1、可编辑ppt1DSPDSP原理及应用原理及应用电子信息科学与技术教研室电子信息科学与技术教研室Principle&Application of DSP可编辑ppt2本课程的要求本课程的要求 考勤：考勤：严禁旷课、迟到，随机点名，无故旷课达严禁旷课、迟到，随机点名，无故旷课达30%，取消期末考资格；迟到、早退三次算一次旷课。取消期末考资格；迟到、早退三次算一次旷课。有事提前请假，点名后补假条无效；有事提前请假，点名后补假条无效；作业：作业：每人准备一个笔记本，作业本每人准备一个笔记本，作业本，不能用单页纸，不能用单页纸，学期末作业本就是一本复习提纲。学期末作业本就是一本复习提纲。按时完成作业按时
2、完成作业，严禁抄袭，发现者不论是抄袭者还是，严禁抄袭，发现者不论是抄袭者还是被抄者，全部按未交作业处理。被抄者，全部按未交作业处理。未按时交作业者未按时交作业者：晚：晚4个小时，成绩扣除个小时，成绩扣除5%，晚，晚12个个小时，扣除小时，扣除30%，晚，晚24小时，成绩扣除小时，成绩扣除60%，晚，晚48小小时，成绩为时，成绩为0。总成绩总成绩=考试成绩考试成绩*0.7+作业实验作业实验*0.2+考勤考勤*0.1可编辑ppt3有关本课程学习的几点建议有关本课程学习的几点建议 本课程的前期基础课程本课程的前期基础课程数字电路、微机原理、单片机原理及应用、数字信数字电路、微机原理、单片机原理及应用
3、、数字信号处理号处理本课程是一门实践性、应用性很强的学科，本课程是一门实践性、应用性很强的学科，对于课程的理解主要在于课下的功课。对于课程的理解主要在于课下的功课。硬件硬件/软件同样重要、不可偏废软件同样重要、不可偏废 硬件是系统的基础硬件是系统的基础,软件是系统的灵魂软件是系统的灵魂可编辑ppt4课堂授课时间分配课堂授课时间分配:(40学时学时)CH1 概述概述 4 CH2 TMS320VC33结构结构 6 CH3 存储器和高速缓冲器存储器和高速缓冲器 2 CH4 外围外围 6 CH5 数据格式和浮点运算数据格式和浮点运算 2 CH6 寻址方式寻址方式 6 CH7 汇编语言指令汇编语言指令
4、4 CH8 流水线操作流水线操作 2 CH9 公共目标文件公共目标文件 2 CH10 十六进制转换与引导十六进制转换与引导 2 CH11 硬件应用硬件应用 2 复习答疑复习答疑 2可编辑ppt5基本内容和要求：基本内容和要求：1了解数字信号处理技术和数字信号处理器的概念了解数字信号处理技术和数字信号处理器的概念2理解可编程理解可编程DSP芯片的基本结构；芯片的基本结构；3了解了解DSP芯片与其他微处理器的优缺点；芯片与其他微处理器的优缺点；4理解理解DSP系统的基本组成及设计步骤；系统的基本组成及设计步骤；5掌握掌握DSP系统中的系统中的DSP芯片的选择原则；芯片的选择原则；6掌握描述掌握描述
5、DSP运算速度的指标；运算速度的指标；7.了解了解DSP技术新的发展动态、芯片型号及应用领域。技术新的发展动态、芯片型号及应用领域。可编辑ppt61.3 DSP1.3 DSP开发开发1.1 DSP1.1 DSP系统概述系统概述1.2 DSP1.2 DSP芯片芯片可编辑ppt71.1 DSP1.1 DSP系统概述系统概述DSPDSP系统系统模拟系统模拟系统数字信号数字信号模拟信号模拟信号运算过程运算过程强调控制强调控制实时处理实时处理FPGA/CPLDDSP芯片模拟器件可编辑ppt8 DSP的基本概念 信号：一个或多个自变量的函数。信号：一个或多个自变量的函数。自变量：时间、距离、温度、压力自变
6、量：时间、距离、温度、压力 对应信号维数对应信号维数信号的分类：模拟信号信号的分类：模拟信号 时域离散信号时域离散信号 数字信号数字信号可编辑ppt9DSP（Digital Signal Processing）也就是我们常说的数字信号处理，它是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集，变换，滤波，估值，增强，压缩，识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。DSP的含义数字信号处理(Digital Signal Processing)数字信号处理的理论和算法数字信号处理器(Digital Signal Processor)实现数字信号处理算法的微处理器芯片可编辑ppt10DSP的基本概
