DSP教程2.数字信号处理介绍_图文(精)
DSP技术(数字信号处理器)
DSP技术（数字信号处理器）DSP技术概况数字信号处理（DigitalSignalProcessing，简称DSP）是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。
20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。
在过去的二十多年时间里，数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛DSP技术图解的应用。
数字信号处理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。
数字信号处理是围绕着数字信号处理的理论、实现和应用等几个方面发展起来的。
数字信号处理在理论上的发展推动了数字信号处理应用的发展。
反过来，数字信号处理的应用又促进了数字信号处理理论的提高。
而数字信号处理的实现则是理论和应用之间的桥梁。
数字信号处理是以众多学科为理论基础的，它所涉及的范围极其广泛。
例如，在数学领域，微积分、概率统计、随机过程、数值分析等都是数字信号处理的基本工具，与网络理论、信号与系统、控制论、通信理论、故障诊断等也密切相关。
近来新兴的一些学科，如人工智能、模式识别、神经网络等，都与数字信号处理密不可分。
可以说，数字信号处理是把许多经典的理论体系作为自己的理论基础，同时又使自己成为一系列新兴学科的理论基础。
世界上第一个单片DSP芯片应当是1978年AMI公司发布的S2811，1979年美国Intel公司发布的商用可编程器件2920是DSP芯片的一个主要里程碑。
这两种芯片内部都没有现代DSP芯片所必须有的单周期乘法器。
1980年，日本NEC公司推出的μPD7720是第一个具有乘法器的商用DSP芯片。
在这之后，最成功的DSP芯片当数美国德州仪器公司（T exasInstruments，简称TI）的一系列产品。
TI公司在1982年成功推出其第一代DSP芯片TMS32010及其系列产品TMS32011、TMS320C10/C14/C15/C16/C17等，之后相继推出了第二代DSP芯片TMS32020、TMS320C25/C26/C28，第三代DSP芯片TMS320C30/C31/C32，第四代DSP芯片TMS320C40/C44，第五代DSP芯片TMS320C5X/C54X，第二代DSP芯片的改进型TMS320C2XX，集多片DSP 芯片于一体的高性能DSP芯片TMS320C8X以及目前速度最快的第六代DSP 芯片TMS320C62X/C67X等。
DSP(数字信号处理)课件
第1章 绪论 章
DSP定义：利用数字计算机或专用数字硬件，对数字信号进行 DSP定义：利用数字计算机或专用数字硬件， 定义 的一切处理运算称为数字信号处理。 的一切处理运算称为数字信号处理。 DSP芯片：解决实时处理要求，适合DSP运算需求的单片可编程 DSP芯片：解决实时处理要求，适合DSP运算需求的单片可编程 芯片 DSP 微处理器芯片。 微处理器芯片。
用于初始化
LD LD LD LD LD
# 80h, A ；80ｈ Ａ # 32767，B ；32767 Ｂ # 23，DP ；23 DP # 15，ASM ；15 ASM # 3，ARP ；3 ARP
OVLY=0， 则片内RAM只映象到数据存储空间 若OVLY=0， 则片内RAM只映象到数据存储空间 若OVLY=1， 则片内 ， 则片内RAM映象到程序和数据空间 映象到程序和数据空间
DROM位 位
当DROM=1，则部分片内 ，则部分片内ROM映象到数据空间 映象到数据空间 映象与MP/MC的有关 当DROM=0，则片内 ，则片内ROM映象与 映象与 的有关
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2.5 TMS320C54x片内外设简介 片内外设简介
