DSP原理及应用_第05章汇总
dsp的原理与应用
DSP的原理与应用什么是DSP数字信号处理(Digital Signal Processing,简称DSP)是一种利用数字计算手段对传统模拟信号进行处理、分析、识别、合成等操作的技术。
相比于模拟信号处理技术,DSP具有更高的灵活性、更强的稳定性和更低的成本,因此被广泛应用于各种领域,如通信、音频处理、图像处理、雷达信号处理等。
在数字信号处理中,数字信号是以离散形式存在的,可以通过采样和量化将模拟信号转换为数字信号。
然后利用数字信号处理技术对数字信号进行滤波、变换、编码等处理,最后再将处理后的数字信号转换为模拟信号。
DSP的原理DSP的原理主要包括信号采样与量化、数字滤波、时域分析和频域分析。
以下将分别介绍这些原理及其应用。
1. 信号采样与量化在数字信号处理中,模拟信号首先需要进行采样,即在时间上离散化。
采样定理告诉我们,当采样频率满足一定的条件时,可以通过采样来准确地还原原始模拟信号。
采样定理的条件是采样频率要大于信号频率的两倍。
因此在实际应用中,为了避免采样带来的失真,通常会选择更高的采样频率。
采样之后,信号需要进行量化,即将连续的信号值离散化为有限个取值。
量化过程中,需要选取合适的量化级别,即将连续的信号分成有限个量化等级。
2. 数字滤波数字滤波是数字信号处理中最基本的操作之一,主要用于滤除信号中的噪声或不需要的频率成分。
数字滤波可以分为有限长冲激响应(FIR)滤波器和无限长冲激响应(IIR)滤波器两种。
FIR滤波器通过线性组合输入信号的多个采样点和滤波器的系数来计算滤波输出。
IIR滤波器则利用反馈,将输出值作为其中一个输入,形成滤波器的影响。
FIR滤波器的特点是稳定、易于实现,IIR滤波器则可以实现更窄的滤波带宽。
数字滤波在实际应用中广泛用于信号去噪、信号增强和通信系统中的调制解调等。
3. 时域分析时域分析是对信号在时间轴上的描述和分析。
常用的时域分析方法有自相关函数、互相关函数和卷积等。
第五章 DSP的汇编指令..
令执行的条件:
TCx(测试/控制标志为1) !TCx(测试/控制标志为0)
TC1&TC2 TC1&!TC2 TC1|TC2 TC1|!TC2 TC1^TC2 TC1^!TC2
!TC1&TC2 !TC1&!TC2 !TC1|TC2 !TC1|!TC2 !TC1^TC2 !TC1^!TC2
第五章 TMS320C55x系列DSP的汇编指令
4、双16比特算术指令: [(1)语法、(2)操作数、(3)状态位] 在D单元中利用其ALU的双16比特模式,同时执行(并行)两个16
比特算术运算,包括加-减、减-加、两个加和两个减运算。
例:
▪ M40=0时,D单元按32位运算模式,因此累加器溢出、进位、符号扩
展和移位操作都以第31比特为准。
▪ M40=1时,D单元按40位运算模式,因此累加器溢出,进位,符号扩
展和移位操作都以第39比特为准。
BCLR M40 ; Clear M40
BSET M40 ; Set M40
第五章 TMS320C55x系列DSP的汇编指令
第五章 TMS320C55x系列DSP的汇编指令
一、算术运算指令 用于完成加减乘除等运算,按照功能可分成以下几类:
▪ 加法指令 ▪ 减法指令:减法,条件减法,条件加/减 ▪ 乘法指令:乘法,乘加,乘减,双乘加/减 ▪ 双16比特算术指令 ▪ 比较运算指令:比较并求极值,最大/最小值,存储单元比较,寄存器比较 ▪ 移位指令:条件移位、带符号的移位。 ▪ 寄存器修改:辅助寄存器修改、堆栈指针SP修改 ▪ 隐含的并行指令 ▪ 专用指令:绝对值、归一化、有限冲激响应滤波FIR、最小均方LMS等
✓ M40=0时: 溢出位在第31位检测
DSP工作原理及应用
可以做成用户定制ROM。
二、 片内RAM
片内DARAM :分块组织, CPU可以在一个机 器周期内对同一DARAM块进行读和写。
片内SARAM:分块组织,每一块在单机器周期 内只能进行一次读或写访问。
