第1章(2) DSP的数字运算基础
dsp知识点总结
dsp知识点总结一、DSP基础知识1. 信号的概念信号是指用来传输信息的载体，它可以是声音、图像、视频、数据等各种形式。
信号可以分为模拟信号和数字信号两种形式。
在DSP中，我们主要研究数字信号的处理方法。
2. 采样和量化采样是指将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的过程。
量化是指将信号的幅度离散化为一系列离散的取值。
采样和量化是数字信号处理的基础，它们决定了数字信号的质量和准确度。
3. 傅里叶变换傅里叶变换是一种将时域信号转换为频域信号的方法，它可以将信号的频率分量分解出来，从而可以对信号进行频域分析和处理。
傅里叶变换在DSP中有着广泛的应用，比如滤波器设计、频谱分析等。
4. 信号处理系统信号处理系统是指用来处理信号的系统，它包括信号采集、滤波、变换、编解码、存储等各种功能。
DSP技术主要用于设计和实现各种类型的信号处理系统。
二、数字滤波技术1. FIR滤波器FIR滤波器是一种具有有限长冲激响应的滤波器，它的特点是结构简单、稳定性好、易于设计。
FIR滤波器在数字信号处理中有着广泛的应用，比如音频处理、图像处理等。
2. IIR滤波器IIR滤波器是一种具有无限长冲激响应的滤波器，它的特点是频率选择性好、相位延迟小。
IIR滤波器在数字信号处理中也有着重要的应用，比如通信系统、控制系统等。
3. 数字滤波器设计数字滤波器的设计是数字信号处理的重要内容之一，它包括频域设计、时域设计、优化设计等各种方法。
数字滤波器设计的目标是满足给定的频率响应要求，并且具有良好的稳定性和性能。
4. 自适应滤波自适应滤波是指根据输入信号的特性自动调整滤波器参数的一种方法，它可以有效地抑制噪声、增强信号等。
自适应滤波在通信系统、雷达系统等领域有着重要的应用。
三、数字信号处理技术1. 数字信号处理器数字信号处理器（DSP）是一种专门用于数字信号处理的特定硬件，它具有高速运算、低功耗、灵活性好等特点。
DSP广泛应用于通信、音频、图像等领域，是数字信号处理技术的核心。
DSP_入门教程
DSP_入门教程DSP（Digital Signal Processing）是数字信号处理的缩写，它是利用数字技术对信号进行处理的一种方法。
在现代工程中，DSP技术广泛应用于各种领域，如音频处理、图像处理、通信系统等。
下面将为大家介绍DSP的基本概念和入门教程。
首先，我们来了解一下什么是数字信号处理（DSP）。
数字信号是指连续信号经过采样和量化处理后得到的离散数值序列，而数字信号处理就是在这个离散序列上进行一系列数学运算和算法处理的过程。
DSP可以通过数字滤波、傅里叶变换、时域分析等方法对信号进行处理，使其具备滤波、降噪、压缩等功能。
要学习DSP，首先需要了解一些基本概念。
首先是采样和量化。
采样是指将连续信号在时间上进行离散化，即以一定的时间间隔对信号进行观测，得到一系列的采样值。
量化是指将采样得到的连续幅度值转换为离散幅度值的过程。
采样和量化是将连续信号转换为离散信号的关键步骤。
接下来是数字滤波。
数字滤波是指在离散时域或频域上进行滤波操作。
常见的数字滤波器有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
数字滤波可以用于信号去噪、提取感兴趣的频率成分、改善信号质量等。
另外，我们还需要了解一些基本的数学运算和算法。
傅里叶变换是一种重要的信号处理方法，可以将时域信号转换为频域信号，从而分析信号的频谱特性。
在DSP中，快速傅里叶变换（FFT）是一种常用的算法，可用于高效计算傅里叶变换。
此外，数字信号处理还涉及到一些常见的算法，如卷积、相关、自相关、互相关等。
这些算法可以用于信号的滤波、特征提取、模式识别等任务。
要学习DSP，可以首先通过学习相关的数学知识打好基础。
掌握离散数学、线性代数、复变函数等基本概念，对于理解和应用DSP技术非常重要。
其次，可以学习一些基本的DSP算法和工具。
如学习使用MATLAB软件进行信号处理，掌握常用的DSP函数和工具箱，进行信号的滤波、频谱分析等操作。
另外，可以学习一些经典的DSP案例和应用。
3.DSP的数值运算基础介绍
课程名称：DSP芯片及应用
Agenda: 3.1 引言 3.2 定点的基本概念 3.3 定点运算实现的基本原理 3.4 DSP定点算术运算实现的基本原理 3.5 非线性运算定点实现方法 3.6 浮点数的表示格式 3.7 基本的浮点运算 3.8 非线性浮点运算的快速实现 3.9 小结 3.10 习题与思考题
主讲：穆春阳
电气信息工程学院
muchunyang@
3.2 定点的基本概念
3.2.1 数的定标
计算机的定点数有3种表示法：原码、反码和补码
原码表示法：在数值前直接加一符号位，即最高位为符号位， “0”表示正，“1”表示负定点。
注 意 ： a) 数 0 的 原 码 有 两 种 形 式 ： [+0] 原 =00000000B 和 [-0] 原 =10000000B；b)n位二进制原码的表示范围：-2^(n-1)+1~2^(n-1)-1，例 如8位二进制原码的表示范围为-127～+127
6 muchunyang@1ຫໍສະໝຸດ
3.2 定点的基本概念
3.2.1 数的定标
定点DSP芯片的数值计算：
