实时数字信号处理概述PPT课件
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《数字信号处理导论》绪论 ppt课件
DSP技术已成为人们日益关注的并
得到迅速发展的前沿技术
1. 数字信号处理的任务
任务：从信号中提取出所需要的信息，并将其用于
实际 。
例：
心电监护仪： 内含CPU
用于危重病房（intensive care unit，ICU）的心电 自动监护仪的作用是监护病人的心电状态（同时也包 括其他生理参数，如血压、呼吸等），它应能实时地 显示和存储病人的心电波形，并根据心电图的异常来 自动决定是否给出报警。一个实际的心电监护仪由心 电放大器、A/D 转换器、CPU、显示单元、存储单元、 系统管理软件和心电信号处理软件所组成。
Why digital?
（3）Stability
Analog system：the characteristics of analog
system components, resistors, capacitors and operational amplifiers will change along with temperature, humidity
processor speed.
We still need analog processing
（2）Processing very high frequency signals
Analog system：may process microwave, minimeter-wave, even light wave signals.
生物医学工程
Ultrasound
CT (Computed Tomography)
MRI(Magnetic Resonance Imaging)
Gamma knife
Hearing Aid
Why digital?
得到迅速发展的前沿技术
1. 数字信号处理的任务
任务：从信号中提取出所需要的信息，并将其用于
实际 。
例：
心电监护仪： 内含CPU
用于危重病房（intensive care unit，ICU）的心电 自动监护仪的作用是监护病人的心电状态（同时也包 括其他生理参数，如血压、呼吸等），它应能实时地 显示和存储病人的心电波形，并根据心电图的异常来 自动决定是否给出报警。一个实际的心电监护仪由心 电放大器、A/D 转换器、CPU、显示单元、存储单元、 系统管理软件和心电信号处理软件所组成。
Why digital?
（3）Stability
Analog system：the characteristics of analog
system components, resistors, capacitors and operational amplifiers will change along with temperature, humidity
processor speed.
We still need analog processing
（2）Processing very high frequency signals
Analog system：may process microwave, minimeter-wave, even light wave signals.
生物医学工程
Ultrasound
CT (Computed Tomography)
MRI(Magnetic Resonance Imaging)
Gamma knife
Hearing Aid
Why digital?
《数字信号处理技术》PPT课件
为便于数学处理，对截断信号做周期延拓，得到虚拟的 无限长信号。
§14.4 信号的截断、能量泄露
周期延拓后的信号与真实信号是不同的，下面从数学的角 度来看这种处理带来的误差情况。
设有余弦信号x(t)，用矩形窗函数w(t)与其相乘，得到截 断信号：y(t) =x(t)w(t)
将截断信号谱 XT(ω)与原始信号谱X(ω)相比较可知，它已 不是原来的两条谱线，而是两段振荡的连续谱. 原来集中在f0处
a) 多种多样的工业用计算机。
§14.1 数字信号处理概述
2) 计算机软硬件技术发展的有力推动
b) 灵活、方便的计算机虚拟仪器开发系统
§14.1 数字信号处理概述
案例：铁路机车FSK信号检测与分析
京广线计划提速到200公里/小时 合作任务：机车状态信号识别(频率解调)
§14.2 模数(A/D)和数模(D/A)
§14.3 采样定理
2 采样定理
A/D采样前的抗混迭滤波：
对象
物理信号
传 感 器
电信号
放 大 调 制
电信号
A/D 转换
数字信号
展开
放大
低通滤波 (0~Fs/2)
§14.3 采样定理
用计算机进行测试信号处理时，不可能对无限长的 信号进行测量和运算，而是取其有限的时间片段进行分析， 这个过程称信号截断。
1、数字信号处理的主要研究内容
数字信号处理主要研究用数字序列来表示测试信号，并 用数学公式和运算来对这些数字序列进行处理。内容包括数字 波形分析、幅值分析、频谱分析和数字滤波。
A
X(0)
X(1)
0
t
X(2)