一般总是作为数据存储器,主要是用来存储数据。 也可以作为程序存储器,用来存储程序编码。
三、 存储器映射寄存器
自动缓冲单元是透明的
标准 模式
自动缓 冲模式
三、 时分复用串口(TDM)
时分复用是将一个时间间隔划分为许多更 小的时间间隔(称为时隙); 每一个小间隔就代表了一个通信的通道。
TDM串口的两种工作模式
独立模式:串口的操作与标准串口类似。 多处理模式:可以将多个DSP器件连接形成多 处理机系统。 使用了8个TDM通道,哪一个器件发送、哪一
二、累加器
39-32 AG(BG) 31-16 AH(BH) 15-0 AL(BL)
保护位
高位字
低位字
保护位(AG和BG)作为运算时的头区 (Headmargin),用于防止诸如自相关运算时 产生的溢出。 AG、BG、AH、BH、AL、BL是存储器映射的寄存 器。
图 3-3 累加器结构
A可以作为乘法器的一个输入。
Davinci平台 完整的数字媒体开发平台 TMS320DM6446:网络化数字视频编解 码应用(ARM926+C64x+视频处理子系 统)
TMS320DM6443:网络化数字视频解码 应用
C54x DSP主要特征
改进的哈佛结构; 多级流水线技术; 专用的硬件乘法器; 专用的汇编指令
dsp原理与应用
dsp原理与应用数字信号处理(Digital Signal Processing,简称DSP)是一种利用数字技术来分析、处理和修改信号的方法。
它广泛应用于音频、视频、图像等领域,并在现代通信、媒体、医疗等行业中发挥着重要作用。
本文将介绍DSP的原理和应用。
一、DSP的原理数字信号处理的原理基于离散时间信号的采样和量化,通过数学算法对信号进行处理和分析。
其核心内容包括信号的数字化、滤波、频谱分析和变换等。
1.1 信号的数字化DSP处理的信号需要先经过模数转换器(ADC),将连续时间的模拟信号转换为离散时间的数字信号。
转换后的信号由一系列采样值组成,这些采样值能够准确地表示原始信号的变化。
1.2 滤波滤波是DSP中最基本、最常用的操作之一。
通过选择性地改变信号的某些频率分量,滤波可以实现信号的去噪、降噪、降低失真等功能。
常用的滤波器类型包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
1.3 频谱分析频谱分析是对信号频率特性进行分析的过程。
通过应用傅里叶变换等数学变换,可以将时域信号转换为频域信号,提取出信号中的各种频率成分。
常用的频谱分析方法有离散傅里叶变换(DFT)和快速傅里叶变换(FFT)。
1.4 变换变换是DSP的核心之一,它通过应用数学算法将信号从一个时域变换到另一个频域,或者从一个频域变换到另一个时域。
常见的变换包括离散傅里叶变换(DFT)、离散余弦变换(DCT)、小波变换等。
二、DSP的应用DSP在各个领域都有广泛的应用。
以下列举了一些常见的DSP应用:2.1 音频处理在音频处理中,DSP被广泛应用于音频信号的滤波、均衡、降噪、混响、变速变调等处理。
通过DSP的处理,可以改善音频质量,提升音乐和语音的清晰度和逼真度。
2.2 视频处理DSP在视频处理中扮演着重要角色,包括视频编解码、视频压缩、图像增强、运动估计等。
通过DSP的处理,可以实现视频的高清播放、流畅传输等功能。
2.3 通信系统在通信系统中,DSP用于调制解调、信道编码解码、信道均衡、自适应滤波等方面。
DSP原理及应用第五章
4 MBytes SDRAM
10
PC
C64x 入门套件: C6416 DSK
X
11
第5章 汇编语言程序开发工具
2. ’C54x的开发工具
(2)代码调试工具:
可扩展的开发系统仿真器(XDS510):可用来 进行系统级的集成调试,是进行DSP芯片软硬件开发 的最佳工具。 评价模块EVM板:是一种低成本的开发板,可 进行DSP芯片评价、性能评估和有限的系统调试。
X
29
第5章 汇编语言程序开发工具
5.4 链接器的使用
链接器的主要任务是根据链接命令文件(.cmd), 将一个或多个COFF目标文件链接起来,生成存储器映 像文件(.map)和可执行的输出文件(.out)。