一般采用补码形式的整型数来表示操作数； 整型数的表示范围由DSP芯片的字长决定，一般为16或24位； 字长越长，所能表示的数的范围越大，精度也越高。 【例】以16位为例，每个16位数用一个符号位来表示数的正负(0正、 1负)，其余15位表示数值的大小。 数8195的补码表示为：0010 0000 0000 0011B 数-4的补码表示为： 1111 1111 1111 1100B
9 同样的一个16位数，若Q值不同，则所表示的数也不同。 【例】不同Q值时的16进制数2000H的值。 若用Q0表示，则16进制数2000H = 8192 若用Q15表示，则16进制数2000H = 0.25 9 不同Q值所能表示的数的精度和范围都不同：①Q越大，表示的 数值范围越小，但精度越高；②相反，Q越小，表示的数值范围越 大，但精度越低。 9 不同Q值所对应的正最大值、负最大值和量化步长(即精度)： • 正最大值： 2(15−Q) − 2−Q = (215 −1)× 2−Q • 负最大值： −2(15−Q) = −215 × 2−Q • 精度：
DSP芯片的原理与开发技术课后题部分答案
DSP课后习题答案总结第一章：概述1.2 简述DSP应用系统的典型结构和特点答：DSP系统的典型结构和工作过程：①对输入信号进行带限滤波和抽样；②进行A/D变换，将信号变换成数字比特流；③根据系统要求，DSP芯片对输入信号按照特定算法进行处理；④D/A转换，将处理后的数字样值转换为模拟信号；⑤平滑滤波，得到连续的模拟信号波形。
DSP系统的特点：接口方便、编程方便、稳定性好、精度高、可重复性好、集成方便等。
1.3 简述DSP应用系统的一般设计过程。
答：1.定义系统性能指标2.采用高级语言进行性能模拟3.设计实时DSP应用系统4.借助开发工具进行软硬件调试5.系统集成与独立系统运行1.8 设计DSP应用系统时，如何选择合适的DSP芯片。
答：根据实际应用系统的需要选择，以达到系统的最优化设计。
一般来说，需要考虑：DSP芯片的运算速度：DSP芯片的运算速度衡量指标：①指令周期；②MAC时间；③FFT执行时间；④MIPS；⑤MOPS；⑥MFLOPS；⑦BOPSDSP芯片的价格：DSP芯片的硬件资源DSP芯片的运算精度：一般字长为16bits，浮点芯片一般为32bitsDSP芯片的开发工具DSP芯片的功耗其他因素：例如，DSP芯片的封装形式、质量标准、供货情况、生命周期等。
1.11 中英文全称对照：DSP:Digital Signal ProcessingTI:Texa InstrumentsMAC:Multillier and AccumulatorMIPS:Million Istructions Per SecondMOPS: Million Operations Per SecondMFLOPS: Million Floating-point Operations Per SecondBOPS:Billion Operations Per secondDIP:Dual In-line PackagePGA:Pin Grid ArryPLCC:Plastic Leaded Chip CarrierPQFP:Plastic Quad Flat PackPWM:Pulse Width Modulation第二章：DSP芯片的基本结构和特性2.2 ALU和累加器的区别。
第一章 数字信号处理(DSP)基础知识
I(t)
50
电压放大器
O (t )
O（t）=50I(t)
大连理工大学出版社
1.3 系统
1.3.1 系统框架与分类
2 系统的分类 ❖ （1）静态系统与动态系统 ❖ （2）线性系统与非线性系统 ❖ （3）连续时间系统与离散时间系统 ❖ （4）时不变系统与时变系统
❖ 设信号用f(t)表示，如果自变量有t改为at， 则信号函数用f(at)表示。
大连理工大学出版社
1.2 信号的检测与处理
1.2.2 信号的处理
2 压缩与扩展
❖ 如果a>1,则将f(t)以原 点为基点，水平方向 上线性缩小a倍，可 得f(at)，压缩的图形 如图所示，图中取 a=2。
f(t)
f(2t)
否则就被称为非周期信号。
周期信号有三个明显特征：
(1)时间上无始无终；
(2)随时间变化有固定的周期；
(3)各个周期内的信号波形完全一致。
大连理工大学出版社
1.1 信号
1.1.2 信号的种类
4 周期信号和非周期信号 设周期信号的周期为T或N，连续周期信号f (t)与周期T之
间的关系为：
f(t)=f(t+kT)
随机信号是一种不能用数学表达式表述的信号，其特征是：任一 时刻，信号是随机的，事先不可预测，因此它只能用统计方法描述。 例如电视机中的干扰与噪音、电网电压的随机波动。
大连理工大学出版社
1.1 信号
1.1.2 信号的种类
3
实信号和虚信号
按照能否物理实现，信号被分成实信号和虚信号。
虚实信号是一种不能能用用物物理理手手段段实实现现的的信信号号。，无是论为是了确分定析的问，题还方是
DSP原理及应用-绪论
1982年问世的第一个定点DSP芯片是TMS320C10 同一代TMS320系列DSP产品的CPU结构是相同的， 但片内存储器及外设电路的配置不一定相同
15
TI的三大主力芯片
TMS320C2000系列 用于数字控制系统 TMS320C5000系列 用于低功耗、便携的无线通信终端产品 TMS320C6000系列
2
要求：
不迟到、不早退、更不能无故旷课 按时完成作业，决不容许抄袭现象
课堂上积极回答问题，积极参与讨论
3Leabharlann 第1章 绪论1.1 数字信号处理概述
4
数字信号处理：滤波、参数提取、频谱分析、压缩等
Digital Signal Processing 广义理解 DSP Digital Signal Processor 狭义理解
