DSP应用论文

Ti公司DSP技术发展历程和现状及其应用实例分析

一、发展历程

1930 年，德州仪器(TI) 成立,现在它已经发展成一家全球性的半导体公司，也是世界一流的实时数字处理解决方案的设计商和提供商。

TI于1982年推出了TMS系列第一代DSP产品，可使调制解调器在一秒内处理5,000,000条指令，这标志着实时信号处理技术的重大突破。从TMS系列的第一代产品TMS32010到今天的TMS320C2000/5000/6000产品系列，TI的DSP产品结构更加合理，速度更快，性能更优越，DSP系统的设计与开发环境也日趋完善：

1988年TI推出了第一代应用于高性能3D绘图和视频会议系统的DSP产品；1991年，TI突破了$5的价格壁垒，使DSP系列开始广泛应用于汽车（发动机控制、方向控制、防滑）和其它消费类产品；

1994年，TI的DSP技术又取得了一个重大突破，实现了每秒2亿次运算，即运算速度达到了原来DSP芯片的十倍；

此后，他们一直致力于将闪存（FLASH MEMORY）和DSP集成在同一芯片上，这一举措使得芯片在其速度被提高的同时，其价格进一步下跌。总之，随着技术的改进和产量的增大，DSP的成本与售价大幅下降，使其应用范围不断扩大，现已广泛使用于通用信号（数字滤波、FFT、生成波形等）和音频/视频信号处理、通信、控制、仪器、医学电子学、军事、计算机和消费类电子产品领域，蜂窝式电话是其中特别强大的一个市场。

二、发展现状

目前，广泛使用的TI的DSP有三个系列:C2000，C5000和C6000，C3X也有使用。需要提醒注意的是，同一系列中不同型号的DSP一般都具有相同的DSP 核，相同或兼容的汇编指令系统；而它们的差别仅在于片内存储器的大小，外设资源(如定时器、串口、并口等)的多少。不同系列的DSP它们的汇编指令系统不兼容，但汇编语言的语法非常相似。除了汇编语言外，TI还为每个系列都提供了优化c编译器，方便用户使用c(使用ANSI的标准c)语言进行开发，效率可以做到手工汇编的90％甚至更高。下面简单介绍C5000系列：

C5000系列是16位定点DSP系列，主要分为C54XX和C55XX两个系列。两个系列在执行代码级是兼容的，但他们的汇编指令系统却不同。C5000包含的主要外设有McBPS同步串口，HPI并行接口，定时器，DMA等。其中C55XX 提供EMIF外部存储器扩展接口，允许用户直接使用SDRAM、SBSRAM、SRAM、EPROM等各种存储器。而C54XX没有提供EMIF，所以只能直接使用静态存储器SRAM和EPROM。另外，C5000系列一般都使用双电源供电，其I/0电压和核电压一般不同，而且不同型号也有差别。不过，TI提供了全系列的DC—DC变换器可以解决DSP的电源问题。

C55XX具有12组独立的总线，而C54x则有8组。它们都有一组程序总线和相应的程序地址总线。C54XX的总线宽度是16位，而C55XX总线的宽度是32位。C55XX有3组数据读总线和两组数据写总线，而C54XX有两组数据读总线和一组数据写总线。每组数据总线都有其相应的地址总线。C55XX的数据地址总线的宽度为24位，而C54XX的数据地址总线的宽度是16位。

使用两个辅助寄存器算术单元，在每个周期内产生一个或两个数据C54XX．

存储器地址。这4组内部总线和两个地址发生器使其可以进行多操作数运算。C55XX的地址—数据流单元（ADFU)包含了专门的硬件来管理5组数据总线。该ADFU也可以作为通用的16位ALU，用于简单的算术运算。该ALU从指令缓冲单元（IU)接收立即数，并和存储器、ADFU寄存器、数据计算单元（DCU)寄存器、程序流单元（PFU)寄存器做双向通信。无论是ALU，还是3个地址寄存器（ARAU）中的一个，都可以修改为间接寻址的9个地址寄存器。这3个ARAU为C55XX的3组数据读总线提供独立的地址。这种并行性保证了在每个CPU周期内去读两个16位的操作数和一个16位的系数。C55XX的DCU包含了两个MAC单元，在单周期内作两个17217b的MAC运算。它还包含了一个40b的ALU和4个40b的累加器寄存器、一个桶形移位器以及专门的Viterbi 算法硬件。每个MAC单元包含一个乘法器和带32b或40b饱和逻辑的加法器。3个数据读总线将两个数据流和一个公共流送给两个MAC单元。用户可以用ALU做32b的运算，或分开做两个16b的运算。除了接受从DCU的40bACC 寄存器来的输入外，ALU还从IU接收立即数，并和存储器、ADFU寄存器、PFU 寄存器做双向通信。

C54XX支持单数据存储器操作数寻址和32b操作数寻址，还使用并行指令支持双数据存储器操作数寻址。它也提供立即数寻址、存储器映射寻址、循环寻址和位倒序寻址。在C54x的基础上，C55XX还支持绝对值寻址、寄存器间接寻址、直接寻址，即位移模式。C55x的ADFU包括专门的寄存器，支持使用简介寻址指令的循环寻址，可以同时使用5个独立的循环缓冲器和3个独立的缓冲器长度，这些循环缓冲器没有地址排队的限制。

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系列C6000下面再介绍一下

C6000系列是一个32位的高性能的DSP芯片。其中，C62XX为定点系列，C67XX和C64XX为浮点系列。同C55XX一样，C6000也提供EMIF扩展存储器接口，方便用户使用各种外部扩展存储器，如SBSRAM、SDRAM、SRAM、EPROM。C6000提供的主要外设有McBPS同步串口，HPI并行接口，定时器，DMA等。另外，在C6000的一些型号中还提供了PCI接口。C6000几乎都只提供BGA球形封装，在PCB板制作时需要多层板，增加了开发和调试的难度。另外，C6000系列的功耗较大，需要仔细考虑DSP与系统其他部分的电力分配，选择适当的DC—DC转换器。

基于TMS320C5416的GPS解调器硬件平台搭建

1、系统分析

设计该系统首先要考虑的就是选择什么样的DSP处理芯片芯片，再就是选择外围芯片，最基本的是存储器、电源、逻辑控制器件、通信、人机接口（键盘、显示器）、总线等基本外设。

(1) DSP芯片的选择

首先要根据系统对运算量的需求来选择；其次要根据系统所应用领域来选择合适的DSP芯片；最后要根据DSP的片上资源、价格、外设配置以及与其他元部件的配套性等因素来选择。

(2) 存储器的选择

常用的存储器有SRAM、EPROM、E2PROM和FLASH等。一般我们是利空间