X
12
C6701 评估板
X
13
第5章 汇编语言程序开发工具
5.2 汇编语言程序的编辑、汇编和链接过程
汇编语言源程序可以在任何一种文本编辑器中进行
。如笔记本、WORD、EDIT、TC等。
当汇编语言源程序编写完成后,还必须经过汇编和
链接后才能运行。
X
14
第5章 汇编语言程序开发工具
5.2 汇编语言程序的编辑、汇编和链接过程
① 将一个或多个COFF目标文件中的各种段作为
链接器的输入段,经链接后在一个执行的COFF输出
模块中建立各个输出段;
② 在程序装入时对其重新定位,为各个输出段
选定存储器地址。
X
23
第5章 汇编语言程序开发工具
5.3.3 链接器对段的处理 链接器有2条伪指令支持上述任务:
● MEMORY伪指令——用来定义目标系统的存储 器配置空间,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伪指令——用来指定链接器将输入 段组合成输出段方式,以及输出段在存储器中的位 置,也可用于指定子段。 若未使用伪指令,则链接器将使用目标处理器 默认的方法将段放入存储空间。
DSP原理与应用 第三版
运算速度 以上。TMS320C6201执行1024点复数FFT运算时间只有66uS。
高度集成化
集滤波、A/D、D/A、ROM、RAM和DSP内核于一体的
运算精度和动态范围
模拟混合式DSP芯片已有较大的发展和应用。 DSP字长从8位已增到64位,累加器长度也增到40位,
开发工具
提高了运算精度。同时,采用超长字指令字(VLIW)结构和
2. TMS320C55x概况
目前C55x系列芯片主要有:
C5501/2(主频300MHz, McBSP,HPI接口), C5503/6/7/9A (主频200MHz, McBSP, HPI,
优点:成本低廉 缺点:性能差、
速度慢
DSP处理器
优点:速度高、大规模生产成本低; 缺点:开发成本高、通用性差。
针对数字信号处理的要求而设计,是数 字信号处理系统设计中采用的主流芯片。 优点:灵活、高速、便于嵌入式应用
7
1.2 DSP芯片简介
1.2.1 DSP芯片的发展历史、现状和趋势 1.2.2 DSP芯片的特点 1.2.3 DSP芯片的分类 1.2.4 DSP芯片的应用领域 1.2.5 选择DSP芯片考虑的因素
可同时进行取指令和多个数据存取操作,使CPU
在一个机器周期内可多次对程序空间和数据空
采用哈佛结构 间进行访问, 大大地提高了DSP的运行速度。
采用多总线结构
T1
T2
T3
T4
时钟
采用流水线结构
取指令
N
N+1
N+2
N+3
指令译码
N-1
N
N+1
N+2
配有专用的硬件乘法-累加器 取操作数 N-2
dsp原理及应用技术
dsp原理及应用技术数字信号处理(Digital Signal Processing,简称DSP)是一种处理数字信号的技术,广泛应用于各个领域,例如通信、音频处理、图像处理等。
本文将介绍DSP的原理、应用技术以及其在不同领域中的具体应用。
一、DSP原理及基本概念数字信号处理是将连续的信号转化为离散的信号,并通过计算机进行处理和分析的技术。
其原理基于采样、量化和数字编码等基本概念。
1. 采样:将模拟信号以一定的频率进行采样,将连续信号离散化成一系列样本点,从而得到离散的信号序列。
2. 量化:对采样得到的样本进行量化,将其映射到离散的数值,以表示样本的幅度。
3. 数字编码:将量化后的样本映射为二进制码,以实现信号的数字化表示。
4. 数字滤波:通过对数字信号进行滤波操作,可以去除噪声、增强信号等。
5. 数字变换:对数字信号进行变换,常见的有傅里叶变换、离散傅里叶变换等,以实现信号的频域分析。
二、DSP的应用技术DSP技术在各个领域中都有广泛的应用,下面将介绍DSP在通信、音频处理和图像处理中的具体应用技术。
1. 通信领域中的DSP应用技术在通信领域中,DSP技术起到了至关重要的作用。
