DSP的软件系统结构与设计
DSP+FPGA架构
1. DSP的特点DSP作为可编程超大规模集成电路(VLSD)器件,是通过可下载的软件或固件来实现扩展算法和数字信号处理功能的,其最典型的用途是实现数字图像处理算法。
在硬件上,DSP最基本的构造单元是被称为MAC的乘加器。
它通常被集成在数据通道中,这使得指令周期时间可以跟硬件的算术周期时间相同。
DSP芯片丰富的片内资源,大容量的SRAM作为系统的高速缓存,高达64位的数据总线使系统具有很高带宽等。
在片外支持大容量存储器,图像处理中往往有大量数据需要处理,这就要求系统具有大容量的存储器,实时处理图像时要求存储器有很高的存取速度,在这一点上DSP实现了与目前流行的SDRAM、SBSRAM等高速大容量存储器的无缝连接,同时还支持SRAM、FIFO 等各种类型的存储器。
为满足便携式器件无电保存数据的要求,DSP芯片还提供了诸闪速存储器、铁电存储器等的无缝接口。
当前,大多数的DSP芯片采用改进的哈佛结构,即数据总线和地址总线相互分离,使得处理指令和数据可以同时进行,提高了处理效率。
另外还采用了流水线技术,将取指、取操作数、执指等步骤的指令时间可以重叠起来,大大提高运算速度。
1.1. 修正的哈佛结构DSP芯片采用修正的哈佛结构(Havardstructure),其特点是:1) 程序和数据具有独立的存储空间、程序总线和数据总线,非常适合实时的数字信号处理。
2) 同时,这种结构使指令存储在高速缓存器中(Cache),节约了从存储器中读取指令的时间,提高了运行速度。
1.2. 专用的乘法器一般的算术逻辑单元ALU(Arithmetic and Logic Unit)的乘法(或除法)运算由加法和移位实现,运算速度较慢。
DSP设置了专用的硬件乘法器、多数能在半个指令周期内完成乘法运算,速度已达每秒数千万次乃至数十亿次定点运算或浮点运算,非常适用于高度密集、重复运算及大数据流量的信号处理。
1.3. 特殊的指令设置DSP在指令系统中设置了“循环寻址”(Circular addressing)及“位倒序”(bit—reversed)等特殊指令,使寻址、排序及运算速度大大提高。
基于软件通信体系结构的DSP硬件抽象层研究与设计
r s u c e e d a d g o o a i t o o e t. h smeh d a s c o d t e i e f CA HAL C e o r ed p n n o d p r b l y c mp n n s T i t o loa c r s ht ao t i wi h d S -.
AP I给 HC提 供 了一 个 底 层 的通 信 接 口 .这 些 底 层 AP I的 主 要 目的 是 让 相 同 或 者 不 同 P E上 的 HC能够 通 信 。HC1 ,HC2 之 间 的 通 信 并 不 是 直 接 进 行 . 而是 通 过 HAL C提 供 的通 信 —
1 H L C是 能 够 在 不 同 硬 件 体 系或 硬 件 平 台 上 实 现 的 )A —
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图 1 H L C的 典 型模 型 A —
F g HAL— ls i a d l i .1 C c a sc lmo e
3 DS P上硬 件 抽 象 层 的 设 计
DS P上端 点表 数 据 结 构 定 义 如 下 :
Ty e fsr t p de tuc
码 的重 写 量 , 少 了 软 件 的 移 植 费用 。 它 能 有 效 地 将 系 统 波 减
形 开 发 与 硬 件 平 台开 发 分 离 。波 形 开 发 者 根 据 硬 件 平 台 提 供 的 接 口进 行 波形 组 件 的研 发 . 件 平 台 则 为 波 形 提 供 统 一 的 硬
石 贱弟 , 小 璞 赵
( 国 电 子 科 技 集 团 公 司 第 七 研 究 所 ,广 东 广 州 5 0 1 中 1 3 0)
摘 要 :软 件 通 信 体 系结 构 是 美 国 国 防部 的联 合 计 划 办 公 室 J O 发 布 的 关 于 软 件 无 线 电 体 系架 构 的唯 一 标 准 , P 当前 基
关于dsp28335的课程设计
关于dsp28335的课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握DSP28335的基本原理、编程方法和应用技巧。
具体包括以下三个方面:1.知识目标:学生需要了解DSP28335的硬件结构和功能特点,掌握其基本指令集和编程方法,了解其在数字信号处理领域的应用场景。
2.技能目标:学生能够熟练使用DSP28335的开发工具和软件,编写简单的程序实现数字信号处理算法,并进行硬件调试。
3.情感态度价值观目标:通过本课程的学习,学生能够认识到数字信号处理技术在现代社会中的重要性,激发对DSP技术的兴趣和热情,培养创新意识和团队合作精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分:1.DSP28335的硬件结构:介绍DSP28335的处理器核心、存储器、外设接口等主要组成部分,以及其功能特点。
2.DSP28335的编程方法:讲解DSP28335的基本指令集,包括数据运算、控制转移、中断管理等,并通过实例演示编程过程。
3.DSP28335的应用案例:分析DSP28335在数字信号处理领域的典型应用,如音频处理、图像处理等,引导学生掌握实际应用中的算法和技巧。
三、教学方法为了提高教学效果,本课程将采用多种教学方法相结合的方式:1.讲授法:教师讲解DSP28335的基本原理和编程方法,引导学生掌握相关知识。
2.案例分析法:通过分析实际应用案例,让学生了解DSP28335在数字信号处理领域的应用技巧。
3.实验法:安排实验室实践环节,让学生动手编写程序并进行硬件调试,提高实际操作能力。
4.讨论法:学生进行小组讨论,分享学习心得和经验,培养团队合作精神。
四、教学资源为了支持教学内容的实施,我们将准备以下教学资源:1.教材:选用权威、实用的教材,为学生提供系统的学习资料。
2.参考书:推荐相关的参考书籍,丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料:制作精美的PPT课件,提高课堂讲解的生动性和趣味性。
4.实验设备:配备DSP28335开发板和相关的实验器材,为学生提供实践操作的机会。
《DSP控制技术》课程教学大纲