E
1 N
X
i
X(3)
X(4)
§14.4 信号的截断、能量泄露
周期延拓后的信号与真实信号是不同的，下面从数学的角 度来看这种处理带来的误差情况。
设有余弦信号x(t)，用矩形窗函数w(t)与其相乘，得到截 断信号：y(t) =x(t)w(t)
将截断信号谱 XT(ω)与原始信号谱X(ω)相比较可知，它已 不是原来的两条谱线，而是两段振荡的连续谱. 原来集中在f0处
a) 多种多样的工业用计算机。
§14.1 数字信号处理概述
2) 计算机软硬件技术发展的有力推动
b) 灵活、方便的计算机虚拟仪器开发系统
§14.1 数字信号处理概述
案例：铁路机车FSK信号检测与分析
京广线计划提速到200公里/小时 合作任务：机车状态信号识别(频率解调)
§14.2 模数(A/D)和数模(D/A)
§14.3 采样定理
2 采样定理
A/D采样前的抗混迭滤波：
对象
物理信号
传 感 器
电信号
放 大 调 制
电信号
A/D 转换
数字信号
展开
放大
低通滤波 (0~Fs/2)
§14.3 采样定理
用计算机进行测试信号处理时，不可能对无限长的 信号进行测量和运算，而是取其有限的时间片段进行分析， 这个过程称信号截断。
1、数字信号处理的主要研究内容
数字信号处理主要研究用数字序列来表示测试信号，并 用数学公式和运算来对这些数字序列进行处理。内容包括数字 波形分析、幅值分析、频谱分析和数字滤波。
A
X(0)
X(1)
0
t
X(2)
E
1 N
X
i
X(3)
X(4)
数字信号处理基础-ppt课件信号分析与处理
2020/6/22
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第2章 模数转换和数模转换
2.1 简单的DSP系统(A Simple DSP System) 2.2 采样(Sampling) 2.3 量化(Quantization) 2.4 模数转换(Analog-to-Digital Conversion) 2.5 数模转换(Digital-to-Analog Conversion) 小结 (Chapter Summary)
高频信号(high frequency signal): 随时间变化较快。
2020/6/22
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1.4 数字滤波(DIGITAL FILTERING)
滤波器(filter): 可以改变信号频率特性，让一些信号频率通过， 而阻塞 另一些信号频率。
低通滤波器(low pass filter)：使低频(low-frequency)成分通过 。 （男低音）
2020/6/22
图1.6
2）对模拟值进行量化和数字化
quantize and digitize the analog values
采样结束后，转化器(converter)选择与采样保持电平最 接近的量化电平(quantization level)，然后分配一个二进 制数字代码(digital codes)来标识这个量化电平 (quantization level)。
3.a digital signal is said to lie in the time domain, its spectrum,which describes in frequency content,lies in the frequency domain.
4.filtering modified the spectrum of a signal by eliminating one or more frequency elements from it.
《数字信号处理原理》PPT课件
•Digital signal and image filtering
•Cochlear implants
•Seismic analysis
•Antilock brakes
•Text recognition
•Signal and image compression
•Speech recognition
•Encryption
•Satellite image analysis
•Motor control
•Digital mapping
•Remote medical monitoring
•Cellular telephones
•Smart appliances
•Digital cameras
•Home security
Upper Saddle River, New Jersey 07458
All rights reserved.
FIGURE 1-4 Four frames from high-speed video sequence. “ Vision Research, Inc., Wayne, NJ., USA.
Joyce Van de Vegte Fundamentals of Digital Signal Processing
ppt课件
11
Copyright ©2002 by Pearson Education, Inc.