1．通用 引脚 ．通用I/O引脚 2．定时器 ． 3．时钟发生器 ． 4．主机接口（HPI） 4．主机接口（HPI） 5．串行口 ． 6．软件可编程等待状态发生器 ． 7．可编程分区转换逻辑 ．
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第3章 TMS320C54x的数据寻址方式 章 的数据寻址方式
除程序存储器空间和数据存储器空间外， 除程序存储器空间和数据存储器空间外，C54x系 系 列器件还提供了I/O存储器空间 利用I/O空间可 存储器空间， 列器件还提供了 存储器空间，利用 空间可 以扩展外部存储器。 以扩展外部存储器。 I/O存储器空间为 存储器空间为64K字（0000h～FFFFh），有 ），有 存储器空间为 字 ～ ）， 两条指令PORTR和PORTW可以对 存储器空 可以对I/O存储器空 两条指令 和 可以对 间操作， 间操作，读写时序与程序存储器空间和数据存储 器空间有很大不同。 器空间有很大不同。 使用片内存储器没有等待状态，速度快； 使用片内存储器没有等待状态，速度快； 使用片外存储器可以对更大的存储空间寻址， 使用片外存储器可以对更大的存储空间寻址，但 是速度较慢。 是速度较慢。
数字信号处理基础pptDSP第01章
例1-10 h(n)= anu(n) 该系统是因果系统，当0< |a| < 1时系统稳定
§1.4 N阶线性常系数差分方程
无限脉冲响应系统（IIR, Infinite Impulse Response）
M
N
y(n) bm x(n m) ak y(n k)，ak、bm是常数
m0
k 1
ak有非零值
n的有效
有效
n的有效
区间范围 数据长度 区间范围
有效 数据长度
x(n) [0, M1]
M
h(n) [0, N1]
N
y(n) [0, MN2] MN1
[nxl, nxu]
[nhl, nhu]
[nxl nhl, nxu nhu]
nxunxl1
nhunhl1
nxu nhu nxlnhl1
x(n)={1, 2, 3}，0 n 2， M = 3 h(n)={1, 2, 2, 1}，0 n 3， N = 4 y(n)={1, 4, 9, 11, 8, 3}，0 n 5，M N 1 = ulse Response）
M
y(n) bm x(n m)
m0
差分方程的求解方法 ➢时域方法
例1-8 T[ x1(n)] nx1(n) x1(n 1) 3 T[ x2 (n)] nx2 (n) x2 (n 1) 3 T[ax1(n) bx2 (n)] n[ax1(n) bx2 (n)] ax1(n 1) bx2 (n 1) 3
≠ aT[ x1(n)] bT[ x2 (n)] n[ax1(n) bx2(n)] ax1(n 1) bx2(n 1) 3(a b)
T[ax1(n) bx2 (n)] aT[ x1(n)] bT[ x2(n)]
数字信号处理dsp绪论a
其中，m表示数的2补码的整数部分，n表示数的2补码
的小数部分，1位符号位，数的总字长为m+n+l位。表 示数的整数范围为-2m～2m -1，小数的最小分辨率为
2- n。表1-2给出了16种Q表示法及其所表示的十进制数
范围。
第1章
绪论
表1-2 Q表示法及其表示的十进制数范围
Q16.-1(-65536~65535或仍是(-32768~32767)单位2V)， Q17.-2(4V)……， Q-1.16(1/65536V)，Q-2.17 ……
第1章
绪论
DSP 与 单 片 机 相 比 速 度 要 快 得 多 。 如 果 以 TMS320C54x系列和51系列单片机相比：
上例DSP芯片可以单周期完成16位乘加并行操作及
数据存取操作，用时10ns(100MHz主频)。 51单片机是8位机， 16位乘要分成两部分交叉相乘， 然后相加，累加和移位要分成4部分。只有一个累加器 A承担所有运算，数据传送多。约需100条指令，以每 条指令用时0.2 μ S算，共用时20 μ S，比DSP慢2000倍。 实际差别没有这么大，此例用DSP长项比MCU短项。
OMAP59xx。
第1章
绪论
3. DSP的结构特点 DSP芯片与单片机的主要区别在于数值处理和高速控制。