美国Inmos公司的：IMSA100卷积/相关器
14
TMS320 DSP芯片（通用型）
定点型
TMS320C1x、 TMS320C2x、 TMS320C2xx、 TMS320C5x、 、 TMS320C54x、 TMS320C62x
浮点型
TMS320C3x、 TMS320C4x、 TMS320C67x
外部可扩展的程序和数据空间，总线接口，I/O接口等。
不同的DSP芯片所提供的硬件资源是不相同的，应根据系统的 实际需要，考虑芯片的硬件资源。
27
4．DSP芯片的运算精度
运算精度取决于DSP芯片的字长。定点DSP芯片的字长通常
为16位和24位。浮点DSP芯片的字长一般为32位。
5．DSP芯片的开发工具 快捷、方便的开发工具和完善的软件支持是开发大型、复杂 DSP应用系统的必备条件。
dsp重点知识点总结
dsp重点知识点总结1. 数字信号处理基础数字信号处理的基础知识包括采样定理、离散时间信号、离散时间系统、Z变换等内容。
采样定理指出，为了保证原始信号的完整性，需要将其进行采样，并且采样频率不能小于其最高频率的两倍。
离散时间信号是指在离散时间点上取得的信号，可以用离散序列表示。
离散时间系统是指输入、输出和状态都是离散时间信号的系统。
Z变换将时域的离散信号转换为Z域的函数，它是离散时间信号处理的数学基础。
2. 时域分析时域分析是对信号在时域上的特性进行分析和描述。
时域分析中常用的方法包括时域图形表示、自相关函数、互相关函数、卷积等。
时域图形表示是通过时域波形来表示信号的特性，包括幅度、相位、频率等。
自相关函数是用来描述信号在时间上的相关性，互相关函数是用来描述不同信号之间的相关性。
卷积是一种将两个信号进行联合的运算方法。
3. 频域分析频域分析是对信号在频域上的特性进行分析和描述。
频域分析中常用的方法包括频谱分析、傅里叶变换、滤波器设计等。
频谱分析是通过信号的频谱来描述信号在频域上的特性，可以得到信号的频率成分和相位信息。
傅里叶变换是将时域信号转换为频域信号的一种数学变换方法，可以将信号的频率成分和相位信息进行分析。
滤波器设计是对信号进行滤波处理，可以剔除不需要的频率成分或增强需要的频率成分。
4. 数字滤波器数字滤波器是数字信号处理中的重要组成部分，通过对信号进行滤波处理，可以实现对信号的增强、降噪、分离等效果。
数字滤波器包括有限冲激响应（FIR）滤波器和无限冲激响应（IIR）滤波器两种类型。
有限冲激响应（FIR）滤波器是一种只有有限个系数的滤波器，它可以实现线性相位和稳定性处理。
无限冲激响应（IIR）滤波器是一种有无限个系数的滤波器，它可以实现非线性相位和较高的滤波效果。
5. 离散傅里叶变换（DFT）和快速傅里叶变换（FFT）离散傅里叶变换（DFT）是将时域离散信号转换为频域离散信号的一种数学变换方法，其计算复杂度为O(N^2)。
DSP原理及应用(C54X)
第一章绪论1.1 DSP的基本原理数字信号处理（简称DSP）是一门涉及多门学科并广泛应用于很多科学和工程领域的新兴学科。
数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字的形式对信号进行分析、采集、合成、变换、滤波、估算、压缩、识别等加工处理，以便提取有用的信息并进行有效的传输与应用。
数字信号处理是以众多学科为理论基础,它所涉及的范围极其广泛。
如数学领域中的微积分、概率统计、随机过程、数字分析等都是数字信号处理的基础工具。
它与网络理论、信号与系统、控制理论、通信理论、故障诊断等密切相关。
DSP可以代表数字信号处理技术（Digital SignalProcessing）,也可以代表数字信号处理器（Digital Signal Processor）。
前者是理论和计算方法上的技术,后者是指实现这些技术的通用或专用可编程微处理器芯片。
数字信号处理包括两个方面的内容:1.法的研究 2．数字信号处理的实现数字信号处理（Digital Signal Processing，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。
DSP(知识点+思考题)
DSP复习要点第一章绪论1、数的定标：Qn表示。
例如：16进制数2000H=8192，用Q0表示16进制数2000H=0.25，用Q15表示2、‟C54x小数的表示方法：采用2的补码小数；．word 32768 *707／10003、定点算术运算：乘法：解决冗余符号位的办法是在程序中设定状态寄存器STl中的FRCT位为1，让相乘的结果自动左移1位。
第二章CPU结构和存储器设置一、思考题：1、C54x DSP的总线结构有哪些特点？答:TMS320C54x的结构是围绕8组16bit总线建立的。
（1）、一组程序总线(PB)：传送从程序存储器的指令代码和立即数。
（2）、三组数据总线(CB，DB和EB)：连接各种元器件，（3）、四组地址总线（PAB，CAB，DAB和EAB)传送执行指令所需要的地址。
2、C54x DSP的CPU包括哪些单元？答:'C54X 芯片的CPU包括:（1）、40bit的算术逻辑单元（2）、累加器A和B（3）、桶形移位寄存器（4）、乘法器/加法器单元（5）、比较选择和存储单元（6）、指数编码器（7）、CPU状态和控制寄存器（8）、寻址单元。
1）、累加器A和B分为三部分：保护位、高位字、地位字。
保护位保存多余高位，防止溢出。