Upper Saddle River, New Jersey 07458
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Joyce Van de Vegte Fundamentals of Digital Signal Processing
数字信号处理DigitalSignalProcessingppt课件
处理系统中集成了几十万甚至更多的晶体 管，而模拟信号处理系统中大量使用的是 电阻、电容、电感等无源器件，随着系统 的复杂性增加这一矛盾会更加突出。
17
5. 数字信号处理的应用领域
▪ 语音处理
▪ 语音信号分析 ▪ 语音合成 ▪ 语音识别 ▪ 语音增强 ▪ 语音编码
▪ 图像处理：恢复，增强，去噪，压缩 ▪ 通信：信源编码，信道编码 ，多路复用，数据压缩 ▪ 电视 ：高清晰度电视，可视电话，视频会议 ▪ 雷达：对目标探测，定位，成像
统，其性能取决于运算程序和乘法器的各系数，这些均存 储在数字系统中，只要改变运算程序或系数，即可改变系 统的特性参数，比改变模拟系统方便得多。
15
▪ 可以实现模拟系统很难达到的指标或特性：例如：
有限长单位脉冲响应数字滤波器可以实现严格的线性相位； 在数字信号处理中可以将信号存储起来，用延迟的方法实 现非因果系统，从而提高了系统的性能指标；数据压缩方 法可以大大地减少信息传输中的信道容量。
▪ 由一维走向多维，像高分辨率彩色电视、雷达、
石油勘探等多维信号处理的应用领域已与数字信 号处理结下了不解之缘。
22
各种数字信号处理系统均几经更新换代：在
图像处理方面，图像数据压缩是多媒体通信、影 碟机(VCD或DVD)和高清晰度电视(HDTV)的关键 技术。国际上先后制定的标准H.261、JPEG、 MPEG—1和MPEG—2中均使用了离散余弦变换 (DCT)算法。近年来发展起来的小波(Wavelet)变 换也是一种具有高压缩比和快速运算特点的崭新 压缩技术，应用前景十分广阔，可望成为新一代 压缩技术的标准。
5
▪ 信息科学
▪ 信息科学是研究信息的获取、传输、处理和利 用的一门科学。
▪ 信号
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5. 数字信号处理的应用领域
▪ 语音处理
▪ 语音信号分析 ▪ 语音合成 ▪ 语音识别 ▪ 语音增强 ▪ 语音编码
▪ 图像处理：恢复，增强，去噪，压缩 ▪ 通信：信源编码，信道编码 ，多路复用，数据压缩 ▪ 电视 ：高清晰度电视，可视电话，视频会议 ▪ 雷达：对目标探测，定位，成像
统，其性能取决于运算程序和乘法器的各系数，这些均存 储在数字系统中，只要改变运算程序或系数，即可改变系 统的特性参数，比改变模拟系统方便得多。
15
▪ 可以实现模拟系统很难达到的指标或特性：例如：
有限长单位脉冲响应数字滤波器可以实现严格的线性相位； 在数字信号处理中可以将信号存储起来，用延迟的方法实 现非因果系统，从而提高了系统的性能指标；数据压缩方 法可以大大地减少信息传输中的信道容量。
▪ 由一维走向多维，像高分辨率彩色电视、雷达、
石油勘探等多维信号处理的应用领域已与数字信 号处理结下了不解之缘。
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各种数字信号处理系统均几经更新换代：在
图像处理方面，图像数据压缩是多媒体通信、影 碟机(VCD或DVD)和高清晰度电视(HDTV)的关键 技术。国际上先后制定的标准H.261、JPEG、 MPEG—1和MPEG—2中均使用了离散余弦变换 (DCT)算法。近年来发展起来的小波(Wavelet)变 换也是一种具有高压缩比和快速运算特点的崭新 压缩技术，应用前景十分广阔，可望成为新一代 压缩技术的标准。
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▪ 信息科学
▪ 信息科学是研究信息的获取、传输、处理和利 用的一门科学。
▪ 信号
精品课程数字信号处理PPT课件06
n0
lim X (z) x(0)
z
初值定理把 X (z) 在 z 足够大时的动态特性与 x(n) 的初值联系在一起。
第2章 z变换
8. 因果序列的终值定理