DSP从结构上进行优化，使其更适合于数字信号处理中
大量的运算特点，从而高速实现IIR、FIR和FFT等数字信号 处理。针对实时数字信号处理，在处理器结构、指令系统
和数据流程上做了大的改动。其特点如下：
第1章
绪论
数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)可 看成是功能更强大的单片机，特别是运算能力突出。 是现代电子技术、大规模集成电路、计算机技术和数 字信号处理技术相结合的产物，特别适合于数字信号
数字信号处理DSP第二章2.4.2
x(n)是因果序列，即x(n) = 0，n < 0 当n ≥ 0时 F ( z )在围线c内有一阶极点
a −1
z = a，a
2 n
−1
0
a
பைடு நூலகம்
Re[ z ]
x(n) = Re s[ F ( z )]z =a + Re s[ F ( z )]z =a −1
2 n ⎡ ⎤ − ( a 1) z ⎡ ⎤ (a − 1) z −1 + ⎢( z − a ) = ⎢( z − a) ⎥ ⎥ −1 −1 − − a ( z a )( z a ) − − a ( z a )( z a ) ⎣ ⎦ z =a ⎣ ⎦ z =a−1
x(n) = −∑ Re s[ F ( z )]z = zm
m
函数F(z)沿围线c反时针方向的积分等于F(z)在围线c外部 各极点的留数之和的相反数。
如何求X(z)zn-1在任一极点zr处的留数？ 1、单阶极点留数的计算公式
Re s[ F ( z )]z = zr = [ F ( z )( z − zr )]z = zr
1
1
=
m =−∞
∑ x(m) 2π j ∫
c
∞
1
c
z
( n − m ) −1
dz
∫ 2π j
1
z
( n − m ) −1
dz
令n-m=k 为整数
选择积分路径c在半径为R的圆上，即
z=Re jθ
Rx-<R<Rx+
z v ∫ 2π j
c
1
k −1
dz =
k
R v ∫ 2π j
c
1
k −1 j ( k −1)θ
数字信号处理--较完整的介绍
4.利用特殊用途的DSP芯片
• 市场上推出专门用于FFT,FIR滤波器，卷积、 相关等专用数字芯片。 • 如：BB公司：DF17XX系列 • MAXIM公司：MAXIM27X ,MAXIM28X • National公司：National-SEMI系列：MF系列。 • 其软件算法已在芯片内部用硬件电路实现，使 用者只需给出输入数据，可在输出端直接得到 数据。
7.二维与多维处理
• 利用庞大的存储单元，可以存储一帧或 数帧图象信号，实现二维甚至多维信号 包括二维或多维滤波，二维及多维谱分 析等。
8.局限性
• 数字系统的速度还不算高，因而不能处 理很高频率的信号。(因为抽样频率要满 足奈奎斯特准则定理) • 另外，数字系统的设计和结构复杂，价 格较高，对一些要求不高的应用来说， 还不宜使用。
1.信号(复习)
• 信号是一种物理体现。在信号处理领域中， 信号被定义为一个随机变化的物理量。 • 例如：为了便于处理，通常都使用传感器 把这些真实世界的物理信号------>电信号， 经处理的电信号--->传感器--->真实世界的 物理信号。 如现实生活中最常见的传感器是话筒、扬声 器 话筒(将声压变化)--->电压信号-->空气压力信 号(扬声器)
4.信号处理
• • • • • 滤波 变换 压缩 估计 识别
二、数字信号处理的学科概貌
1.数字信号处理开端
• 在国际上一般把1965年由Cooley-Turkey 提出快速付里叶变换(FFT)的问世，作为 数字信号处理这一学科的开端。 • 而它的历史可以追溯到17世纪--18世纪， 也即牛顿和高斯的时代。
第三节 数据信号处理的特点
• • • • • • • •
DSP数字信号处理2
1, n = 0 d [ n] = 0, n 0
Shift in time: d[n - k ] Can express any sequence with d: {a0,a1,a2..}= a0d[n] + a1d[n-1] + a2d[n-2]..
