI主流DSP產品是TMS320C2000、TMS320C5000、TMS320C6000系列。TMS320C2000系列包括C24x、C28x，主要面向工業(yè)控制應用，除了具備強大的運算能力外，片內還集成了豐富的外設模塊，便于構成高性能的工業(yè)測控系統(tǒng)。TMS320C5000系列包括C54x、C55x，是低功耗高性能的定點DSP，功耗低至0.05mW/MIPS，性能高達600MIPS。它針對強大且經濟高效的嵌入式信號處理解決方案進行了優(yōu)化，其中包括消費類電子、通信、醫(yī)療、安保和工業(yè)應用中的便攜式電子產品。TMS320C6000系列包括C62x、C64x和C67x，是TI超高性能DSP，一般應用于高性能復雜的通信系統(tǒng)和其他一些高端應用，如語音識別、圖形處理、網絡系統(tǒng)等。第10頁/共43頁（3）國內DSP的發(fā)展概況☉1983年引進（TMS32010）☉我國DSP產品主要來自海外。TI公司的產品約占國內DSP市場的90%，其余為Lucent、AD、Motorola、ZSP和NEC等公司。☉現狀：DSP開發(fā)工具

/DSP硬件平臺開發(fā)

/DSP應用軟件開發(fā)☉國內較知名的DSP公司：北京“聞亭”、“合眾達”等。

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國內引入的主流產品：

?TMS320F2407(電機控制)

?TMS320C5409(信息處理)

?TMS320C6201(圖像處理)

第12頁/共43頁3.3DSP芯片的主要特點1．哈佛結構（與馮·諾依曼結構的區(qū)別）2．多總線結構3．指令系統(tǒng)的流水線操作4．專用的硬件乘法器5．特殊的DSP指令6．快速的指令周期7．硬件配置強第13頁/共43頁3.3.1哈佛結構第14頁/共43頁

DSP處理器流水線技術是將各指令的各個步驟重疊起來執(zhí)行，而不是一條指令執(zhí)行完成之后，才開始執(zhí)行下一條指令。3.3.2DSP采用流水線技術第15頁/共43頁3.4DSP芯片的應用（1）信號處理（2）通信（3）語音（4）圖形/圖像（5）軍事（6）儀器儀表（7）自動控制（8）醫(yī)療（9）家用電器第16頁/共43頁電腦常用單位換算1TB=1024GB

1GB=1024MB

1MB=1024KB

1KB=1024Byte

1Byte=8Bit注：Byte是字節(jié)，Bit是位

KB是千字節(jié)

MB是兆

GB是千兆

TB是千千兆

一般情況把他們看作是按千進位就行，準確的是1024也就是2的10次方。第17頁/共43頁DSP主要技術指標ICY（InstructionCycle）指令周期：執(zhí)行一條指令所需時間，通常以ns為單位。MAC時間（MultiplierAccumulator，乘法累加時間）：執(zhí)行一次乘法加上一次加法的時間。大部分DSP芯片可在一個指令周期完成一次乘法和加法操作。FFT處理時間（FastFourierTransform，快速傅里葉變換處理時間）：即運算一個N點FFT程序所需的時間。MIPS（MillionInstructionsPerSecond）：百萬條指令/秒。MOPS（MillionOperationsPerSecond）：百萬次操作/秒。操作包括CPU操作、地址計算、數據訪問和傳輸、I/O操作等。MFLOPS（MillionFloatingpointOperationsPerSecond）：百萬次浮點操作/秒。表征浮點DSP運算性能的重要指標。MBPS（Million-bitsPerSecond）：百萬位/秒。用于衡量DSP的數據傳輸能力，通常指總線或I/O的帶寬，它是對總線或I/O數據吞吐率的量度。第18頁/共43頁DSP芯片的選型DSP芯片的運算速度。DSP芯片的運算精度。DSP芯片的硬件資源。DSP芯片的功耗。DSP芯片的價格。DSP芯片的開發(fā)工具。其他因素，如封裝形式、工作條件等。第19頁/共43頁DSP與MCU、FPGA、ARMDSP：用于實現數字信號處理的微處理器芯片。MCU：微控制器，又稱單片機。FPGA：現場可編程門陣列。ARM：采用ARM架構的微處理器。嵌入式系統(tǒng)定義：根據國際電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）的定義，嵌入式系統(tǒng)是“控制、監(jiān)視或者輔助設備、機器和車間運行的裝置”。應用領域：單片機偏于一般的控制和事務型處理，而DSP適合數字信號處理的各種運算，FPGA由于其極強的靈活性和適應性，一般用于產品的原型開發(fā)，在航天領域有廣泛應用。ARM一般嵌入一些微操作系統(tǒng)，如WindowsCE、Linux等，實時性強，提供簡單友好的圖形界面，便于擴展，有很好的移植性，主要用于復雜控制。第20頁/共43頁4、TMS320F2812性能概述TMS320F28X介紹TMS320F28X功能框圖第21頁/共43頁1.TMS320F28X介紹 TMS320C28x系列是TI公司最新推出的DSP芯片，是目前國際市場上最先進、功能最強大的32位定點DSP芯片。它既具有數字信號處理能力，又具有強大的事件管理能力和嵌入式控制功能，特別適用于有大批量數據處理的測控場合，如工業(yè)自動化控制、電力電子技術應用、智能化儀器儀表及電機、交直流伺服控制系統(tǒng)等。第22頁/共43頁2.TMS320F2812功能框圖第23頁/共43頁