若因果序列 x(n) 0, n 0 X z Z x n x nzn n0
且 X (z) 的极点除在z=1可以有一个一阶极点外，其余极点都在单位圆内
x(1) x() 0 x()
lim x(n) x() lim(z 1)X (z)
n
z 1
第2章 z变换 9. 时域卷积定理
时域卷积对应z变换相乘
X (z) Z x(n)
Rx1 z Rx2
H(z) Z h(n)
Rh1 z Rh2
则 Z x(n)*h(n) X (z)H(z)
Z[nm x(n)]
z
d dz
m
X
(z)
第2章 z变换
例2.13 求序列 nanu n 的z变换。
解
Z
anu(n)
z
z
a
,
za
Z
nanu(n)
z
d
z z dz
a
z
zaz (z a)2
(z
za a)2
za
第2章 z变换 4. 序列指数加权（z域尺度变换）
若序列 x(n) 的z变换为
Z x(n) X (z), Rx1 z Rx2
若有 X (z) Z x(n) Y(z) Z y(n)
Rx1 z Rx2
Ry1 z Ry2
Rx1Ry1 1, Rx2Ry2 1
则
x(n) y*(n) 1
n
2 j
c
X
(v)Y
*
《数字信号处理基础》课件
信号压缩等。
Z变换
Z变换的定义
Z变换是一种将离散时间信号转换为复数域信号的方法，通过将离 散时间信号转换为复数域中的函数，可以更好地分析信号的特性。
Z变换的性质
Z变换具有线性、时移、频域平移、复共轭等性质，这些性质在信 号处理中有着广泛的应用。
Z变换的应用
Z变换在信号处理中有着广泛的应用，如离散控制系统分析、数字滤 波器设计等。
自适应滤波器应用场景
广泛应用于噪声消除、回声消除、信 号预测等领域。
05 数字信号处理应用
音频处理
音频压缩
通过降低音频数据的冗余度，实 现音频文件的压缩，便于存储和
传输。
音频增强
利用数字信号处理技术，改善音频 质量，如降低噪音、增强语音等。
音频分析
对音频信号进行特征提取和分类， 用于语音识别、音乐信息检索等领 域。
IIR滤波器应用场景
广泛应用于语音处理、图像处理等领 域。
FIR滤波器设计
FIR滤波器定义
FIR滤波器特点
FIR滤波器，即有限冲激响应滤波器，是一 种离散时间滤波器，其冲激响应有限长。
FIR滤波器具有线性相位、设计灵活、计算 量大等特性。
FIR滤波器设计方法
FIR滤波器应用场景
通过窗函数法、频率采样法等进行设计， 常用的设计方法有汉明窗法、凯泽窗法等 。
课程目标
掌握数字信号处理的基本概念、原理和方法。
学会使用数字信号处理软件进行信号处理和分析 。
了解数字信号处理在通信、图像处理、音频处理 等领域的应用。
02 基础知识
信号与系统
信号定义与分类
信号是信息传输的载体，可以是离散 的或连续的，也可以是时间的函数。 信号分类包括周期信号、非周期信号 、确定信号、随机信号等。
《数字信号处理》课件
05
数字信号处理中的窗函 数
窗函数概述
窗函数定义
窗函数是一种在一定时间 范围内取值的函数，其取 值范围通常在0到1之间。
窗函数作用
在数字信号处理中，窗函 数常被用于截取信号的某 一部分，以便于分析信号 的局部特性。
窗函数特点
窗函数具有紧支撑性，即 其取值范围有限，且在时 间轴上覆盖整个分析区间 。
离散信号与系统
离散信号的定义与表示
离散信号是时间或空间上取值离散的信号，通常用序列表示。
离散系统的定义与分类
离散系统是指系统中的状态变量或输出变量在离散时间点上变化的 系统，分类包括线性时不变系统和线性时变系统等。
离散系统的描述方法
离散系统可以用差分方程、状态方程、传递函数等数学模型进行描 述。
Z变换与离散时间傅里叶变换（DTFT）
1 2 3
Z变换的定义与性质
Z变换是离散信号的一种数学处理方法，通过对 序列进行数学变换，可以分析信号的频域特性。
DTFT的定义与性质
DTFT是离散时间信号的频域表示，通过DTFT可 以分析信号的频域特性，了解信号在不同频率下 的表现。
Z变换与DTFT的关系
Z变换和DTFT在某些情况下可以相互转换，它们 在分析离散信号的频域特性方面具有重要作用。
窗函数的类型与性质
矩形窗
矩形窗在时间轴上均匀取值，频域表现为 sinc函数。
汉宁窗
汉宁窗在时间轴上呈锯齿波形状，频域表现 为双曲线函数。
高斯窗
高斯窗在时间轴上呈高斯分布，频域表现为 高斯函数。