x[n] =
k = -
x[k ]d [n - k ]
Example: There is no integer N such that the signal x[n] = cos[n] satisfies the condition x[n + N] = x[n] for all N.
d [n] = [n] - [n - 1] [n] = k =- d [k ] = k =0 d [n - k ]
n
Exponential sequences… Exponential sequences= eigenfunctions General form: x[n] = A· an If A and a are real:
数字信号处理课程ppt全英文版本
Discrete Time Signal &System
Contents of this lecture • What is a signal ? • What is signal processing ? • Basic signals (sequences) • Basic operation • Discrete time system
+
x[n]
x[n] = a-3d[n+3] + a1d[n-1] - a2d[n-2] – a7d[n-7]
More basic sequences… Unit step sequence:
数字信号处理(DSP)
二、FIR滤波器的优点
（1）可以在幅度特性随意设计的同时，保证精确、严格 的线性相位；
（2）由于FIR滤波器的单位脉冲响应h(n)是有限长序列， 因此FIR滤波器没有不稳定的问题；
（3）由于FIR滤波器一般为非递归结构，因此在有限精 度运算下，不会出现递归型结构中的极限震荡等不稳 定现象，误差较小；
§1-3 FIR滤波器
一、基本原理
FIR滤波器的差分方程为：
N 1
y(n) h(n)x(n k) k 0
式中，x（n）输入序列，y（n）为输出序列，h(n) 为滤波器系数，N是滤波器的阶数。对此式进行Z变换， 整理后可得FIR滤波器的传递函数：
H (z)
Y (z)
N 1
h(k)zk
(4)利用系数对称性，可使运算量减少近一半； （5）FIR滤波器可采用FFT算法实现，从而提高运算效
率。
y(n) IFFT[Y (k)] IFFF[ X (k)H (k)]
三、FIR滤波器的设计方法
FIR滤波器的设计方法主要有窗函数法和频率抽样 设计法。
在设计FIR滤波器中，重要的计算就是加窗。采用 矩形窗是最直接和简便的方法，但矩形窗主旁瓣比仅 为13dB。因此实际设计中，一般采用其他窗函数，比 较常用的窗函数有Hanning窗、Hamming窗、Blackman 窗、Kaiser窗等。采用Hanning窗使能量集中在主瓣内， 主 旁 瓣 比 为 31dB ， 但 主 瓣 的 宽 度 增 加 了 1 倍 。 采 用 Hamming窗使99.9％以上的能量集中在主瓣，主旁瓣比 达43dB，主瓣的宽度也是矩形窗的2倍。Blackman窗进 一步抑制旁瓣，使主旁瓣比达到58dB，但主瓣的宽度 是矩形的3倍。上述三种窗函数都是以增加主瓣宽度为 代价换取一定程度的旁瓣抑制。而Kasier窗可以通过 调整参数值来折中选择主瓣宽度和主旁瓣比，采用 Kaiser窗设计FIR滤波器具有很大的灵活性。
DSP设计的数字音频信号处理
DSP设计的数字音频信号处理数字音频信号处理（DSP）是指通过数字算法对音频信号进行处理的技术。
它广泛应用于音频压缩、音频编码、音频增强和音频修复等领域。
DSP的设计过程包括以下几个步骤：1. 信号采样与量化：将模拟音频信号转换为数字信号。
采样是指以一定的频率对音频信号进行取样，量化是指将取样后的音频信号离散化，将它们映射为有限数量的离散数值。
2. 数字滤波器设计：数字滤波器是一种数字信号处理器件，用于改变音频信号的频率内容。
数字滤波器可以分为无限脉冲响应滤波器（IIR）和有限脉冲响应滤波器（FIR）两种类型。
设计数字滤波器的目的是在满足特定要求（如截止频率、通带波纹等）的情况下，使滤波器的频率响应符合设计要求。
3. 编码与解码：音频编码是将数字音频信号通过编码算法压缩为更小的数据量的过程，以减小存储空间和传输带宽。
解码则是将压缩后的数据恢复为原始数字音频信号的过程。
4. 音频增强与修复：音频增强是指通过数字算法改善音频信号的质量，如降噪、音量调节、均衡器调节等。
音频修复是指修复损坏或缺失部分的音频信号，如去除爆音、补偿传输错误等。