DSP控制技术课程教学大纲DSPContro1Techno1ogy学时数:48其中:实验学时:8学分数:3适用专业:普通本科电气工程与自动化专业一、课程的性质、目的和任务本课程是电气工程与自动化本科专业的的专业选修课。
数字信号处理己发展成一门理论与实践紧密结合的、应用日益广泛的、迅速替代传统模拟信号处理方法的、具有丰富器件支持的先进技术和方法。
DSP 器件是数字信号处理技术的最佳载体。
了解和掌握数字信号处理的实用技术对电气类学生而言,显得越来越重要且迫切。
数字信号处理器是微处理器技术发展的一个重要分支,处理的高速性和高集成度和在信号处理方面的卓越性能,使其在IT业界的用途越来越广。
本课程正是顺应这一发展方向而为电气工程与自动化本科专业学生开设的专业选修课。
本课程的目的是使该专业学生在数字信号处理器件及应用方面具有一定的基础知识,掌握DSP的结构、工作原理、特性、应用及发展方向,使该专业毕业生在工作中具有利用DSP 开发产品和解决实际问题的基本能力。
二、课程教学的基本要求本课程以TMS320F2xx为蓝本,剖析TMS320'C2000系列数字信号处理器的结构、内部资源、运行方式和指令系统、开发系统。
借鉴DSP系统实例,要求学生了解DSP的原理、用途和性能,了解软件集成开发环境的使用,掌握采用DSP进行工程项目开发的过程和软硬件调试工具的使用,熟练掌握使用汇编/C语言编写应用处理程序的方法。
本课程总学时为48学时,3学分,其中课堂教学为40学时,实验教学8学时,在第七学期完成。
三、课程的教学内容、重点和难点第零章绪论(4学时)基本内容:数字信号处理器的特点,DSP器件的发展,DSP器件的特点,DSP与其它微处理器的比较,DSP器件的应用领域,DSP应用系统设计,Mat1ab在DSP应用系统中的作用。
第一节数字信号处理器第二节专用DSP和DSP-IP核第三节通用DSP器件第四节小结基本要求:1. 了解数字信号处理器的特点2. 了解DSP器件的发展,DSP器件的特点;3. 了解DSP器件的应用领域,掌握DSP应用系统设计流程;4. 了解Uat1ab在DSP应用系统中的作用。
高速DSP算法的设计与优化
高速DSP算法的设计与优化随着数字信号处理(DSP)技术的迅速发展,高速DSP算法的设计和优化成为数字信号处理领域的热门研究课题。
高速DSP算法的设计和优化可以提高算法的执行效率和系统的性能,对于实时信号处理和通信系统等应用具有重要意义。
本文将从高速DSP算法设计和优化的概念、方法和具体应用方面进行阐述。
首先,高速DSP算法的设计和优化是指在给定算法框架下,通过合理的算法设计和优化技术,使得算法能够运行在高效的硬件平台上,以实现更快的信号处理速度和更低的资源占用。
在高速DSP算法的设计过程中,首先需要对算法进行分析,并确定算法的计算复杂度。
然后,可以根据具体的应用需求和硬件平台的特点,选择合适的算法结构和算法优化技术。
最后,通过优化算法的数据流程和计算结构,以及利用硬件加速器和并行处理技术等手段,提高算法的执行效率和系统的性能。
在高速DSP算法的设计和优化中,有几个常用的技术和方法。
首先是算法结构优化,通过重新设计算法的结构或使用已有算法的变种,以提高算法的执行效率和资源利用率。
例如,针对常用的信号处理任务,如滤波、快速傅里叶变换(FFT)等,可以采用一些已有的优化算法结构,如多级流水线结构、并行处理结构等。
其次是算法优化技术,包括数据流重排、指令重排、向量化和并行处理等。
这些技术可以通过优化算法的计算流程,减少计算复杂度和冗余计算,从而提高算法的执行效率。
另外,硬件加速器和GPU等也可以用于高速DSP算法的优化,通过利用硬件的并行处理能力,加速算法的执行过程。
此外,高速DSP算法的设计还可考虑分布式计算和云计算等技术,以进一步提高算法的执行效率和可扩展性。
高速DSP算法的设计和优化在各个领域中都有广泛的应用。
在图像处理中,高速DSP算法可以应用于图像增强、图像压缩和目标检测等任务,以提高图像处理的速度和效果。
在音频处理和语音识别中,高速DSP算法可以用于噪声消除、声音识别和语音合成等,以实现更快的实时处理和更高质量的音频效果。
关于dsp28335的课程设计
关于dsp28335的课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解DSP28335芯片的基本结构、功能及其在数字信号处理中的应用。
2. 掌握DSP28335的编程环境搭建和基本编程方法。
3. 学习DSP28335的寄存器配置、中断处理和定时器等硬件资源的使用。
4. 了解DSP28335在嵌入式系统中的实际应用案例。
技能目标:1. 能够使用DSP28335的集成开发环境进行程序编写、编译和调试。
2. 能够编写简单的程序实现对DSP28335芯片硬件资源的控制。
3. 学会查阅相关资料,分析并解决在DSP28335应用过程中遇到的问题。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对数字信号处理技术的兴趣,提高对DSP芯片在工程应用中重要性的认识。
2. 培养学生具备良好的团队合作意识,学会在团队中发挥个人特长,共同解决问题。
3. 培养学生严谨、务实的学术态度,养成良好的编程习惯。
课程性质:本课程为高年级电子、通信、自动化等专业学生的专业核心课程,旨在帮助学生掌握DSP芯片的基本原理和编程方法,提高学生在实际工程应用中的问题解决能力。
学生特点:学生具备一定的电子技术基础和编程能力,对硬件和软件有一定了解,但可能对DSP芯片的具体应用尚不熟悉。
教学要求:结合学生特点,注重理论与实践相结合,通过案例教学、实验操作等方式,帮助学生掌握课程内容,提高实际应用能力。
在教学过程中,注重启发式教学,引导学生主动思考、探索和解决问题。
二、教学内容1. DSP28335芯片概述:介绍DSP28335的基本结构、性能特点及在数字信号处理领域的应用。
- 教材章节:第1章DSP芯片概述2. DSP28335硬件资源:讲解DSP28335的内部硬件资源,如CPU、内存、外设接口等。
- 教材章节:第2章DSP硬件资源3. DSP28335编程环境:介绍集成开发环境(如CCS)的安装与配置,以及基本编程方法。
- 教材章节:第3章编程环境与工具4. DSP28335编程基础:讲解寄存器操作、中断处理、定时器等基本编程技术。
DSP课程设计报告
DSP课程设计报告摘要本次课程设计介绍了数字信号处理的最小系统的整个设计过程,该最小系统的硬件由主控芯片TWS320VC5402、电源电路、时钟电路、复位电路、JTAG 接口、外部存储器构成。