7、念 l一个典型的数字信号处理系统抗混叠滤波A/D微处理器平滑滤波D/Ax(t)x(n)y(n)y(t)微处理器是数字微处理器是数字信号处理系统的核信号处理系统的核心部件，心部件，通常采用通常采用DSP芯片芯片，也可采，也可采用其它处理器芯片用其它处理器芯片 A/D与与D/A转换器建立转换器建立起了数字世界与现实模拟起了数字世界与现实模拟世界之间的桥梁。世界之间的桥梁。可编辑ppt11)1(.)1()()()(11010LnxhnxhnxhinxhnyLLiil一个典型的数字信号处理算法FIR滤波器 乘与累加（乘与累加（MACMAC）是数字信号处理是数字信号处理中的典型计算中的典型计算可编辑pp
8、t12l数字信号处理系统中 微处理器的选择u通用微型计算机（PC机）u普通单片机（如MCS-51、96系列等）u专用集成电路（ASIC）uDSP处理器 优点：编程容易，便于实现优点：编程容易，便于实现缺点：速度慢、成本高、体缺点：速度慢、成本高、体积大，难以进行实时信号处积大，难以进行实时信号处理和嵌入式应用理和嵌入式应用优点：成本低廉优点：成本低廉缺点：性能差、缺点：性能差、速度慢速度慢优点：速度高、大规模生产成本优点：速度高、大规模生产成本低；低；缺点：开发成本高、通用性差。缺点：开发成本高、通用性差。针对数字信号处理的要求而设计，是数字信号针对数字信号处理的要求而设计，是数字信号处理系统
9、设计中采用的主流芯片。处理系统设计中采用的主流芯片。优点：灵活、高速、便于嵌入式应用优点：灵活、高速、便于嵌入式应用可编辑ppt13DSPDSP系统的特点系统的特点 1.1.精度高，速度快精度高，速度快模拟网络元件模拟网络元件（R R、L L、C C等）等）精度精度1010-3-3模拟网络系统模拟网络系统难难数字系统数字系统1616位字长位字长DSPDSP、D/AD/A精度精度1010-5-5可编辑ppt142.2.可靠性强可靠性强,稳定性好稳定性好放大器放大器A放大器放大器B计算机计算机A计算机计算机BA、B结果结果可能不同可能不同A、B结果结果果相同果相同只要误差不超过只要误差不超过0、1
10、判决电平判决电平可编辑ppt153.3.集成度高集成度高 DSPDSP系统系统表面贴装表面贴装ASICASIC芯片芯片DSPDSPCPLDCPLDFPGAFPGA开发开发压缩体积压缩体积降低成本降低成本可编辑ppt164.4.接口方便接口方便 以现代数字技术为基础的系统或设备都是兼以现代数字技术为基础的系统或设备都是兼容的，系统接口方便。容的，系统接口方便。5.5.灵活性好灵活性好 DSPDSP系统系统DSPDSPCPLDCPLDFPGAFPGA可编程可编程可编程可编程可编程可编程不同的功能不同的功能硬件更简单硬件更简单DSPDSP系统开发系统开发周期大大缩短周期大大缩短可编辑ppt176.6
11、.保密性好保密性好 DSPDSP系统系统DSPDSPCPLDCPLDFPGAFPGA可编可编程程可编可编程程保密保密性好性好隐蔽内部总线地址变化隐蔽内部总线地址变化做成做成ASICASIC保密保密性能性能几乎几乎无懈无懈可击可击可编辑ppt187.7.时分复用时分复用 信号的采样信号的采样频率与频率与DSPDSP系系统的运算速统的运算速度相比较低度相比较低的场合。的场合。系统系统n n信道信道1 1信道信道2 2信道信道n n实时性要求不实时性要求不高的场合。高的场合。应应用用场场合合DSPDSP系统系统系统系统2 2系统系统1 1可编辑ppt192.2 DSP芯片芯片一、DSP芯片的特点二、
12、DSP芯片的发展历程三、DSP芯片的基本结构四、DSP芯片的分类五、DSP芯片的选择六、DSP芯片的应用可编辑ppt20一 DSP芯片的特点(1)(1)采用哈佛结构，程序和数据存储空间分开，可以同时采用哈佛结构，程序和数据存储空间分开，可以同时访问指令和数据；访问指令和数据；(2)(2)具有专用硬件乘法器，可在一个指令周期内完成一次具有专用硬件乘法器，可在一个指令周期内完成一次乘法和一次加法；乘法和一次加法；(3)(3)支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行叠执行;(4)(4)精度高，精度高，1616位的字长，动态范围位的字长，动态范