海明窗
海明窗在时间轴上呈三角波形状，频域表现 为三角函数。
窗函数在数字信号处理中的应用
信号截断
通过使用窗函数对信号进行截 断，可以分析信号的局部特性
相关主题
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⑥配有中断处理器和定时控制器，可以很方便 地构成一个小规模系统；
⑦具有软、硬件等待功能，能与各种存储器接 口。
2.2.2.2 DSP硬件比较
2.3 DSPs的选择和发展
DSP的应用范围十分广阔，不同的应用领域和不 同的性能需要不同类型的DSP。在军事和尖端科技领
域，对性能因素的考虑远远高于对成本等因素的考虑， 因而这一应用领域总是集中体现了当今最先进的DSP
综合起来，选择合适的DSP所应考虑的主要方面有： ①性能指标
指令速度MIPS或运算速度MFLOPS，考虑是否 必须多片并行处理。高速实时信号处理要求DSP处理 系统必须在限定时间内完成任务，或者在允许的输 出—输入响应迟延范围内，系统的数据输入／输出吞 吐率必须达到一定速度。
②精度和动态范围。数据字宽、定点／浮点；
⑦ 应用开发时间周期。应具备完善的开发调试工具， DSP本身易学易用；
⑧ 型号延续性。产品有较好的应用前景，或者未来有 兼容／替代型号，这要求生产厂家有相当实力，能在 芯片生产或开发调试系统上得到其它厂商的支持。
当选择一种DSP满足上述要求后，还应选择更具 体的类型，如速度、工作温度范围、封装等等。许多 DSP都提供了具备片内ROM型的产品，片内ROM可以 将定型的程序代码固化到DSP片内，从而减少了系统 的体积、功耗、电磁辐射干扰，速度也有所提高，当 大批量生产时可降低成本。但这种ROM几乎都是一次 性写入的，而且需要由厂家专门制作，其批量起点高 （万片），带来了很大的资金投入和生产风险，因此 对普通使用者 ，这些ROM 是无用的 。有些 DSP 如 TM320C31／C40，其片内有少量 ROM固化为加电引 导程序，供各种加载模式下自动调用。有些 DSP如 TM320F206，其片内则有FLASH。
④针对滤波、相关、矩阵运算等需要大量乘法 累加运算的特点，DSP大都配有独立的乘法器
和加法器，使得同一时钟周期内可以完成相乘、 累加两个运算，许多DSP可以同时进行乘、加、 减运算，大大加快了FFT的蝶形运算速度；
⑤许多DSP带有DMA通道控制器，以及串行 通信口等，配合片内多总线结构，数据块传送 速度大大提高；
发展水平。而在广阔的民用产品设计中，成本和性能 同样重要，例如定点DSP的成本远低于浮点DSP，通 信、语音、图像处理往往采用定点DSP就可以满足要 求。定点DSP功耗也较低，一般在 0.5～1.5W，其低 电压（2.5V、3.3V）型仅 200mw以下，而且在休眠模 式下（Power down或Sleep）功耗更低。浮点 DSP由 于片内集成度、运算复杂性较高，功耗是定点DSP的 3～5倍。因而过去和现在定点DSP在应用广泛性上占 主导地位。但随着VLSI技术的发展，决定芯片生产成
①DSP采用数据和程序总线分离的哈佛结构及 改进的哈佛结构，而非冯·诺依曼结构，指令执 行速度更高；
②DSP大多采用流水技术，从而在不提高时钟 频率的条件下减少了每条指和多个 数据存取操作，并且有辅助寄存器用于寻址， 它们可以在寻址访问前或访问后自动修改内容， 以指向下一个要访问的地址；
③是否具备本应用所需要的某些特殊功能。如串行通 信口、片内语音处理功能、片内A／D或D／A集成、 与特定外部设备接口等等；
④价格成本。不单指芯片本身价格，还包括必需的外 部配套器件成本；
⑤ 体积。同样包括了构成最小系统的电路尺寸；
⑥ 功耗。是否有低功耗（3.3 V／2.5 V/1.8V/1.5V）型 号，能否电池供电；
介绍实时数字信号处理系统的基本概念。
2.2 实时数字信号处理系统的组成
数字信号处理实现：非实时与实时
非实时：PC机等 实时：1、快速的算法、高效的编程；
2、高性能的硬件支持。 完成实时数字信号处理任务的高性能硬件包 括：DSPs、FPGA等器件。另外还有输入/输出通 道、通信（串、并行）、人机接口、总线（PCI、 USB、VXI、 3xBUS 、LAN、CAN）等，整个系 统的协调运行还要依靠正确的逻辑控制电路设计。