5. 实时处理与非实时处理：实时处理是指对音频信号进行即时处理，要求处理过程在一定时间范围内完成，如实时语音通信。
非实时处理则是指对音频信号进行离线处理，可以分析和处理音频信号的更多细节。
DSP的数字音频信号处理技术在音乐产业、电影产业、通信产业等领域有着广泛的应用。
在音乐制作中，利用DSP技术可以对音频信号进行混音、均衡、压缩等处理，使音乐更加细腻、清晰；在电影制作中，DSP技术可以用于场景音乐、音效的增强，营造更加逼真的音效效果；在通信产业中，DSP技术可以用于语音编码、噪声抑制等处理，提高通信质量。
DSP设计的数字音频信号处理技术对于提高音频质量、节省存储空间、提高通信效果等方面都具有重要的作用，是现代数字音频处理的关键技术之一。
数字信号处理dsp教学课件 单元二
SRAM 64K x 16
并行端口/ JTAG 控制器接口(P3)
电源连接器 (P6) +5V
TMS320F2812 - DSP
模拟接口 (P5/P9)
I/O 接口 (P4/P8/P7)
eZdsp 于 PC的连接
25针公D-sub 连接器 (插入PC并口)
eZdsp F2812 25针公D-sub 连接器 25针母 D-sub 连接器
供电电源 接地
Code Composer Studio – eZdsp F2812 Configuration
Lab Experiments - the Peripheral Adapter
1 SPI EEPROM ( M95080) 8 x switch 1 CAN - Transceiver ( SN 65HVD230 ) 8 x LED 1 CAN - Transceiver ( TJA 1054 )
1.
开始－窗口
工程树
工作区
2. 建立一个F28x工程
• Project ==> New 为你的工程命名 : “Lab1”, 选择目标器件工程保存的硬盘地址:
注意 :工程文件(“Lab1.pjt)是一个普通的ASCII文本文件，保存工程所有的 设置和选项，对于译文管理很有用。
2.建立一个F28x工程
• 运行程序到 “main”
Debug Go main
2. Create a F28x - project (cont.)
黄色箭头符号 :
当前 PC
3. 调试代码
• 实时运行 :
Debug Run (F5)
Note 1: 左下角会显示标记DSP正在运行 : “DSP Running”. 因为我们的程序没有对外设有任何操作，所以你看不到适配板上的外设有任何 动作!
数字信号处理DSP第一章1离散时间信号和系统
2）移位： h(m ) h(nm )
3）相乘：
x (m )h (n m ) m
n
4）相加： x(m)h(nm)
m
2019/10/27
课件
12
举例说明卷积过程
2019/10/27
n-2, y(n)=0
课件
13
n=-1
n=0
n=1
y(-1)=8
与其他序列的关系 R N (n ) u (n ) u (n N )
N 1
R N ( n ) ( n m ) ( n ) ( n 1 ) ... [ n ( N 1 ) ] m 0
2019/10/27
课件
20
4）实指数序列 x(n)anu(n)
x ( m n ) 抽取
x(n) xa(t) tnT x(mn) xa(t) tmnT
x ( n ) 插值 m
2019/10/27
课件
11
8）卷积和
设两序列x(n)、 h(n)，则其卷积和定义为：
y(n)x(m )h(nm )x(n)h(n) m
1）翻褶： x ( n ) x ( m )h ( n ) h ( m ) h ( m )
Tk
N，k为互为素数的正整数
即 NTkT0
N个抽样间隔应等于k个连续正弦信号周期
例： x(n)sin(32n)
14
0
3 14
2
2 14 N T0 0 3 k T
当 1 4 T 3 T 0 时 ， x ( n ) 为 周 期 为 1 4 的 周 期 序 列
2019/10/27
北京邮电大学《数字信号处理》门爱东-dsp02-离散时间系统和离散信号的变换-PPT精品文档159页
12
2. 1.1 取样和取样定理：频域分析
北
京
X a( )
邮
电
1
Xˆ a ( )
1 T
s 2T
大 学
m
m
信
息
0 m
m
Ω
-Ω s s
0 s Ωs
Ω
与
2
2
通 信
连续信号的频谱和取样信号的频谱 s
工
max 2
程 学 院
然而，当
s