13、围96DB96DB，3232位浮点数，位浮点数，动态范围动态范围1536DB;1536DB;(5)(5)指令丰富，适合于指令丰富，适合于FIRFIR，IIRIIR，FFTFFT；(6)(6)片内具有快速片内具有快速 RAMRAM，通常可通过独立的数据总线在两，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；块中同时访问；(7)(7)可以并行执行多个操作；特殊的可以并行执行多个操作；特殊的DSPDSP指令。指令。(8)(8)具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持。具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持。可编辑ppt21二、DSP芯片的发展历程l发展历史u诞生于20世纪70年代末1978年，AMI公司生
14、产出第一片DSP芯片S2811 1979年，美国Intel公司推出商用可编程器件DSP芯片Intel2920 可编辑ppt221980年，日本NEC公司推出PD7720，第一片具有乘法器的商用DSP芯片1982年，TI公司成功推出其第一代DSP芯片TMS32010及其系列产品TMS32011、TMS320C10/C14/C15/C16/C17日本Hitachi公司第一个采用CMOS工艺生产浮点DSP芯片1983年，日本Fujitsu公司推出的MB8764，指令周期为120ns，具有双内部总线，使数据吞吐量发生了一个大的飞跃1984年，AT&T公司推出DSP32，是较早的具备较高性能的浮点DSP
15、芯片可编辑ppt23硬件结构：更适合数字信号处理的要求，能进行硬件乘法和单指令滤波处理，其单指令周期为ns。如：TI公司的TMS320C20和TMS320C30，CMOS制造工艺，存储容量和运算速度成倍提高，为语音处理、图像处理技术的发展奠定了基础。主要器件有：TI公司的TMS320C20、30、40、50系列，Motorola公司的DSP5600、9600系列，AT&T公司的DSP32等。可编辑ppt24信号处理能力更加完善，而且使系统开发更加方便、程序编辑调试更加灵活、功耗进一步降低、成本不断下降 各种通用外设集成到片上，大大地提高了数字信号处理能力 DSP运算速度可达到单指令周期10ns
16、左右，可在Windows 下用C语言编程，使用方便灵活广泛应用：通信、计算机领域，并渗透到日常消费领域可编辑ppt25l DSP芯片的 发展现状u制造工艺u存储器容量 u内部结构 u运算速度 u高度集成化 u运算精度和动态范围 u开发工具 具有较完善的软件和硬件开发工具，如：软件仿真具有较完善的软件和硬件开发工具，如：软件仿真器器SimulatorSimulator、在线仿真器、在线仿真器EmulatorEmulator、C C编译器和集编译器和集成开发环境成开发环境CCSCCS等，给开发应用带来很大方便。等，给开发应用带来很大方便。CCSCCS是是TITI公司针对本公司的公司针对本公司的DS
17、PDSP产品开发的集成开发环境。产品开发的集成开发环境。它集成了代码的编辑、编译、链接和调试等诸多功它集成了代码的编辑、编译、链接和调试等诸多功能，而且支持能，而且支持C/C+C/C+和汇编的混合编程。开放式的结和汇编的混合编程。开放式的结构允许外扩用户自身的模块。构允许外扩用户自身的模块。普遍采用普遍采用0.25m0.25m或或0.18m0.18m亚微米的亚微米的CMOSCMOS工艺。引脚从原来的工艺。引脚从原来的4040个增加到个增加到200200个以上，个以上，需要设计的外围电路越来越少，成本、体需要设计的外围电路越来越少，成本、体积和功耗不断下降。积和功耗不断下降。芯片的片内程序和数据
18、存储器可达到几十芯片的片内程序和数据存储器可达到几十K K字，字，而片外程序存储器和数据存储器可达到而片外程序存储器和数据存储器可达到16M16M4848位和位和4G4G4040位以上。位以上。芯片内部均采用多总线、多处理单元和多级流芯片内部均采用多总线、多处理单元和多级流水线结构，加上完善的接口功能，使水线结构，加上完善的接口功能，使DSPDSP的系的系统功能、数据处理能力和与外部设备的通信功统功能、数据处理能力和与外部设备的通信功能都有了很大的提高。能都有了很大的提高。指令周期从指令周期从400ns400ns缩短到缩短到10ns10ns以下，其相应的速以下，其相应的速度从度从2.5MIPS