2.2.1 输入、输出通道
➢ 输入通道：放大器、抗混叠滤波器、ADC 放大器：放大倍数(增益)、带宽、电平、耦合形式 [直流（视频）、交流（变压器耦合、中频）] 抗混叠滤波器：低通为主（中频带通）、截止频率
ADC：精度（位数）、采样频率（视频、中频）、 SNR≈6BdB(16BIT:96dB)、并串、自校验等 ➢ 输入通道重要：a.应用情况 ；b. 量化噪声（ADC为 主）；c.设计难度。
➢ 输出通道：DAC、重构滤波器、放大器（如CD 播放机）
DAC：精度（位数）、采样频率（速度）、并串、 处理（内插滤波）
重构滤波器：低通、截止频率
放大器：变压器（差分变单端）、电流、电压、 带宽、驱动能力等
2.2.2 DSP硬件
2.2.2.1 数字信号处理器的特点
实时数字信号处理技术的核心和标志是数字信 号处理器(DSPs)。第一个DSPs（TMS32010） 以来，处理器技术水平得到了十分迅速的提高， 而FFT等提出促进DSPs的发展。DSPs有别于普 通的科学计算与分析，它强调运算处理的高速实 时性，因此DSPs除了具备普通微处理器所强调的 高速运算和控制功能外，针对高速实时数字信号 处理，在处理器结构、指令系统、指令流程上做 了很大的改动，其结构特点如下：
本的因素中，生产批量的大小起着越来越大的作用， 尽管浮点DSP的结构复杂、集成度很
高，如果它能获得市场的承认而得到广泛应用，其价 格会大幅度下降。
另外，各种DSP面向不同应用领域，有其各自的 结 构 和 功 能 特 点 。 以 TMS320 系 列 为 例 ， TMS320F240适合于电机控制，TMS320C54X适合于 通信及语音处理，TMS320C80则面向多媒体应用，雷 达、声纳信号处理所需要的大动态范围和高速实时处 理需要TMS320C4X／C67X这样的高性能或并行DSP。
2.1 绪论
信号类型：连续时间信号（模拟信号）、离散 时间信号、数字信号
模拟信号：有源、无源器件处理
随着信息科学和微电子技术的快速发展，数字 信号处理的理论及数字信号处理器己广泛应用于 通信、家电、航空航天、工业测量和控制、生物 医学工程及军事等许许多多的领域。由于设计和 实现一个实时的数字信号处理系统不仅需要系统 地掌握信号处理的理论，而且要熟练地掌据DSP 硬件的知识，因此，对设计者的要求是非常高、 也是相当全而的。
⑦具有软、硬件等待功能，能与各种存储器接 口。
2.2.2.2 DSP硬件比较
2.3 DSPs的选择和发展
DSP的应用范围十分广阔，不同的应用领域和不 同的性能需要不同类型的DSP。在军事和尖端科技领
域，对性能因素的考虑远远高于对成本等因素的考虑， 因而这一应用领域总是集中体现了当今最先进的DSP
综合起来，选择合适的DSP所应考虑的主要方面有： ①性能指标
指令速度MIPS或运算速度MFLOPS，考虑是否 必须多片并行处理。高速实时信号处理要求DSP处理 系统必须在限定时间内完成任务，或者在允许的输 出—输入响应迟延范围内，系统的数据输入／输出吞 吐率必须达到一定速度。
②精度和动态范围。数据字宽、定点／浮点；
⑦ 应用开发时间周期。应具备完善的开发调试工具， DSP本身易学易用；
⑧ 型号延续性。产品有较好的应用前景，或者未来有 兼容／替代型号，这要求生产厂家有相当实力，能在 芯片生产或开发调试系统上得到其它厂商的支持。
当选择一种DSP满足上述要求后，还应选择更具 体的类型，如速度、工作温度范围、封装等等。许多 DSP都提供了具备片内ROM型的产品，片内ROM可以 将定型的程序代码固化到DSP片内，从而减少了系统 的体积、功耗、电磁辐射干扰，速度也有所提高，当 大批量生产时可降低成本。但这种ROM几乎都是一次 性写入的，而且需要由厂家专门制作，其批量起点高 （万片），带来了很大的资金投入和生产风险，因此 对普通使用者 ，这些ROM 是无用的 。有些 DSP 如 TM320C31／C40，其片内有少量 ROM固化为加电引 导程序，供各种加载模式下自动调用。有些 DSP如 TM320F206，其片内则有FLASH。
④针对滤波、相关、矩阵运算等需要大量乘法 累加运算的特点，DSP大都配有独立的乘法器
和加法器，使得同一时钟周期内可以完成相乘、 累加两个运算，许多DSP可以同时进行乘、加、 减运算，大大加快了FFT的蝶形运算速度；