2）、桶形移位寄存器：将输入数据进行0~31bits的左移（正值）和0~15bits的右移（负值）3）、乘法器/加法器单元：能够在一个周期内完成一次17*17bit的乘法和一次40位的加法4）、比较选择和存储单元：用维比特算法设计的进行加法/比较/选择运算。
5）、CPU状态和控制寄存器：状态寄存器ST0和ST1，由置位指令SSBX和复位指令RSBX控制、处理器模式状态寄存器PMST2-3、简述’C54x DSP的ST1，ST0，PMST的主要功能。
答：’C54x DSP的ST1，ST0，PMST的主要功能是用于设置和查看CPU的工作状态。
•ST0主要反映处理器的寻址要求和计算机的运行状态。
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)]
DSP入门教程
DSP入门教程DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)是一门与数字信号进行各种处理的技术与领域。
在现代科技的发展中，DSP扮演着非常重要的角色，它在通信、图像处理、音频处理、雷达系统等各个领域都有广泛的应用。
本文将为大家介绍DSP的基本概念和入门知识，并推荐一些经典的学习教材。
首先，DSP的基本原理是将信号转换为数字形式，然后利用计算机算法对数字信号进行处理。
数字信号是连续时间信号的离散化，可以通过采样和量化将连续时间信号转换为数字形式。
然后，通过各种算法对数字信号进行滤波、变换、压缩等处理，最后再将数字信号转换为模拟信号输出。
为了更好地理解DSP的原理和算法，有一些经典的教材是非常推荐的。
以下是一些经典的DSP学习教材：1.《数字信号处理（第四版）》这本教材是DSP领域里的权威之作，被广泛认为是DSP的入门经典。
书中介绍了数字信号处理的基本概念和原理，并涵盖了滤波、变换、解调等常见的DSP算法。
2.《信号与系统：连续与离散时间的综合》这本书是DSP的前身，信号与系统的经典教材之一、书中介绍了连续时间信号和离散时间信号的基本概念和特性，以及各种信号处理方法与算法。
3.《数字信号处理：实用解决方案》这本书是一本非常实践的DSP教材，通俗易懂地介绍了数字信号处理的基本理论和应用。
书中还提供了大量的MATLAB实验和示例代码，非常适合初学者上手和实践。
4.《数字信号处理和滤波》这本书介绍了数字信号处理和滤波的基本概念和原理，并通过实验和示例演示了各种滤波方法的应用。
书中的内容结构清晰，适合初学者系统地学习和理解DSP。
此外，如果你喜欢在线学习，一些在线学习平台也提供了优质的DSP 课程，如Coursera、edX、Udemy等。
这些平台上的DSP课程涵盖了从入门到高级的知识内容，配有视频讲解和练习项目，非常适合自学和深入学习。
总结起来，DSP是一门应用广泛的技术与领域，学习DSP需要掌握信号采样与量化、滤波、变换等基本概念和算法。
第一章 简述DSP
第1章认识DSP数字信号处理技术(Digital Signal Processing简称DSP)在日常生活中正发挥着越来越重要的作用，现代数学领域、网络理论、信号与系统、控制理论、通信理论、故障诊断等领域无一例外的都需要数字信号处理作为基础工具。
其技术已经广泛应用于多媒体信号处理、通信、工业控制、雷达、天气预报等领域，也正是有了数字信号处理器技术才使得诸多领域取得了革命性的变化，数字信号处理技术本身拥有两成含义:一方面指的完成数字信号处理工作的处理器器件，另一方面指专门针对数字信号处理而设计实现的特殊算法和结构。
数字信号处理器技术的学习在嵌入式领域也占了相当大的比重，但由于其放大而复杂的硬件结构和灵活多变的软件设计方法，数字信号处理的学习往往对于初学者来说是无从下手的，到底应该怎样去学习DSP呢？这本书正是为了解决这个问题而诞生的，作为开头序章，在本章当中先来了解一下DSP的一些基础知识，了解DSP的基本概念，现在就让为我们来认识一下到底什么是DSP！1.1 DSP基础知识数字信号处理器(DSP)由最初的作为玩具上面的一个控制芯片，经过二三十年的发展，已经成为了数字化信息时代的核心引擎，广发用于家电、航空航天、控制、生物工程以及军事等许许多多需要实时实现的领域当中。
在全球的半导体市场中，未来三年DSP将保持着最高的增长率。
据美国权威机构SIA 2006年6月的预测，从2006年~2008年，半导体平均年增长率为10%，而DSP的平均年增长率则近20%。
2007年DSP市场规模将首次超过100亿美元，创新的应用前景非常广阔。
事实上我们生活在一个模拟的世界，这个世界充满了颜色、影像、声音等和各种可以由线路或通过空气传输的信号。
数字技术提供这些真实世界现象与数字信号处理的接口。
数字服务者所提供的每一件事情都是以模拟数字转换A/D开始而以数字模拟转换D/A为结束，而其中所进行的就是各种各样复杂的数字运算处理。
dsp芯片的原理与应用概念及重点
dsp芯片的原理与应用概念及重点第一章：1.dsp定义：是指利用计算机，微处理器或专用处理设备，以数字形式对信号进行的采集，交换，滤波，估值，增强，压缩，识别等处理。
2.dsp同时实现的方法：1，在通用型的计算机上以软件同时实现；2，在通用型的计算机系统上加之专用的快速处理机同时实现；3，用通用型的单片机同时实现；4，用通用型的可编程dsp芯片同时实现；5，用专用的dsp芯片同时实现。