DSP 芯片是一种独特的微处理器,是以数字信号来处理大量信息的器件,其工作原理是接收模拟信号,转换为0或1的数字信号。
再对数字信号进行修改、删除、强化,并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式,而且具有可编程性。
所以本次课程设计的过程是ADC0809完成数据的采样及A/D转换后,数字信号通过TMS320VC5402处理后,由DAC0832完成D/A转换并输出;外部存储器采用通用EPROM, TMS320VC5402采用8位并行EPROM引导方式;并加入了标准的14针JTAG 接口,便于系统的调试与仿真。
AbstractThe course design introduces the smallest system of DSP and its design process. The smallest system consists of main control chip that is TMS320VC5402, power circuit, clock circuit, reset circuit, JTAG interface circuit and external memory constitute.The chip of DSP is a unique microprocessor which is mainly dealing with digital signal, so it transforms analog signal to digital signal including 0 and 1. And then chip modifies, deletes and strengths digital signal that it can be transformed into analog signal through other chips. The chip of DSP can be programmed. Next, the process is following. The chip deals with digital signal after ADC0809 chip finishes data collection and transformation, and DAC0832 transforms digital signal to analog signal and outputs the analog signal. The external memory adopts EPROM. In order to debug and simulate , it adds the standard JTAG interface of 14 pins.1绪论在近20 多年时间里,DSP 芯片的应用已经从军事、航空航天领域扩大到信号处理、通信、雷达、消费等许多领域。
基于28335的dsp课程设计
基于28335的dsp课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握基于28335的DSP(数字信号处理器)的基本原理和功能。
2. 使学生了解28335 DSP的内部结构、工作原理及其在数字信号处理中的应用。
3. 帮助学生掌握28335 DSP的编程方法和开发技巧。
技能目标:1. 培养学生运用C语言进行28335 DSP程序设计的能力。
2. 使学生能够利用28335 DSP完成基本的数字信号处理任务,如滤波、傅里叶变换等。
3. 培养学生运用仿真软件对28335 DSP程序进行调试和优化。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对数字信号处理技术的兴趣,激发他们探索未知、勇于创新的科学精神。
2. 培养学生具备良好的团队合作意识,学会与他人共同解决问题。
3. 增强学生的实践操作能力,提高他们解决实际问题的信心。
分析课程性质、学生特点和教学要求:1. 课程性质:本课程为实践性较强的专业课程,注重理论与实践相结合。
2. 学生特点:学生具备一定的C语言基础和数字信号处理理论知识,但实践经验不足。
3. 教学要求:教师需采用案例教学、任务驱动等方法,引导学生动手实践,提高实际操作能力。
1. 掌握28335 DSP的基本原理和功能。
2. 熟练运用C语言进行28335 DSP程序设计。
3. 完成基本的数字信号处理任务,如滤波、傅里叶变换等。
4. 运用仿真软件对28335 DSP程序进行调试和优化。
5. 增强实践操作能力,提高解决问题的信心。
6. 养成良好的团队合作意识和科学探索精神。
二、教学内容本课程教学内容分为以下五个部分:1. 28335 DSP概述- 了解DSP的发展历程、应用领域及28335 DSP的特点。
- 熟悉28335 DSP的内部结构、外部接口及功能模块。
2. 28335 DSP编程基础- 学习C语言在28335 DSP编程中的应用。
- 掌握28335 DSP的指令集、汇编语言及程序结构。
3. 数字信号处理算法及实现- 学习基本数字信号处理算法,如滤波、傅里叶变换等。
DSP课程设计控制系统
DSP课程设计控制系统一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握数字信号处理(DSP)的基本原理和应用技能,培养学生控制系统设计的能力。
具体目标如下:1.知识目标:–掌握DSP的基础知识和理论。
–理解控制系统的原理和结构。
–熟悉DSP芯片的使用和编程。
2.技能目标:–能够使用DSP芯片进行控制系统的设计和实现。
–具备分析和解决控制系统问题的能力。
–能够进行DSP程序的编写和调试。
3.情感态度价值观目标:–培养学生的创新意识和团队合作精神。
–增强学生对控制系统和DSP技术的兴趣和热情。
–培养学生对科学研究的积极态度和责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括DSP基础、控制系统原理和DSP控制系统设计。
具体安排如下:1.DSP基础:–DSP概述和发展历程。
–DSP芯片的架构和工作原理。
–DSP编程语言和开发工具。
2.控制系统原理:–控制系统的概念和分类。
–控制算法和控制律的设计。
–系统稳定性和性能分析。
3.DSP控制系统设计:–DSP控制系统的结构和组成。
–控制系统的设计方法和步骤。
–DSP控制程序的编写和调试。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性,本课程将采用多种教学方法,包括:1.讲授法:通过教师的讲解,使学生掌握DSP基础知识和控制系统原理。