19、2.5MIPS提高到提高到2000MIPS2000MIPS以上。如以上。如TMS320C6201TMS320C6201执行一次执行一次10241024点复数点复数FFTFFT运算的时运算的时间只有间只有66uS66uS。集滤波、集滤波、A/DA/D、D/AD/A、ROMROM、RAMRAM和和DSPDSP内核于一体的内核于一体的模拟混合式模拟混合式DSPDSP芯片已有较大的发展和应用。芯片已有较大的发展和应用。DSPDSP的字长从的字长从8 8位已增加到位已增加到6464位，累加器的长度也位，累加器的长度也增加到增加到4040位，从而提高了运算精度。同时，采用位，从而提高了运算精度。同时，采用
20、超长字指令字（超长字指令字（VLIWVLIW）结构和高性能的浮点运算，）结构和高性能的浮点运算，扩大了数据处理的动态范围。扩大了数据处理的动态范围。可编辑ppt26l DSP技术的发展趋势 uDSP的内核结构将进一步改善uDSP和微控制器的融合 uDSP和高档CPU的融合 uDSP 和FPGA的融合 u实时操作系统RTOS与DSP的结合 uDSP的并行处理结构 u功耗越来越低 可编辑ppt27三 DSP芯片的基本结构 哈佛结构；哈佛结构；Von Neumann-Von Neumann-冯冯.诺依曼诺依曼 Harvard Harvard 哈佛哈佛 Von Neumann:Von Neumann:
21、数据、代码共享内存空间数据、代码共享内存空间 数据、代码共享内存总线数据、代码共享内存总线 Example:IntelExample:Intels x86 Pentium Processor familys x86 Pentium Processor family Harvard:Harvard:数据、代码独立存储空间数据、代码独立存储空间 数据、代码独立存储总线数据、代码独立存储总线 Improve Improve Harvard:Harvard:允许数据存放在程序存储器中，并被算术运算指令直接使用允许数据存放在程序存储器中，并被算术运算指令直接使用增强了芯片的灵活性增强了芯片的灵活性 指令
22、存储在高速缓冲器中，当执行此指令时，不需要再从存指令存储在高速缓冲器中，当执行此指令时，不需要再从存储器中读取指令，节约了一个指令周期的时间储器中读取指令，节约了一个指令周期的时间可编辑ppt28(2)(2)流水线流水线 TMS320系列处理器的流水线深度从2-6级不等，也就是说，处理器可以并行处理2-6条指令，每条指令处于流水线上的不同阶段。例如在一个三级流水线操作中，取指，译码和执行操作可以独立地处理，这可使指令执行能够完全重叠。这样就增强了处理器的处理能力。可编辑ppt29(3)(3)专用硬件乘法器专用硬件乘法器 在一般形式的FIR滤波器中，乘法是DSP的重要组成部分。在TMS320系列
23、中，由于具有专用的硬件乘法器，乘法可以在一个指令周期内完成。这样可以大量降低FIR的计算时间。可编辑ppt30(4)(4)特殊特殊DSPDSP指令指令;在TMS320系列中有一些特殊的DSP指令，它们在一个指令周期内用一条指令就可以实现普通需要几条指令才可以实现功能，如MAC指令，它可以在一个指令周期中完成一次乘法和一次加法运算。这样即节省了时间，又提高了编程的灵活性。并行、跳转、延迟指令可编辑ppt31四 DSP芯片的分类 定点和浮点 定点：结构简单、速度快、精度低，动态范围小 TI：C1X、C2X、C5X Motorola:MC56000 AD:ADSP21xx 浮点：数据动态范围大，运算
24、精度高，实时性好 TI：C3X、C4X、C8X Motorola:MC96001 AT&T:DSP32/32C可编辑ppt32四 DSP芯片的分类 通用和专用 通用普通DSP芯片 TI：TMS320系列 专用特定DSP芯片，数字滤波、卷积和FFT Motorola:DSP56200可编辑ppt33四 DSP芯片的分类 静态和一致性（工作时钟和指令类型）静态在时钟频率范围内任何时钟频率上，DSP均 正常工作，除速度外，性能不变。TI：TMS320C2x 一致性多种DSP处理器的指令系统和相应的机器代码及引脚结构相互兼容。TI：TMS320C54x可编辑ppt34五 DSP芯片的选择设计设计DSP
25、DSP应用系统，选择应用系统，选择DSPDSP芯片是非常芯片是非常重要的一个环节。重要的一个环节。只有选定了只有选定了DSPDSP芯片才能进一步设计其外芯片才能进一步设计其外围电路及系统的其它电路。围电路及系统的其它电路。选择原则：选择原则：根据实际应用系统需要、应根据实际应用系统需要、应用场合、目的，用场合、目的，选择满足所需功能、成本低、选择满足所需功能、成本低、耗电小、使用方便、有技术支持、升级方便耗电小、使用方便、有技术支持、升级方便的芯片。的芯片。可编辑ppt351 1TITI公司的公司的DSPDSP芯片芯片 TITI公司常用的公司常用的DSPDSP芯片可以归纳为三大系列：芯片可以归