3.dsp芯片的优点：1，在一个指令周期内一般至少可以完成一次乘法和一次加法；2，程序空间和数据空间分开，可以同时访问指令和数据；3，片内具有快速ram，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；4，具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；5，快速的中断处理和硬件i/o支持；6，具有在单调周期内操作的多个硬件地址生产器；7，可以并行执行多个操作；8，支持流水线操作，使取值，译码和执行等操作可以并行执行。
4.dsp芯片的特点：1，哈佛结构；2，流水线操作方式；3，专用的硬件乘法器；4，高效率的dsp指令；5，快速的指令周期。
5.dsp芯片运算速度衡量标准：1，指令周期；2，mac时间；3，fft执行时间；4，mips；5，mops；6，mflops；7，bops第二章dsp芯片的基本结构大致可以分后cpu、总线、存储器以及内置外设与专用硬件电路等部分。
tms320系列dsp芯片的cpu主要组成：指令解码部分、运算与逻辑部分、寻址部分；运算与逻辑部分通常包含：算术逻辑单元、累加器acc、桶形移位寄存器、乘坐递增单元（mac）哈佛结构：主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间中，即程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存储器，每个存储器独立编址，独立访问。
与两个存储器相对应的是系统中设置了程序总线和数据总线两条总线，从而使数据得吞吐率提高了一倍。
（加图）哈佛结构的改良：1.容许数据存放在程序存储器中，并被算数运算指令轻易采用进一步增强了芯片的灵活性；2.指令存储在高速缓冲器中，当继续执行此指令时，不须要再从存储器中读取指令，节约了一个指令周期的时间。
dsp基本算术运算
第一章、基本算术运算1.1、实验目的和要求加、减、乘、除是数字信号处理中最基本的算术运算。
DSP 中提供了大量的指令来 实现这些功能。
本实验学习使用定点DSP 实现16 位定点加、减、乘、除运算的基本方法 和编程技巧。
1.2、实验原理（1）、定点 DSP 中的数据表示方法54X 是16 位的定点DSP 。
一个16 位的二进制数既可以表示一个整数，也可以表示一个小数。
当它表示一个整数时，其最低位（D0）表示02，D1 位表示12，次高位（D14） 表示142。
如果表示一个有符号数时，最高位（D15）为符号位，0 表示正数，1 表示负 数。
例如，07FFFH 表示最大的正数32767（十进制），而0FFFFH 表示最大的负数-1（负数用 2 的补码方式显示）。
当需要表示小数时，小数点的位置始终在最高位后，而最高位D15）表示符号位。
这样次高位（D14）表示12- ，然后是22-，最低位（D0）表示152-。
所以 04000H 表示小数 0.5，01000H 表示小数32- = 0.125 ，而0001H 表示16 位定点（DSP 能表示的最小的小数（有符号）152- =0.000030517578125。
在后面的实验中，除非有特别说明，我们指的都是有符号数。
在C54X 中，将一个小数用16 位定点格式来表示的方法是用152乘以该小数，然后取整。
从上面的分析可以看出，在DSP 中一个16 进制的数可以表示不同的十进制数，或 者是整数，或者是小数（如果表示小数，必定小于1），但仅仅是在做整数乘除或小数乘 除时，系统对它们的处理才是有所区别的，而在加减运算时，系统都当成整数来处理。
（2）实现 16 位定点加法C54X 中提供了多条用于加法的指令，如ADD ，ADDC ，ADDM 和ADDS 。
其中 ADDS 用于无符号数的加法运算，ADDC 用于带进位的加法运算（如32 位扩展精度加 法），而ADDM 专用于立即数的加法。
DSP入门(献给初学者)
DSP入门(献给初学者)DSP的特点对于没有使用过DSP的初学者来说，第一个困惑就是DSP其他的嵌入式处理器究竟有什么不同，它和单片机，ARM有什么区别。
事实上，DSP也是一种嵌入式处理器，它完全可以完成单片机的功能。
唯一的重要的区别在于DSP支持单时钟周期的“乘-加”运算。
这几乎是所有厂家的DSP芯片的一个共有特征。
几乎所有的DSP处理器的指令集中都会有一条MAC指令，这条指令可以把两个操作数从RAM 中取出相乘，然后加到一个累加器中，所有这些操作都在一个时钟周期内完成。
拥有这样一条指令的处理器就具备了DSP功能具有这条指令就称之为数字信号处理器的原因在于，所有的数字信号处理算法中最为常见的算术操作就是“乘-加”。
这是因为数字信号处理中大量使用了内积，或称“点积”的运算。
无论是FIR滤波，FFT，信号相关，数字混频，下变频。
所有这些数字信号处理的运算经常是将输入信号与一个系数表或者与一个本地参考信号相乘然后积分（累加），这就表现为将两个向量（或称序列）进行点积，在编程上就变成将输入的采样放在一个循环buffer里，本地的系数表或参考信号也放在一个buffer里，然后使用两个指针指向这两个buffer。
这样就可以在一个loop里面使用一个MAC指令将二者进行点积运算。
这样的点积运算对与处理器来说是最快的，因为仅需一个始终周期就可以完成一次乘加。
了解DSP的这一特点后，当我们设计一个嵌入式系统时，首先要考虑处理器所实现的算法中是否有点积运算，即是否要经常进行两个数组的乘加，（记住数字滤波，相关等都表现为两个数组的点积）如果有的话，每秒要做多少次，这样就能够决定是否采用DSP，采用多高性能的DSP了。
浮点与定点浮点与定点也是经常是初学者困惑的问题，在选择DSP器件的时候，是采用浮点还是采用定点，如果用定点是16位还是32位？其实这个问题和你的算法所要求的信号的动态范围有关。