2.案例分析法:分析实际案例,使学生了解DSP控制系统的应用和设计方法。
3.实验法:进行DSP控制系统的实验,培养学生的动手能力和实践能力。
4.讨论法:学生进行分组讨论,促进学生之间的交流和合作。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,我们将准备以下教学资源:1.教材:选用权威、实用的DSP和控制系统教材,为学生提供系统性的学习资料。
2.参考书:提供相关的参考书籍,丰富学生的知识储备。
3.多媒体资料:制作精美的课件和教学视频,增强课堂教学的趣味性和效果。
4.实验设备:准备DSP开发板和相关的实验设备,为学生提供实践操作的机会。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业和考试等。
数字信号处理器(DSP)原理与应用.ppt
数字信号处理的实现方法
实现方法 PC机 高级语言 编程 速度 中等 快 慢 应用场合 非嵌入式 非嵌入式 嵌入式 适应性 复杂算法 复杂算法 简单算法
Tianjin University
性价比 较好 中等 较好
PC机+高 速处理
单片机
硬件+ 专用指令
汇编语言 编程
通用DSP
专用DSP
专用指令
硬件+ 专用指令
•机器人视觉
•图像传输/压缩 •同态处理 •模式识别 •工作站
•动画/数字地图
Tianjin University
DSP芯片的主要应用领域
(1)信号处理
•频谱分析
(2)图像处理
•函数发生器
•模式匹配 •地震信号处理 •数字滤波 •锁相环
(3)仪器
(4)声音/语言 (5)控制 (6)军事应用 (7)电信 (8)无线电
MIPS(Million Instruction per second)是 一种评估DSP速度的一个指标。DSP运行频率也 是评估DSP的一个指标,他们二者之间的联系 需要考虑到DSP体系结构(是否多路并行结构、 是执行定点还是浮点运算)。
Tianjin University
价格 商业级 :一般应用;适用于实验室等环境较好 场合; 工业级 :可靠性好;适用于工业现场等环境恶 劣场合; 军品 :可靠性高;适用于各种恶劣场合; 航空级 :可靠性很高;适用于特殊场合;
Tianjin University
血压计
DSP系统基本构成
Tianjin University
输入
抗混叠 滤波 A/D DSP
平滑 滤波 D/A
输出
存储器
Tianjin University
DSP的数据采集与处理系统的设计与实现_图文(精)
西南交通大学硕士学位论文基于DSP的数据采集与处理系统的设计与实现姓名:赵迎辉申请学位级别:硕士专业:通信与信息系统指导教师:史燕20060601西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要DsP(DigitalSi弘a1Proccssor)芯片因其强大的数据处理能力和低廉的价格,近年来得到了飞速的发展.本文论述了一种基于DsP和cPLD(complexProgrammableLogicDevice)的数据采集与处理系统的设计方案及其应用,并具体实现了该数据采集与处理系统的硬件和软件设计,对系统做了测试与分析。
首先介绍了DsP和CP【D的关键技术以及DSP芯片删S320F2407A秘cPID芯片EPM7128s,简述了系统的结构与功能。
详细介绍了系统的硬件设计和实现方案,包括DSP最小系统,JTAG接口,PwM(PulseWidthModulatioⅡ)模块,Ⅱc横块,~D(AnalogtoDignal)转换通道,通信接口,液晶显示等;论述了如何使用cPu}作为DsP与其外围器件之间的接口,并给出了详细的cPID内部逻辑设计过程。
详细叙述了系统软件的设计与实现过程,包括cMD文件的编写,数据采集控制,数据处理,中断处理,数据通信等。
对DSP的编程方法进行了详细的讨论。
文中还就如何提高数据采集的速度以及DsP数据运算精度等问题进行了讨论,DsP与cPLD的结合使用为整个系统的设计带来了很大的灵活性,方便系统升级,对系统的去噪问题利用小波变换去噪方法做了初步的探讨,最后对数据采集系统以及其在信息卡阅读机中的应用进行了详细的测试和分析。
测试结果表明,与传统设备相比本系统在准确性、速度以及灵活性方面有着较强的优势。
论文最后对小波变换去除噪声技术做了仿真,为以后小波变换去噪技术应用到本系统做了些基础工作,对以后的工作做了展望。
关键词:DsP,数据采集,cPLD,小波变换西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页AbstractDsP(Digitalsi萨alProccssor)chipsh丑vcbeendeVcIopingnpidlyinrc∞ntyca捂bcc眦scofitsstrongdataprocessingability柚dlowcrcost.Thisdissertationmainlydis∞s∞sthedcsi弘ingplaⅡ肌dapplicatioⅡininf锄ationcardrcadingmachincs如rdataacquisitionandproccssingsystcm,whichisb勰cdonDSP蛆dCPu)(Compl强ProFammableLogicDcVi∞).Onthcbasisof柚alySisaboutsomerclationalapplyingbackgmund,thcdesigningpl锄forthcsyst锄’shardwarcandsofcw盯eisputforwardsucccssfIlllythroughreasoningandcomp缸ing,也emc也odsfort髂tingandanalyzing缸ealso舀V%.Fi塔Ⅱy,thisdisscnationintmducesthckeytechniqucsOfDSP锄dCPLDbrieny'somechipsinfo皿a廿帆aboutTMS320F2407A卸dEPM7128Sarealso1istedout,andalsogiVeanintroductionofthearchitectureandthefunctionofsystem.Secondly,thefcalizati蚰pl蹰ofsystemforhardw缸e蛆dsof细缸eiscxpoundcdindctail,indudingDSPmiⅡisystem,JTAGinterface,PwM(PulsewidthModulation)modulc,12cmodulc,A,D(AnalogtoDigital)conve塔ioncircuit,comm姗icati∞interfacc,LCDdisplaymodulcetc.Thcdesi印ing粗drcalizingproccssis姐al”edasfollowed,whichconsistsofc佃trollingofthcdata-acquisnion,datapmcessing,motorcontrol,datasubmitting,USBl.1andSCIinterfacectc.SOmcpro粤印衄ingmethodsofDSPam“sOprcsented.ThisdisscrtationalsoanalyzcshowtoimproVethc玛spondingabilityandtk弘dseOfdataprocessingfordataacquisition姐dproccssingsystcms.ThecOmbiⅡatiOnofDSPandCPI—Dbringsgrcatflcxibilityfbrthesystcm’swholedcsigning,andalsoconVenienttoupdatcforsystcm.Thesystcm’sapplicationsinihf0眦ationcardreadingmachinesaretested粗danalyzcd,the聆sultsshowsthissystemmeetsthcdemandsofhighspccdacquisition明dreal-timeproccssingcompletcly.Lastly,Accordingt0h盯dwarercsourcesinthissystcm,dctailedtestsaboutsomcmodulcs’:fIlnctiona坞madc,whichshowsthissystcmhavemoreadVantagesinaccuracy、speedandnexibilityctcovcrtraditiOnalequipmcnts.Thjsdissenationadoptsthcmcthodofsimulationtotestandverifythissystem,西南交通大学硕士研究生学位论文第fII页whichusingwavclctstr锄sfbmtogetridofⅡoiscs.ThismaylayafouⅡdationforfutu∞desi弘s,眦dsomegllidingpr孔ticalcondusions盯edfawn.CO皿【biningwimthelatestdeVelopmcntinrclatedficlds,thisdissenationalsOprcsentsprospectsforf11tll托wOrk.Key№rds:DSP;CPLD;dataacquisition;wavclctt砌sfb姗西南交通大学硕士研究生学位论文第1页第1章绪论1.1DsP与cPLD技术介绍1.1.1DsP技术的发展及DsP芯片特点数字信号处理(DigitalSi驴alPro∞ssing,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。
基于DSP的并行信号处理系统设计方案
基于DSP的并行信号处理系统设计方案自数字计算机问世以来,计算机的处理能力已经增长了100 k倍以上。
然而,现有性能最高的计算机的计算能力仍远远不能满足人类对计算速度无止境的追求。
在科学计算、地质分析、气象预测、仿真模拟、图像处理以及实时信号处理领域,对计算机处理速度的要求尤为迫切。
随着半导体技术的迅速发展,采用超大规模集成电路设计的处理单元功能越来越强,然而单处理器性能的提高受到了诸多限制。
因此,满足对运算速度的巨大需求目前只能通过并行处理技术来实现。
1 概述本文中设计了一种并行信号处理系统,其主要特点是:(1)具有强大的处理能力,可以完成多种信号处理模式。
(2)信号处理功能通过大量信号处理芯片(DSP)的并行计算完成。
(3)信号处理功能的改变通过软件实现。
图1所示的是动目标检测雷达信号处理机的主要组成部分,虚线中的处理模块是本文要完成的工作。
2 幅相计算、CFAR检测、M/N检测2.1 幅相计算幅相计算指从复数据计算其幅度和相位,假使:2.2 CFAR检测和M/N检测雷达信号的检测总是在干扰背景上进行的,为了在强干扰中提取信号,不仅要求有一定的信噪比,而且必须有恒虚警处理设备,恒虚警处理的目的是保持信号检测时的虚警率恒定,这样才能使处理机不致因虚警太多而过载。
(1)单元平均恒虚警(CFAR)检测器已经知道,在低分辨率的脉冲雷达中,海浪和雨雪等分布杂波可以看作很多独立照射单元回波的迭加,因而杂波包络的分布服从瑞利分布,如果检测背景中存在此类杂波,检测门限可以通过计算杂波的均值得到,但是由于杂波在空间分布的未知性,求杂波均值只能从被检测目标邻近单元来获得,这就是比较常用的单元平均CFAR检测器。
为了减少这类检测器在杂波边缘内侧虚警显着增大问题,一般采用其改进电路-两侧单元平均选大电路,如图2所示。
在被检测单元的两边,为了防止目标本身对门限值的影响各空出了一个保护单元。
(2)二维CFAR检测器当雷达工作于FFT方式时,CFAR检测器的输入数据包括距离和频率2个变量,所以需要采用二维CFAR,如图3所示。
dsp课程设计图文
dsp课程设计图文一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握DSP(数字信号处理器)的基本原理、应用和编程方法。
通过本课程的学习,学生将能够:1.理解DSP的基本概念、结构和分类;2.掌握DSP的基本算法和编程技巧;3.熟悉DSP的开发工具和仿真环境;4.能够运用DSP解决实际信号处理问题。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分:1.DSP的基本原理:DSP的概念、发展历程、分类和应用领域;2.DSP的结构与工作原理:哈佛结构、冯·诺依曼结构、DSP的内部组成和信号流程;3.DSP的基本算法:数字滤波器、快速傅里叶变换、自适应滤波器等;4.DSP的编程方法:C语言编程、汇编语言编程、算法实现和代码优化;5.DSP的开发工具和仿真环境:CCS、MATLAB等工具的使用。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性,本课程将采用多种教学方法:1.讲授法:讲解DSP的基本原理、结构和算法;2.讨论法:学生讨论DSP的应用案例和编程技巧;3.案例分析法:分析实际信号处理问题,引导学生运用DSP解决问题;4.实验法:让学生动手实践,熟悉DSP的开发工具和仿真环境。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,本课程将准备以下教学资源:1.教材:选用权威、实用的DSP教材,为学生提供系统的理论知识;2.参考书:提供相关的DSP参考书籍,方便学生深入研究;3.多媒体资料:制作课件、视频等多媒体资料,丰富学生的学习体验;4.实验设备:准备DSP开发板和仿真器,让学生进行实践操作。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等,以全面反映学生的学习成果。