26、纳为三大系列：（1 1）TMS320C2000TMS320C2000系列系列，称为，称为DSPDSP控制器，集控制器，集成了成了flashflash存储器、高速存储器、高速A/DA/D转换器以及可靠的转换器以及可靠的CANCAN模块及数字马达控制的外围模块，适用于三相电动模块及数字马达控制的外围模块，适用于三相电动机、变频器等高速实时工控产品等需要数字化的控机、变频器等高速实时工控产品等需要数字化的控制领域。制领域。（2 2）TMS320C5000TMS320C5000系列系列，这是，这是1616位定点位定点DSPDSP。主要用于通信领域，如主要用于通信领域，如IPIP电话机和电话机和IPIP
27、电话网关、数电话网关、数字式助听器、便携式声音字式助听器、便携式声音/数据数据/视频产品、调制解视频产品、调制解调器、手机和移动电话基站、语音服务器、数字无调器、手机和移动电话基站、语音服务器、数字无线电、小型办公室和家庭办公室的语音和数据系统。线电、小型办公室和家庭办公室的语音和数据系统。主要的主要的DSPDSP芯片种类芯片种类可编辑ppt36（3 3）TMS320C6000TMS320C6000系列系列DSPDSP 采用新的超采用新的超长指令字结构设计芯片。其中长指令字结构设计芯片。其中20002000年以后推年以后推出的出的C64xC64x，在时钟频率为，在时钟频率为1.1GHz1.1G
28、Hz时，可达到时，可达到8800MIPS8800MIPS以上，即每秒执行以上，即每秒执行9090亿条指令。其亿条指令。其主要应用领域为：主要应用领域为：1 1）数字通信）数字通信 完成完成FFTFFT、信道和噪声估、信道和噪声估计、信道纠错、干扰估计和检测等。计、信道纠错、干扰估计和检测等。2 2）图像处理）图像处理 完成图像压缩、图像传输、完成图像压缩、图像传输、模式及光学特性识别、加密模式及光学特性识别、加密/解密、图像增解密、图像增强等。强等。可编辑ppt372 2ADAD公司的公司的DSPDSP芯片芯片 特点：系统时钟一般不经分频直接使用。特点：系统时钟一般不经分频直接使用。定点定点D
29、SPDSP芯片的程序字长为芯片的程序字长为2424位，数据字位，数据字长为长为1616位。位。一般具有一般具有2 2个串行口、个串行口、1 1个内部定个内部定时器和时器和3 3个以上的外部中断源，此外还提供个以上的外部中断源，此外还提供8 8位位EPROMEPROM程序引导方式。程序引导方式。浮点浮点DSPDSP芯片，程序存储器为芯片，程序存储器为4848位，数据位，数据存储器为存储器为4040位，位，支持支持3232位单精度和位单精度和4040位扩展位扩展精度的精度的IEEEIEEE浮点格式，内部具有浮点格式，内部具有32324848位的位的程序程序CacheCache，有，有3 3至至4
30、4个外部中断源。个外部中断源。可编辑ppt38AD的的BLACKFIN ADSP-21535可编辑ppt393 3AT&TAT&T公司的公司的DSPDSP芯片芯片 定点定点DSPDSP芯片芯片的程序和数据字长均为的程序和数据字长均为1616位，位，有有2 2个精度为个精度为3636位的累加器，具有位的累加器，具有1 1个深度为个深度为1515字的指令字的指令CacheCache，片内具有，片内具有2K2K字的程序字的程序ROMROM和和512512字的数据字的数据RAMRAM。浮点浮点DSPDSP芯片芯片，80/100ns80/100ns的指令周期，片的指令周期，片内具有内具有3 3个个512
31、512字的字的RAMRAM块，或块，或2 2个个512512字的字的RAMRAM块加块加1 1个个4K4K字的字的ROMROM块。可以寻址块。可以寻址4M4M字的外部字的外部存储器。具有存储器。具有4 4个个4040位精度的累加器和位精度的累加器和2222个个通用寄存器。通用寄存器。可编辑ppt40LUCENT用用STARCORE开发的新开发的新DSP可编辑ppt414 4MotorolaMotorola公司的公司的DSPDSP芯片芯片定点定点DSPDSP芯片芯片程序和数据字长为程序和数据字长为2424位，有位，有2 2个精度为个精度为3636位的累加器。位的累加器。浮点浮点DSPDSP芯片芯