定点的计算不过是把一个数据当作整数来处理，通常AD采样来的都是整数，这个数相对于真实的模拟信号有一个刻度因子，大家都知道用一个16位的AD去采样一个0到5V的信号，那么AD输出的整数除以2^16再乘以5V就是对应的电压。
数字信号处理及其应用
数字信号处理及其应用第一章：引言数字信号处理（Digital Signal Processing，DSP）是指利用数字信号处理技术来处理信号的方法，主要就是针对时间上的连续变化的模拟信号进行数字化处理，在数字领域进行算法求解和数字信号输出。
数字信号处理技术主要应用于通信、音频、图像、视频等多种领域。
第二章：数字信号的基本原理数字信号是由一系列离散点所组成的信号，离散点的值可以用数字形式呈现。
数字信号来源于模拟信号，其数字化过程主要包括：采样、量化和编码。
其中，采样是指用固定的时间间隔对模拟信号进行取样，得到离散的信号点；量化是指将采样得到的连续信号点映射成有限个数值，称为量化值，该过程可以理解为数字信号的离散化过程，通常按照等间距离断线方式实现。
量化过程中引入的误差称为量化误差；编码是指将采样和量化得到的数字信号用二进制的形式表示，以便于存储和传输。
第三章：数字信号的处理方法数字信号处理包括时域处理和频域处理两种方法。
1. 时域处理：时域处理是指对信号的时间变化进行处理，如差分、滤波、卷积、变换等。
时域处理方法主要应用于时域相关信号，如音频信号、生物信号等。
2. 频域处理：频域处理是指对信号的频率成分进行处理，如傅里叶变换、小波变换等。
频域处理的主要应用场景是图像处理、视频处理等。
第四章：数字信号处理的应用数字信号处理应用于多个领域，包括通过数字信号处理进行音频信号处理、图像处理等。
1. 音频信号处理：数字信号处理技术可以应用于音频编码、语音识别、语音合成、数字音频播放等多个方面，包括对声音进行去噪、降噪、声音增强等。
2. 图像处理：数字信号处理技术可以应用于图像处理、视频处理等多个方面，包括对图像进行分析、重构、压缩等。
第五章：数字信号处理的未来发展趋势数字信号处理技术的未来发展可以从多个方面展开。
一方面，随着通信技术的发展，数字信号处理技术将更加深入地应用于通信领域，例如通过数字信号处理实现高速网络、信息安全等。
1.3DSP原理及运用运算基础
第1章
绪论
4．定点数格式的选择 在具体应用中，为保证在整个运算过程中数据不
会溢出，应选择合适的数据格式。例如，对于Q.15格
式，其数据范围(-1，1)，这样就必须保证在所有运算 中，其结果都不能超过这个范围，否则，芯片将结果
取其极大值-1或l，而不管其真实结果为多少。
第1章
绪论
5．定点格式数据的转换 同 一 个 用 二 进制表示的定点数 ， 当采用不同的
第1章
绪论
1.3.2 定点算术运算 1．两个定点数的加/减法 定点数的加/减法必须保证两个操作数的格式一致。 如果两个数的Q值不同，可将Q值小的数调整为与另一个 数的 Q 值一样大，但必须在保证数据精度不变的前提下。
另外，注意有符号和无符号数加/减运算的溢出问题。
第1章
绪论
【例3】
解
若x、y为正数，x=4.125，y=0.125，求x+y。
第1章
绪论
1.3 运 算 基 础
1.3.1 数据格式 DSP 有 定 点 DSP 和 浮 点 DSP 两 种 。 本 书 介 绍 的 TMS320C54x是16位定点DSP。在定点DSP中，数据有 两种基本的表示方法：整数表示方法和小数表示方法。
第1章
绪论
1．整数 DSP芯片和所有微处理器一样，以2的补码形式表
第1章
绪论
2) 整数乘整数(数据用Q15.0表示)
Q15.0×Q15.0 = Q30.0 【例8】 12×(-5)= -60。 0000000000001100 × 1111111111111011 (12) (-5) ；Q15.0 ；Q15.0
11111111111111111111111111000100 (-60) ；Q30.0
3.DSP的数值运算基础介绍
课程名称：DSP芯片及应用
Agenda: 3.1 引言 3.2 定点的基本概念 3.3 定点运算实现的基本原理 3.4 DSP定点算术运算实现的基本原理 3.5 非线性运算定点实现方法 3.6 浮点数的表示格式 3.7 基本的浮点运算 3.8 非线性浮点运算的快速实现 3.9 小结 3.10 习题与思考题
31引言32定点的基本概念33定点运算实现的基本原理34dsp定点算术运算实现的基本原理35非线性运算定点实现方法36浮点数的表示格式37基本的浮点运算38非线性浮点运算的快速实现39小结310习题与思考题muchunyang126com3934dsp定点算术运算实现的基本原理341定点乘法两个定点数相乘二进制乘法可分解为一系列的移位和加法
【例】浮点数x=0.6，定标Q=15，求对应的定点数xq？
【例】定点数19660，定标Q=15，求对应的浮点数x？
xq = (int ) x × 2Q = ⎢⎢⎣0.6× 215 ⎥⎥⎦ = ⎢⎣ 0.6×32768⎥⎦ = 19660 注： ⎢ ⎣ ⎥⎦ 表示下取整。
x = ( float ) xq × 2−Q = 19660× 2−15 = 19660 / 32768 = 0.599975585
DSP数据运算基础
DSP数据运算基础在应⽤DSP时，其实硬件⼀般都问题不⼤，主要的是软件，是算法！下⾯的关于DSP运算的精华但愿有些价值！⼀ DSP定点算数运算1 数的定标在定点DSP芯⽚中，采⽤定点数进⾏数值运算，其操作数⼀般采⽤整型数来表⽰。