具体评估方式如下:1.平时表现:包括课堂参与度、提问回答、小组讨论等,占总分的30%;2.作业:布置适量的作业,巩固所学知识,占总分的20%;3.考试:包括期中考试和期末考试,期中考试占总分的20%,期末考试占总分的30%。
六、教学安排本课程的教学安排如下:1.教学进度:按照教材的章节顺序进行教学,确保学生系统地掌握DSP知识;2.教学时间:每周安排2课时,共16周,确保在有限的时间内完成教学任务;3.教学地点:教室和实验室,以便进行理论讲解和实践操作。
DSP实现方案及设计流程
第1章 概述
在利用FPGA进行DSP系统的开发应用上,已有了 全新的设计工具和设计流程。DSP Builder就是Altera公 司推出的一个面向DSP开发的系统级工具。它是作为 MATLAB的一个Simulink工具箱(ToolBox)出现的。 MATLAB是功能强大的数学分析工具,广泛应用于科 学计算和工程计算,可以进行复杂的数字信号处理系 统的建模、参数估计、性能分析。Simulink是 MATLAB的一个组成部分,用于图形化建模仿真。
第1章 概述
为了满足DSP技术领域 中的各种需求以及顺应 DSP市场的发展,DSP应用系统的实现方式和目标器件 的品种类型、结构特点乃至开发技术本身都经历着不 断的改善和变革。
1.1.1 常用DSP应用器件及其性能特点 如前所述,DSP作为数字信号的算法的实现方案
有多种,对于不同的应用领域、适用范围和指标要求, 可以选用不同的解决方案和DSP系统的实现器件。目 前,为了完成DSP的开发与应用,可选的目标器件有 如下4类:
第1章 概述
在过去很长一段时间,DSP处理器(如TI的 TMS320系列)是DSP应用系统核心器件的惟一选择。尽 管DSP处理器具有通过软件设计能适用于实现不同功 能的灵活性,但面对当今迅速变化的DSP应用市场, 特别是面对现代通信技术的发展,DSP处理器早已显 得力不从心。例如其硬件结构的不可变性导致了其总 线的不可改变性,而固定的数据总线宽度,已成为 DSP处理器一个难以突破的瓶颈。DSP处理器的这种固 定的硬件结构特别不适合于当前许多要求能进行结构 特性随时变更的应用场合,即所谓面向用户型的DSP 系统,或者说是用户可定制型,或可重配置型的DSP 应用系统(Customized DSP或Reconfigurable DSP 等),
DSP原理及结构PPT课件
(8)军事与尖端科技:雷达和声纳信号处理、雷达成像、导弹制导等。 (9)计算机与工作站:计算机加速卡、图形加速卡。 (10)消费电子:数字电视、图形/声音压缩解压装置。
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4、DSP产品的现状 定点DSP有200多种,浮点DSP有100多种。主要生产:TI 公司、
单3.3V电压输出:TI公司的TPS7133、TPST7233 单电源可调电压输出:TI公司的TPS7101、TPST7201 双电源输出(两路输出的芯片):TPS73H301、TPS73H325、TPS73H318
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(5)3.3V和5V混合逻辑系统设计 各种电平转换标准
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(3)加电次序 理想情况下,两个电源应同时加电,但在一些场合很难做到。不同型号器件上电顺序不一样。
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TMS320VC5402与大多数DSP芯片的上电 顺序:
低电压电源CVdd先上电;高电压电源 DVdd后电压;
高电压电源DVdd先断电;低电压电源 CVdd后断电;
列处理器的指令周期已经从第一代的200ns降至20ns以下。快速的指令周 期使DSP芯片能够实时实现许多DSP应用
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二、TMS320系列DSP的结构 第31页/共87页
1、多总线结构 由哈佛结构决定了具有独立的程序总线和数据总线,以及独立的程序
存储器和数据存储器,这样就可以同时获得指令字和操作数互不干扰,即一 个指令周期内可以同时准备好指令和操作数。
*若不遵照此次序,那么CVdd与DVdd的差 值必须小于2.8V。
TMS320VC549具有静电保护结构,所以上 电 顺 序 与 上 相 反 。第37页/共87页
基于软件通信体系结构的DSP硬件抽象层研究与设计
基于软件通信体系结构的DSP硬件抽象层研究与设计石贱弟;赵小璞【摘要】Software communications architecture is the only standard of software radio system architecture, which was approved by JPO of the department of defense in USA. At Present, the waveform development based on SCA can not create good portability and reusable components.In this paper, it presents a method for implement DSP HAL-C based on SCA after study on SCA SHS and HAL-C. The result of the test demonstrates the method is flexible in implementing and can create few resource depend and good portability components. This method also accords with the idea of SCA HAL-C.%软件通信体系结构是美国国防部的联合计划办公室JPO发布的关于软件无线电体系架构的唯一标准,当前基于软件通信体系结构的波形组件的开发存在可移植性差、重用性低等问题。