32、片，累加器精度达，累加器精度达9696位，可位，可支持双精度浮点数，该芯片的指令周期为支持双精度浮点数，该芯片的指令周期为50/60/74ns50/60/74ns。内部具有。内部具有1010个个9696位或位或3232位基于位基于寄存器的累加器。寄存器的累加器。适合于自适应滤波的专用定点适合于自适应滤波的专用定点DSPDSP芯片，芯片，程序字长和数据字长分别为程序字长和数据字长分别为2424位和位和1616位，累位，累加器精度为加器精度为4040位。位。可编辑ppt42M MSemiconductor Products Sector1.55 of CORE+DSPCORE+DSPDSP5665
33、2 DSP56652-DUAL CORE INTEGRATEDDUAL CORE INTEGRATEDCELLULAR BASEBAND PROCESSORCELLULAR BASEBAND PROCESSORDSPDebugBasebandSerial PortAudioSerial PortSmartcardInterfaceExternalBusInterfaceDSP/MCUInterface1024 x 16PRAM512 x 24Clocks/PLLMCORERISCMCU coreMCORERISCMCU coreCDebugJTAGUARTMUXRAM512 x 32ROM4K
34、 x 32KeypadInterfaceGPTTDMATimerData RAM13k x 16Timer/PITWatchdogQSPISerial PortData ROM20k x 16PROM48K x 2456600DSP core56600DSP coreTarget Application(目目标标应应用用)Digital Communications(数数字字通通信信)Dual Cores(双双核核心心)M56600 16-bit DSP core M200 32-bit RISC coreVoltage(电电源源电电压压)2.0V+/-0.2VFrequency(工工作作频频
35、率率)DC-60Mhz DSP DC-20Mhz MCOREPower Dissipation(功功耗耗)0.9 mW/MHz DSP 0.28 mW/MHz MCORETemperature(温温度度范范围围)-40 to 85C(Industrial)Packaging(封封装装形形式式)196-pin PBGATechnology(工工艺艺)0.32(1Q98)990407可编辑ppt435 5其他公司其他公司NECNEC公司的公司的PD77C25PD77C25、PD77220PD77220定点定点DSPDSP芯片和芯片和PD77240PD77240浮点浮点DSPDSP芯片等。芯片等。L
36、UCENTLUCENT的的DSP1600DSP1600等，等，INTELINTEL也有自己的也有自己的DSPDSP产品。产品。INTEL&AD 的新的新DSP CORE可编辑ppt441 1DSPDSP芯片的运算速度芯片的运算速度 MACMAC时间：时间：一次乘法和一次加法的时间。大部分一次乘法和一次加法的时间。大部分DSPDSP芯片可在一个指令周期内完成一次乘法和一次芯片可在一个指令周期内完成一次乘法和一次加法操作。加法操作。FFTFFT执行时间：执行时间：运行一个运行一个N N点点FFTFFT程序所需时间。程序所需时间。由于由于FFTFFT运算在数字信号处理中很有代表性，因此运算在数字信号
37、处理中很有代表性，因此FFTFFT运算时间常作为衡量运算时间常作为衡量DSPDSP芯片运算能力的一个指芯片运算能力的一个指标。标。MIPSMIPS：每秒执行百万条指令。每秒执行百万条指令。MOPSMOPS：每秒执行百万次操作。每秒执行百万次操作。MFLOPSMFLOPS：每秒执行百万次浮点操作。每秒执行百万次浮点操作。BOPSBOPS：每秒执行十亿次操作。每秒执行十亿次操作。选择芯片考虑的因素选择芯片考虑的因素可编辑ppt452 2DSPDSP芯片的价格芯片的价格 如果采用价格昂贵的如果采用价格昂贵的DSPDSP芯片，即使性能再芯片，即使性能再好，其应用范围也受到一定限制，尤其是民好，其应用范