外設資源F281x處理器集成了很多外設，處理器將所有的外設都映射到了數據存儲器空間。每個外設被分配一段相應的地址空間，主要包括配置寄存器、輸入寄存器、輸出寄存器和狀態(tài)寄存器。每個外設只要通過簡單的訪問存儲器中的寄存器就可以使用該設備。第24頁/共43頁

外設資源事件管理器通用I/O模數轉換模塊SPI和SCI通信接口CAN總線通信模塊看門狗PLL時鐘模塊多通道緩沖串口外部中斷接口存儲器及其接口第25頁/共43頁

事件管理器處理器上有EVA和EVB兩個事件管理器每個事件管理器模塊包括：定時器、比較單元、捕捉單元、PWM邏輯電路、正交編碼脈沖電路及中斷邏輯電路等第26頁/共43頁

通用IO在TMS320F281x處理器有限的引腳當中，相當一部分都是特殊功能引腳和GPIO引腳公用的。實際上，GPIO作為與其他設備進行數據交換的通道，也是非常有用的。GPIOMux寄存器選擇這些引腳的功能，如果配置成通用的數字IO引腳，則還需要通過DATDIR數據和方向控制寄存器來控制。第27頁/共43頁

模數轉換模塊

ADC模塊將外部的模擬信號轉換成數字量，ADC模塊可以將一個控制信號進行濾波或者實現運動系統(tǒng)的閉環(huán)控制。在電機控制系統(tǒng)中，采用ADC模塊采集電機的電流或電壓實現電流環(huán)的閉環(huán)控制。10位（24x，240x）12位（281x，280x）16通道（281x）第28頁/共43頁

串行通信接口SCISCI屬于雙線的異步串行通信接口，即平時所說的通用異步收發(fā)器UART（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter）口，并采用NRZ（No-Return-Zero）數據格式，可以通過SCI串行接口與CPU或其他的異步外設進行通信。SCI-A和SCI-B第29頁/共43頁

串行外設接口SPI是一個高速同步串行通信接口，能夠實現DSP與外部設備之間的高速串行通信。應用中經常使用SPI接口和擴展外設的移位寄存器、LCD顯示以及ADC等外設通信。第30頁/共43頁CAN總線通信模塊

CAN總線是一種串行通信協(xié)議，具有較強的抗干擾能力，可以應用在電磁噪聲比較大的場合。F281x的CAN總線接口模塊是增強型的CAN接口，完全支持CAN2.OB總線規(guī)范。它有32個可配置的接收/發(fā)送郵箱，支持消息的定時郵遞功能。最高通信速率可以達到1Mbps，可以使用該接口構建高可靠的CAN總線網絡。第31頁/共43頁

看門狗看門狗主要用來檢測軟件和硬件的運行狀態(tài)，當內部計數器溢出時，將產生一個復位信號。為了避免產生不必要的復位，要求用戶定期對看門狗定時器進行復位。如果不明的原因使CPU中斷程序，看門狗將產生一個復位信號，使CPU復位，程序從系統(tǒng)軟件的開始執(zhí)行。看門狗有效地提高了系統(tǒng)的可靠性。第32頁/共43頁PLL時鐘模塊鎖相環(huán)（PLL）模塊主要用來控制DSP內核的工作頻率，外部提供一個參考時鐘輸入，經過鎖相環(huán)倍頻或分頻后提供給DSP內核。C281x數字信號處理器能夠實現0.5~10倍的倍頻。第33頁/共43頁

多通道緩沖串口McBSP多通道緩沖串口主要有以下幾個特點：支持全雙工通信模式；雙緩沖數據寄存器，能夠實現連續(xù)的通信數據流；收發(fā)的幀和時鐘相互獨立；可以采用外部移位時鐘或內部的時鐘；支持8位、12位、16位、20位、24位或32位的數據格式；第34頁/共43頁

外部中斷接口F281x支持多種外設中斷，外設中斷擴展模塊（PIE）最多支持96個獨立的中斷。并將這些中斷分成8組，每一組有12個中斷源，根據中斷向量表來確定產生的中斷類型。CPU快速響應外設中斷。中斷響應延時為9個系統(tǒng)時鐘。第35頁/共43頁

存儲器及其接口F28lx采用同一編址方式，

TMS320F240x采用程序、