论文在对软件通信体系结构专用硬件补充规范中的硬件抽象层连通性HAL-C内容进行了深入研究的基础上,提出了一种基于软件通信体系结构的DSP硬件抽象层连通性的实现方法。
实践证明,该方法符合软件通信体系结构的硬件抽象层连通性设计思想,并具有实现方便、组件可移植性好、占用资源少等特点。
dsp原理及应用
举例: TI的DSP芯片的大致资源
时钟 锁相环 定时器 同步串口 加法器 寄存器 存储器 JTAG B0 B1 B2 DARAM
乘法器
CORE
SARAM
DMA
电源
1.3 DSP的指令系统和工具
Ⅰ.指令系统的分类 1.数据加工指令,加减乘除等。 2.数据传输指令,加载存储等。 3.数据控制指令,转移,循环等。
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• •
• •
5.快速的中断处理和硬件I/O支持; 6.具有在单周期内操作的多个硬件地址 产生器; 7.可以并行执行多个操作; 8.支持流水线操作,使取指,译码和执 行等操作可以重叠执行。
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1.4.1 TMS320系列的基本结构
1).哈佛结构
它是不同于传统的冯.诺曼结构的并行体系结构, 其主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间中, 每个存储器独立编址,独立访问。系统中设计了程序 总线和数据总线两条总线,从而使数据的吞吐率提高 了一倍。 TMS320系列DSP芯片更在基本的哈佛结构上作了 改进,一是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;二是指令 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。
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Ⅱ.汇编工具 二进制的指令系统完成后,需要给使用 者一个方便的环境,就产生了汇编语言。 汇编语言实际上是助记符,设计师可以自 由定义的,但要大众化。如加法,一般用 ADD。即:英文“加”的缩写。 汇编工具是将汇编语言翻译成二进制指 令代码。
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Ⅲ.C编译器 使用C编译器,把所写的C程序翻译成汇编语 言。 Ⅳ.工具 用仿真器做实时调试,DSP中有JTAG用来做调试。 Ⅴ.调试软件 如TI的Code Composer Studio 。 包括C编译器,Simulator,BIOS,Debug。
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已初始化段:包含的是数据或代码,.text 和.data段都是已初始化段,用户通过.sect 建立已初始化的自定义段。
未初始化段:它为未初始化数据保留空 间,.bss段是未初始化段,用户通过.usect 建立未初始化的自定义段。 一般,把已初始化段存放到程序存储空间, 把未初始化段存放在数据空间。
附录4.宏定义和宏调用
TMS320C54x汇编支持宏语言。如果程序中需要多 次执行某段程序,可以把这段程序定义(宏定义) 为一个宏,然后在需要重复执行这段程序的地方 调用这条宏。 宏定义如下:
Macname .macro[parameter 1][,…,parameter n]
……
[.mexit] .endm 宏调用的格式: [label][ : ] macname [parameter1][,…,parametern]
§3.2.3 目标文件中的段与目标存储器之 间的关系
汇编器:把指令译成代码,并根据汇编伪 指令用适当的段将各部分程序代码和数据 连在一起,构成目标文件。 链接器:分配存储单元,将各个段分配定 位到相应的目标存储器中。
各个段到底在存储器中的什么位置,对我们 很重要,要弄清楚。
.bss .data .text
汇编软件开发过程
汇编源文件(.asm) 汇编器 目标文件(.obj) 链接器
C语言软件开发过程
C源文件(.c) C编译器 汇编源文件 汇编器 目标文件(.obj)
可执行的公共目标文件(.out)
链接器
软件仿真器
硬件仿真器
可执行的公共目标文件(.out)
软件仿真器
硬件仿真器
§3.2 公共目标文件格式(COFF)
附录3.引用其他文件和初始化常数伪指令
.include '文件名' — 将指定文件复制到当前位置,其内容可以是程序、数据、符号定 义等。 .copy '文件名' — 与.include类似。 .def 符号名 — 在当前文件中定义一个符号,可以被其他文件使用。 .ref 符号名 — 在其他文件中定义,可以在本文件中使用的符号。 .global 符号名 — 其作用相当于.def、.ref效果之和。 .mmregs — 定义存储器映射寄存器的符号名,这样就可以用AR0、PMST等助记符替 换实际的存储器地址。 .float 数1,数2 — 指定的各浮点数连续放置到存储器中(从当前段指针开始)。 .word 数1,数2 — 指定的各数(十六进制)连续放置到存储器中。 .space n — 以位为单位,空出n位存储空间。 .end — 程序块结束。
附录. 例 宏定义、宏调用和宏展开
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 1 1 1 1 *
* * * add3 add3 ADDRP=P1+P2+P3 ;说明宏功能
.macro p1,p2,p3,ADDRP ;定义宏 LD p1,A ADD p2,A ADD p3,A STL A,ADDRP .endm ;将参数1赋给A ;将参数2与A相加 ;将参数3与A相加 ;将结果A的低字存参数4 ;结束宏
100FH F010H,0001H F842H,0001H