38、围也受到一定限制，尤其是民用产品。用产品。3 3DSPDSP芯片的硬件资源芯片的硬件资源 不同不同DSPDSP芯片所提供的硬件资源不同，如片芯片所提供的硬件资源不同，如片内内RAMRAM、ROMROM的数量，外部可扩展的程序和数的数量，外部可扩展的程序和数据空间，总线接口、据空间，总线接口、I/OI/O接口等。接口等。4 4DSPDSP芯片的运算精度芯片的运算精度 一般的定点一般的定点DSPDSP芯片字长为芯片字长为1616位，少数位，少数2424位。位。浮点芯片的字长一般为浮点芯片的字长一般为3232位，累加器为位，累加器为4040位。位。可编辑ppt465 5DSPDSP芯片的开发工具芯片
39、的开发工具 在在DSPDSP系统的开发过程中，如果没有开系统的开发过程中，如果没有开发工具的支持，要想开发一个复杂的发工具的支持，要想开发一个复杂的DSPDSP系统几乎是不可能的。功能强大的开发工系统几乎是不可能的。功能强大的开发工具，可使开发时间大大缩短。具，可使开发时间大大缩短。6 6DSPDSP芯片的功耗芯片的功耗 便携式的便携式的DSPDSP设备、手持设备、野外应设备、手持设备、野外应用的用的DSPDSP设备等对功耗有特殊的要求。设备等对功耗有特殊的要求。7 7其他因素其他因素 除了上述因素外，还要考虑到封装形除了上述因素外，还要考虑到封装形式、质量标准、供货情况、生命周期等。式、质量
40、标准、供货情况、生命周期等。可编辑ppt47一般地讲：一般地讲：定点定点DSPDSP芯片的价格较便宜，功耗较低，芯片的价格较便宜，功耗较低，但运算精度稍低。但运算精度稍低。浮点浮点DSPDSP芯片的优点是运算精度高，用芯片的优点是运算精度高，用C C语言编程调试方便，但价格稍高，功耗较大。语言编程调试方便，但价格稍高，功耗较大。DSPDSP应用系统的运算量是确定选用应用系统的运算量是确定选用DSPDSP芯芯片处理能力的基础。运算量小，则可选用处片处理能力的基础。运算量小，则可选用处理能力不是很强的理能力不是很强的DSPDSP芯片，降低系统成本。芯片，降低系统成本。如果单片如果单片DSPDSP芯
41、片达不到要求，则需选用芯片达不到要求，则需选用多个多个DSPDSP芯片并行处理。芯片并行处理。可编辑ppt48六六 DSPDSP芯片的应用芯片的应用据预测，据预测，2007年年MPU/MCU/DSP总计销售额总计销售额达到达到564亿美元，预计亿美元，预计2011年达到年达到845亿美元亿美元规模规模。2007年年MCU单元出货量预计大幅增长单元出货量预计大幅增长21%，销售收入将达销售收入将达140亿美元，比亿美元，比2006年的年的124亿亿美元增加美元增加13%。2008年，预计年，预计MCU销售将再销售将再次增长次增长13%，达到，达到158亿美元。数字信号处理亿美元。数字信号处理器，
42、预计年增长率为器，预计年增长率为9%，DSP销售额为销售额为79亿亿美元，预计美元，预计2008年年DSP市场规模达到市场规模达到89亿美亿美元，增长率达到元，增长率达到13%。可编辑ppt49可编辑ppt50可编辑ppt51DSPDSP芯片的主要应用领域芯片的主要应用领域 目前目前DSPDSP的应用主要包括如下方面：的应用主要包括如下方面：（1 1）信号处理）信号处理 如数字滤波、自适应如数字滤波、自适应滤波、快速傅里叶变换、希尔伯特变换、滤波、快速傅里叶变换、希尔伯特变换、小波变换、相关运算、谱分析、卷积、小波变换、相关运算、谱分析、卷积、模式匹配、加窗、波形产生等。模式匹配、加窗、波形产
43、生等。可编辑ppt52（2 2）通信）通信 如调制解调器、自适应均如调制解调器、自适应均衡、数据加密、数据压缩、回波抵消衡、数据加密、数据压缩、回波抵消、多路复用、传真、扩频通信、纠错、多路复用、传真、扩频通信、纠错编码、可视电话、个人通信系统、移编码、可视电话、个人通信系统、移动通信、个人数字助手（动通信、个人数字助手（PDAPDA）、）、X.25X.25分组交换开关等。分组交换开关等。（3 3）语音）语音 如语音编码、语音合成、如语音编码、语音合成、语音识别、语音增强、说话人辨认、语音识别、语音增强、说话人辨认、说话人确认、语音邮件、语音存储、说话人确认、语音邮件、语音存储、扬声器检验、文
44、本转语音等。扬声器检验、文本转语音等。可编辑ppt53消费电子正在全面数字化，现在音频广消费电子正在全面数字化，现在音频广播，电视广播也在向数字化迈进，播，电视广播也在向数字化迈进，HDTV接收机、接收机、SDTV电视机、机顶盒及数字广电视机、机顶盒及数字广播收音机等已经或都将进入市场。播收音机等已经或都将进入市场。MP3播播放机方兴未艾。在国外，电子产品约占整放机方兴未艾。在国外，电子产品约占整车费用的车费用的30%，在中国目前只占到整车费，在中国目前只占到整车费用的用的15%-20%。汽车电子包括汽车上的娱。汽车电子包括汽车上的娱乐装置，远程信息处理和自动控制装置，乐装置，远程信息处理和自