Digital Signal Processing, Men Aidong, Multimedia Technology Centre, BUPT
8
2. 1.1 取样和取样定理：时域分析
北
京 邮
取样函数定义为:
电 大 学 信 息
p(t)1com b(t)(tnT)
T
T n ------ T ：取样间隔
通 信 工 程 学
则映射到频域为：
X ˆa( )21 Xa( )P( )
院
多 因 p(t) 是周期为 T 的函数，可以展开成级数和的形式：
媒
体 中 心 门
p(t)
(tnT)
aejn st m
n
n
其中
2 s T
爱
东
Digital Signal Processing, Men Aidong, Multimedia Technology Centre, BUPT
院
多
媒
体
中
心
门 爱
－B2 －B1
0
B1
B2
东
Digital Signal Processing, Men Aidong, Multimedia Technology Centre, BUPT
dsp 数字信号处理课件 第1章 离散时间信号与系统
|
dt
2019年11月22日星期
五
5
第1章 离散时间信号与系统
[2] mathematic models of system 系统的数学模型
1) . General I/O differential equation （输入输出微分方程）
n
m
bi y(i) (t) ai x(i) (t)
五
3
第1章 离散时间信号与系统
傅立叶变换存在的条件:
| x(t) | dt
2f T 1
f
(角频率-- the radian frequency )
IFT（The inverse Fourier transform of X(jΩ) 傅立叶逆变换
x(t) 1 X ( j)e jt d
i0
i 1
I. 差分方程的迭代解
II. 卷积和（线性卷积）
2019年11月22日星期
五
19
第1章 离散时间信号与系统
b . h(n) ——impulse response
(单位脉冲响应)
c. H(z) —— system function (or transfer function)
in the z-domain (z域系统函数或传递函数)
五
10
第1章 离散时间信号与系统
a. δ(n) ----the unit impulse sequence （单位 冲激序列或单位脉冲序列）
δ (n)
1
n －1 0 1 2 3
(a )
δ (t)
t 0 (b )
2019年11月22日星期
五
数字信号处理和DSP系统共52页文档
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
数字信号处理和DSP系统
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
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2.数字信号处理的硬件实现硬件实现是针对特定的应用目标，经优化，设计为专用的软硬件系统。
优点：容易做到实时处理；缺点：设备只能专用。
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3.片上系统（SOC, System on a Chip） SOC包含有数字和模拟电路、模拟和数字转换电路、微处理器、微控制器以及数字信号处理器等。
SOC的设计方法将以组装为基础，采用自上至下的设计方法，在设计过程中大量重复使用自行设计或其他第三方拥有知识产权的IP(Intelligent Property模块。
SOC要充分考虑如何合理划分软件和硬件所实现的系统功能以及如何实现软、硬件之间的信息传递。
SOC将是数字信号处理系统的一个新型的实现方法。
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术语解释并行是指为了完成同一个任务，几个处理器同时工作，使系统能胜任单个处理器所不能完成的任务；当一个处理器完成单个任务(比如一个滤波器有很大的富余量时，可让其完成多个任务，这就是复用；流水结构也是多处理器完成同一任务，它与并行结构的主要区别在于并行的各个处理器之间数据交换不多，而流水结构类似于生产中的流水线，数据经一道道“工序”处理。
采用并行或流水结构，完全取决于数字信号处理的运算结构。
18
19。