⼀个整型数的最⼤表⽰范围取决于DSP芯⽚所给定的字长，⼀般为16位或24位。
显然，字长越长，所能表⽰的数的范围越⼤，精度也越⾼。
如⽆特别说明，本书均以16位字长为例。
DSP芯⽚的数以2的补码形式表⽰。
每个16位数⽤⼀个符号位来表⽰数的正负，0表⽰数值为正，l则表⽰数值为负。
其余15位表⽰数值的⼤⼩。
因此，⼆进制数0010000000000011b=8195⼆进制数1111111111111100b= -4对DSP芯⽚⽽⾔，参与数值运算的数就是16位的整型数。
但在许多情况下，数**算过程中的数不⼀定都是整数。
那么，DSP芯⽚是如何处理⼩数的呢？应该说，DSP芯⽚本⾝⽆能为⼒。
那么是不是说DSP芯⽚就不能处理各种⼩数呢？当然不是。
这其中的关键就是由程序员来确定⼀个数的⼩数点处于16位中的哪⼀位。
这就是数的定标。
通过设定⼩数点在16位数中的不同位置，就可以表⽰不同⼤⼩和不同精度的⼩数了。
数的定标有Q表⽰法和S表⽰法两种。
表1.1列出了⼀个16位数的16种Q表⽰、S表⽰及它们所能表⽰的⼗进制数值范围。
从表1.1可以看出，同样⼀个16位数，若⼩数点设定的位置不同，它所表⽰的数也就不同。
例如，16进制数2000H=8192，⽤Q0表⽰16进制数2000H=0.25，⽤Q15表⽰但对于DSP芯⽚来说，处理⽅法是完全相同的。
从表1.1还可以看出，不同的Q所表⽰的数不仅范围不同，⽽且精度也不相同。
Q越⼤，数值范围越⼩，但精度越⾼；相反，Q越⼩，数值范围越⼤，但精度就越低。
例如，Q0 的数值范围是⼀32768到+32767，其精度为1，⽽Q15的数值范围为-1到0.9999695，精度为1/32768=0.00003051。
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1.6.2 乘法
X定标Qx，Y定标Qy，Z定标Qz
按照我们的运算z x y Z ( X Y ) 2
由于Z定标Qz，
( Qx Qy )
z x y Z q ( X q Yq ) 2
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Qz ( Qx Q y )
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例 x=18.4,Qx=10, y=36.8, Qy=9, 求z=x*y,要求Qz=5 按前面的公式将浮点数xy转换成特定定标的定点数
计算z=x+y
Qy<Qx, 将Qy调整为15，数值变为 y=y × 2(Qx-Qy)=25395×2（Qx-Qy）= 25395×2（15-13）= 101580 Z=x+y=117964-------Qz=15 如果对z的Q有要求，则再按要求调整
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例如要求Qz=13 ＝13－15＝－2 z=117964×2 ΔQ =117964×2-2 = 29491 如果结果超过16位，实际上是产生了溢出，如果不采取措施， 运算精度会变差，甚至出现错误。 DSP中累加器是32位，可以保留32位运算结果
x ( float) X q 2
Q
计算，例如 Q=15 (Q15), 0100110011001100B,当作整数计算
22 23 26 27 210 211 214 19660
等值得十进制数 19660 2-15 0.599975585
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对于Q15， 它是0.25
对于Q8，
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它是32
5
Q越大，表示的数值范围越小，数的精度越高。 数的表示范围
对于正数： (2 1) 2
15
Q
对于负数： 2 2
15
Q
数的表示精度： Q 2
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2. S 表示法
S后面明确标出整数位数和小数位数，整数和小数用小数点分隔。 例如 S3.12 —— 小数点左边3位，右边12位。
对于8192，用S法表示，可以是 S15.0
0010 0000 0000 0000B 对于0.25，用S法表示，可以表示为 S0.15 0010 0000 0000 0000B
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1.5.2 数的转换
包括定点数与浮点数之间的转换 定点二进制与十进制数之间的转换
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1.定点与浮点数之间的转换
Xq=18841，Yq=18841
18841*18841=354983281 Zq=(18841*18841)*25-(10+9)=21666 Z=Zq*2-Qz=21666*2-5=677.06
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1.6.3 除法运算
对于数x,y , X定标Qx，Y定标Qy，Z定标Qz
z x/ y Zq Xq 2
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舍入处理的应用