45、动控制装置，这些设备都离不开这些设备都离不开DSP。可编辑ppt54（4 4）军事）军事 如保密通信、雷达处理、如保密通信、雷达处理、声纳处理、图像处理、射频调制解调声纳处理、图像处理、射频调制解调、导航、导弹制导等。、导航、导弹制导等。（5 5）图形与图像）图形与图像 如二维和三维图形如二维和三维图形处理、图像压缩与传输、图像增强、处理、图像压缩与传输、图像增强、动画与数字地图、机器人视觉、模式动画与数字地图、机器人视觉、模式识别、工作站等。识别、工作站等。（6 6）仪器仪表）仪器仪表 如频谱分析、函数发如频谱分析、函数发生、锁相环、地震处理、数字滤波、生、锁相环、地震处理、数字滤波、模式匹
46、配、暂态分析等。模式匹配、暂态分析等。可编辑ppt55（7 7）自动控制）自动控制 如引擎控制、声控、机如引擎控制、声控、机器人控制、磁盘控制器、激光打印机控制器人控制、磁盘控制器、激光打印机控制、电动机控制等。、电动机控制等。（8 8）医疗）医疗 助听器、超声设备、诊断工具助听器、超声设备、诊断工具、病人监护、胎儿监控、修复手术等。、病人监护、胎儿监控、修复手术等。（9 9）家用电器）家用电器 如高保真音响、音乐合如高保真音响、音乐合成、音调控制、玩具与游戏、数字电话与成、音调控制、玩具与游戏、数字电话与电视、电动工具、固态应答机等。电视、电动工具、固态应答机等。（1010）汽车）汽车 如自
47、适应驾驶控制、防滑制如自适应驾驶控制、防滑制动器、发动机控制、导航及全球定位、振动器、发动机控制、导航及全球定位、振动分析、防撞雷达等。动分析、防撞雷达等。可编辑ppt56DSP产业链产业链 DSP的发展己有的发展己有25年历史了，年历史了，DSP芯片己芯片己达到相当高的水平，现在国际上已形成包括达到相当高的水平，现在国际上已形成包括DSP芯片设计、制造，芯片设计、制造，DSP开发工具研制生产、开发工具研制生产、应用和咨询共同组成的产业链。应用和咨询共同组成的产业链。全球有全球有5万多客户选用万多客户选用TI定制的软件开发环定制的软件开发环境，使他们能非常容易地将境，使他们能非常容易地将DSP
48、结合到他们的结合到他们的系统中去。围绕系统中去。围绕DSP周边的业务就由许许多多周边的业务就由许许多多的称为第三方的称为第三方(T hird Party)的小公司承担，的小公司承担，TI的的 Third Party 有有650多家公司，他们生产多家公司，他们生产数千种基于数千种基于DSP的产品。的产品。可编辑ppt57DSP产业链产业链围绕围绕DSP芯片产业化可以成立公司的业务很多，芯片产业化可以成立公司的业务很多，概括起来有以下一些：概括起来有以下一些：DSP开发工具：开发工具：如各种仿真软件、调试软件、硬如各种仿真软件、调试软件、硬件仿真器、评估板、初学者实验套件、教学套件等。件仿真器、评
49、估板、初学者实验套件、教学套件等。DSP应用软件：应用软件：符合各种国际和区域性标准的语符合各种国际和区域性标准的语音、图像、视频、数据通信等音、图像、视频、数据通信等DSP软件。例如不少公软件。例如不少公司从事司从事 ITU-T G.系列语音压缩编码标准的系列语音压缩编码标准的DSP编程，编程，如如 G.711、G.722、G.726、G.728、G.723、G.729 等。音频编码有等。音频编码有MPEG1，2，4的的MP3、AAC，Dolb y 的的AC-3等。图像编码有等。图像编码有JPEG、J PEG2000、H.261、H.263、H.264。数据通信，如各种传输速。数据通信，如各
50、种传输速率的率的 Modem、xDSL、Cable Modem，回声抵消、，回声抵消、DTMF等都有很大的市场。等都有很大的市场。可编辑ppt58DSP产业链产业链DSP电路板卡电路板卡：在实际应用中需要专门的：在实际应用中需要专门的DSP硬硬件电路板卡，利用这些板卡可以进行二次应用开发。件电路板卡，利用这些板卡可以进行二次应用开发。例如很多语音信箱供应商就是购买例如很多语音信箱供应商就是购买DSP语音压缩卡做语音压缩卡做的产品，很多为广播电台提供音频工作站的供应商就的产品，很多为广播电台提供音频工作站的供应商就要购买要购买DSP音频压缩卡，如做视频监控系统的就必须音频压缩卡，如做视频监控系统