⑤许多DSP带有DMA通道控制器，以及串行 通信口等，配合片内多总线结构，数据块传送 速度大大提高；
发展水平。而在广阔的民用产品设计中，成本和性能 同样重要，例如定点DSP的成本远低于浮点DSP，通 信、语音、图像处理往往采用定点DSP就可以满足要 求。定点DSP功耗也较低，一般在 0.5～1.5W，其低 电压（2.5V、3.3V）型仅 200mw以下，而且在休眠模 式下（Power down或Sleep）功耗更低。浮点 DSP由 于片内集成度、运算复杂性较高，功耗是定点DSP的 3～5倍。因而过去和现在定点DSP在应用广泛性上占 主导地位。但随着VLSI技术的发展，决定芯片生产成
①DSP采用数据和程序总线分离的哈佛结构及 改进的哈佛结构，而非冯·诺依曼结构，指令执 行速度更高；
②DSP大多采用流水技术，从而在不提高时钟 频率的条件下减少了每条指和多个 数据存取操作，并且有辅助寄存器用于寻址， 它们可以在寻址访问前或访问后自动修改内容， 以指向下一个要访问的地址；
③是否具备本应用所需要的某些特殊功能。如串行通 信口、片内语音处理功能、片内A／D或D／A集成、 与特定外部设备接口等等；
④价格成本。不单指芯片本身价格，还包括必需的外 部配套器件成本；
⑤ 体积。同样包括了构成最小系统的电路尺寸；
⑥ 功耗。是否有低功耗（3.3 V／2.5 V/1.8V/1.5V）型 号，能否电池供电；
介绍实时数字信号处理系统的基本概念。
2.2 实时数字信号处理系统的组成
数字信号处理实现：非实时与实时
非实时：PC机等 实时：1、快速的算法、高效的编程；
2、高性能的硬件支持。 完成实时数字信号处理任务的高性能硬件包 括：DSPs、FPGA等器件。另外还有输入/输出通 道、通信（串、并行）、人机接口、总线（PCI、 USB、VXI、 3xBUS 、LAN、CAN）等，整个系 统的协调运行还要依靠正确的逻辑控制电路设计。
2.2.1 输入、输出通道
➢ 输入通道：放大器、抗混叠滤波器、ADC 放大器：放大倍数(增益)、带宽、电平、耦合形式 [直流（视频）、交流（变压器耦合、中频）] 抗混叠滤波器：低通为主（中频带通）、截止频率
ADC：精度（位数）、采样频率（视频、中频）、 SNR≈6BdB(16BIT:96dB)、并串、自校验等 ➢ 输入通道重要：a.应用情况 ；b. 量化噪声（ADC为 主）；c.设计难度。
➢ 输出通道：DAC、重构滤波器、放大器（如CD 播放机）
DAC：精度（位数）、采样频率（速度）、并串、 处理（内插滤波）
重构滤波器：低通、截止频率
放大器：变压器（差分变单端）、电流、电压、 带宽、驱动能力等
2.2.2 DSP硬件
2.2.2.1 数字信号处理器的特点
实时数字信号处理技术的核心和标志是数字信 号处理器(DSPs)。第一个DSPs（TMS32010） 以来，处理器技术水平得到了十分迅速的提高， 而FFT等提出促进DSPs的发展。DSPs有别于普 通的科学计算与分析，它强调运算处理的高速实 时性，因此DSPs除了具备普通微处理器所强调的 高速运算和控制功能外，针对高速实时数字信号 处理，在处理器结构、指令系统、指令流程上做 了很大的改动，其结构特点如下：
本的因素中，生产批量的大小起着越来越大的作用， 尽管浮点DSP的结构复杂、集成度很
高，如果它能获得市场的承认而得到广泛应用，其价 格会大幅度下降。
另外，各种DSP面向不同应用领域，有其各自的 结 构 和 功 能 特 点 。 以 TMS320 系 列 为 例 ， TMS320F240适合于电机控制，TMS320C54X适合于 通信及语音处理，TMS320C80则面向多媒体应用，雷 达、声纳信号处理所需要的大动态范围和高速实时处 理需要TMS320C4X／C67X这样的高性能或并行DSP。
2.1 绪论
信号类型：连续时间信号（模拟信号）、离散 时间信号、数字信号
模拟信号：有源、无源器件处理
随着信息科学和微电子技术的快速发展，数字 信号处理的理论及数字信号处理器己广泛应用于 通信、家电、航空航天、工业测量和控制、生物 医学工程及军事等许许多多的领域。由于设计和 实现一个实时的数字信号处理系统不仅需要系统 地掌握信号处理的理论，而且要熟练地掌据DSP 硬件的知识，因此，对设计者的要求是非常高、 也是相当全而的。