源程序的行号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
源代码(机器码)
源程序 .data .word 011h,022h,033h .bss buffer,10 ptr .word 0123h .text add: LD 0fh,A aloop: SUB #1,A BC aloop,AGEQ .data ivals .word 0aah,0bbh,0cch var2 .usect “.newvars”,1 inbuff .usect “.newvars”,7 .text mpy: LD 0ah,B mloop: MPY #0ah,B BC mloop,BNOV .sect “vectors” .word 011h,033h
.bss 保留10个 字空间
.newvars 保留8个 字空间
.vectors 0011h 0033h
附录1. 常用的汇编伪指令
附录2.条件汇编伪指令
.if 、 .elseif 、 .else、 .endif 伪指令告诉汇编器按照表 达式的计算结果对代码块进行条件汇编。 .if expression — 标志条件块的开始,仅当条件为 真(expression的值非0即为真)时汇编代码。 .elseif expression — 标 志 若 .if 条 件 为 假 , 而.elseif条件为真时要汇编代码块。 .else — 标志若.if条件为假时要汇编代码块。 .endif — 标志条件块的结束,并终止该条件代码 块。
段起点:
.text [段起点] .data [段起点] .sect “段名”, [段起点] [段起点]是可选项,它是用段程序计数器SPC定义 的一个起始值,也可以缺省,缺省值为0,一般都 是省略。
例: 例:.data .word 1,2,3 .byte 1,2,3,4 .sect “.con” ;定义段.con .word 1,2,3,4;对段赋值(初始化)
DSP器件及应用
厦门理工学院电子系 陈金西
第三章 DSP的软件系统结构与设计
主要内容: 概述 公共目标文件格式(COFF) DSP C语言程序设计 DSP C项目编写实例及仿真调试
§3.1 概述
C54x软件设计有3种方法: 用C语言开发 全汇编语言开发 C和汇编语言混合编程开发(主流) 采用C和汇编语言混合编程必须遵循一些有 关的规则。
伪指令语法:
.bss 符号,字数; 定义变量或数组名称 符号 .usect “段名”,字数; 符号:对应于保留空间的第一个字的变量名称。 字数:表示保留多少个存储单元。
例:
例:.bss x,2 ;为x数组变量保留2个字的空间 var1 .usect “.newvars”,10 ;为.newvars 段保留10个字的空间,var1为该空间第一个字
ptr add:
.data .word .bss .data .word .text LD LD ADD .data .word .usect .usect .text LD
011h,022h,033h var1,1 0123h #4,DP #1234H,A 9H,A ;EA04H ;F020H,1234H ;0089H
100FH F010H,0001H F842H,0001H
汇编后建立的段:
110AH F166H,000AH F868H,0006H
.text 100FH F010H 0001H F842H 0001H 110AH F166H 000AH F868H 0006H
.data 0011h 0022h 0033h 0123h 00aah 00bbh 00cch
通过汇编器和链接器建立的可执行目标文件 的格式称为公共目标文件格式,即COFF (common object file format)。 COFF文件有3种形式:COFF0、COFF1、 COFF2。C54x汇编器和编译器默认建立的 是COFF2文件。
§3.2.1 COFF文件中的段
段(sections)是COFF文件中最重要的概念。 段——就是在存储器中占据相邻空间的代码或 数据块。
file1.obj .text .data .bss table1 (.sect) uvars (.usect)
file2.obj .text .data .bss table1 (.sect) uvars (.usect) fft (.sect)
Program memory file1 .text file2 .text file1 .data file2 .data file1 table1 file2 table1 file2 fft
链接器对段的处理
链接器处理段,主要是完成2个任务: 把一个或多个COFF目标文件(.obj)中的 各个段作为链接器的输入段,经链接以后 在一个可执行的COFF输出模块中建立各个 输出段。 为各个输出段选定存储器地址。
链接器的任务通过链接命令文件(.cmd)完成,链 接命令文件则主要是通过2条伪命令实现:
练习: 请具体写出汇编器对下面一 段程序进行汇编后建立的段。
源程序的行号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 源代码(机器码) 源程序 .data .word 011h,022h,033h .bss buffer,10 ptr .word 0123h .text add: LD 0fh,A aloop: SUB #1,A BC aloop,AGEQ .data ivals .word 0aah,0bbh,0cch var2 .usect “.newvars”,1 inbuff .usect “.newvars”,7 .text mpy: LD 0ah,B mloop: MPY #0ah,B BC mloop,BNOV .sect “vectors” .word 011h,033h
MEMORY 此命令用来定义目标系统实际存在 的存储器配置图,包括对存储器各部分命名,以 及规定它们的起始地址和长度 SECTIONS 此命令告诉链接器如何将输入段组 合成输出段,以及将输出段放在存储器的什么位 置
例:
两个文件file1.asm和 file2.asm经汇编后形 成两个目标文件file1.obj 和file2.obj,形成的各个 段如右图所示:
每个目标文件都分成若干个段。且每一个段都 是分开和各不相同的。所有的COFF文件都包 含以下3种形式的段:
.text 段——该段通常包含可执行代码 .data 段——该段通常包含初始化数据 .bss 段——该段通常为未初始化变量保 留存储空间 用户自己定义的段——自定义段。