对DSP芯片的乘法运算，常会用到舍入处理。 例如 x和y都是定标为Q＝15的带符号数，进行乘法运算，其结 果z也采用Q＝15的16位带符号数表示。 （1）x与y相乘，结果放在32位的累加器中，由于Qx=Qy=15, 故Qz=15+15=30 （2）将累加器的数左移一位（乘法后累加器有两个符号位，左 移保留一个符号为），则累加器中的数Qz=31
（1）浮点数 x 转换为定点数XQ
X q (int)x 2
Q
例如 浮点数 x=0.6，定标Q=15，则对应的定点表示方式
X q 0.6 215 196608 19660 4CCCH .
定标不同，得到的数的代码不同。
取下确界
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（2）定点数转换为浮点数
对于16位的定点DSP芯片，16位二进制位，最高位表示数的符 号，剩余15位表示数的值。
Q表示法就是以Q做标记标注出小数点右边二进制位的位数。
例如 Q15——表示小数点右边有15位——全部是小数 Q8——小数点右边有8位 一个二进制（十六进制）数，定标不同，它的值是不同的。 例如 2000H，对于 Q0， 它是8192
第1章 第二部分 DSP的数字运算基础
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1
1.4 算法概述
DSP芯片的主要功能——快速进行数值运算。 DSP芯片——包括定点芯片、浮点芯片两大类。 定点芯片——操作数一般是定点整数。 实际上的数据——既有整数，又有小数。 定点DSP芯片如何处理小数？
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1.5 定点的基本概念
Qz Qx Q y
Yq
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指令
SSBX RSBX
SXM SXM
；置位SXM ；清除SXM
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1.5.4 舍入与截尾
对于一个数x进行取整操作 （1）截尾处理 truncation 简写为trunc 直接舍去小数部分 （2）#43;0.5，然后再舍去小数部分——四舍五入 舍入处理的精度高于截尾处理
1.5.1 数的定标 一个16位的定点数，在机器内部，它用补码表示。 在处理小数时，由程序设计者确定小数点的位置。 所谓定标，就是确定小数点的位置。 在机器内部，它还是一个整数。
如何表示小数点位置呢。
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小数点的位置有两种表示方法 Q表示法和S表示法。
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4
1. Q表示法。
（2）直接用Q确定小数点的位置，再按照二进制转换为十进制 的方法转换。 0 100 1100 1100 1100B 小数点位置
2 2 2 2 2 2 0.599975585
1
4
5
8
9
12
2
13
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12
1.5.3 符号扩展
对于16位定点DSP芯片，操作数一般为16位，累加器为32位， 因此需要对操作数进行符号扩展 把数的符号位扩展到累加器的高位。 对于C54**系列DSP处理器，可以通过指令设置是否进行符号 位扩展 ——设置ST1寄存器的SXM位，=1，进行符号位扩展 =0，不进行扩展
（3）为将结果表示为16位，可以使用
截尾处理——直接将低16位截尾，保留高16位。 舍入处理——在低16位的最高位加1，然后再做截尾处理
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1.6 定点运算基本原理
包括定点加、减法 定点乘、除法 四种运算
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1.6.1 加减法
需要保证两个数的Q值相同，也就是小数点位置对齐。 X、Y两个数Q值不同，则需要进行调整 为保证精度，将Q值小的数的Q值向大的Q值调整，这时数值要 对应变化——乘以2△Q。 例如 x=16384,Qx=15， y=25395,Qy=13
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例： x=123.3,y=123.7, 分别对x,y进行截尾或舍入处理
截尾处理：
trunc(x)=trunc(123.3)=123
trunc(y)=trunc(123.7)=123
舍入处理： round(x)=round(123,3)=trunc(123.3+0.5)=trunc(123.8)=123 round(y)=round(123.7)=trunc(123.7+0.5)=trunc(124.2)=124
XQ转换为浮点数x
x ( float) X q 2
Q
例如 如果定标Q=15的定点数XQ=19660，则对应的浮点数
x 19660 2
如果Q=10，则
15
0.599975585
x 19660 2
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10
10
2。定点数转换为十进制数
有两种方法 （1）先按整数计算出对应的十进制数，再按照定标值，利用公 式