其中,数字调制和解调技术是DSP在通信中的核心应用之一。
通过数字调制和解调,可以将模拟信号转化为数字信号进行传输,并在接收端进行解调还原为模拟信号。
此外,DSP在音频编解码、信号增强和数字滤波等方面也具有广泛应用。
2. 音频处理领域中的DSP应用技术在音频处理中,DSP技术可以用于音频信号的降噪和音效处理,如环境噪声抑制、回声消除和均衡器等。
此外,通过DSP技术,还可以实现语音识别、语音合成等高级音频处理技术。
3. 图像处理领域中的DSP应用技术在图像处理中,DSP技术可以应用于图像的压缩、增强和识别等方面。
图像压缩技术通过对图像进行编码和解码,将图像的数据量减小,实现图像的高效传输和存储。
图像增强技术通过滤波、锐化和去噪等操作,改善图像的质量。
DSP原理与应用2011-第五章 TMS320F28335片内外设_ad转换SCI
掌握TMS320F28335内核结构,例如A/D转换、串行通信接口、 串行 外设接口。
重点:
TMS320F28335内部A/DC的正确使用,串行通信接口应用。
难点:
TMS320F28335的ADC寄存器操作和串行通信寄存器操作。
教学内容分两部分
§5.1:TMS320F28335内模拟/数字转换 §5.2 :TMS320F28335系列串行通信接口SCI和Modbus协议介绍
7
§5.1 .2 ADC有关的寄存器
控制寄存器
通道顺序选 择寄存器
结 果 寄 存 器
DSP原理与应用
2012年9月3日
8
ADC有关的寄存器(序)
控制寄存器 状态寄存器
参考电压选择寄存器 偏移电压调整寄存器
DSP原理与应用
2012年9月3日
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§5.1.3 ADC 操作模式
根据采样模式划分,包括顺序采样和同步采样 1) 顺序采样模式(Sequential Sampling Mode)
DSP原理与应用
2012年9月3日
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2) 同步采样模式(Simultaneous Sampling Mode)
DSP原理与应用
2012年9月3日
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根据转换模式划分,包括: 级联模式转换和和双序列模式转换 1) 级联模式转换
DSP原理与应用
2012年9月3日
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2) 双序列模式转换
DSP原理与应用
DSP原理与应用
4
Sequencer can be operated as two independent 8-state sequencers or as one large 16-state sequencer (i.e., two cascaded 8-state sequencers).
DSP技术原理及应用(课件)
DSP的分类
⑵ 按数据格式分:DSP对数据的处理有两种格式:定点数据格式 和浮点数据格式。
①定点DSP芯片:数据以定点格式参加运算。 ②浮点DSP芯片:数据以浮点格式参加运算。不同浮点DSP所 采用的浮点格式可能不同。
⑶按用途分: ①通用型:适合普通的DSP应用。 ②专用型:为特定的功能、运算而设计的。如数字滤波、卷 积、FFT等。如TMS320C24x适合自动控制;MOTOLORA公 司的DSP56200专用于数字滤波。
滤 波
抗混叠滤波器将输入信号X(t)中比主要频率高的信号分量滤除, 避免产生信号频谱的混叠现象。 A/D——将输入的模拟信号转换为DSP芯片可接收的数字信号。 DSP芯片——对A/D输出的信号进行某种形式的数字处理。 D/A——经过DSP芯片处理的数字样值经D/A转换为模拟量,然 后进行平滑滤波得到连续的模拟信号。
DSP的分类
DSP的分类有三种方式:按基础特性分、按数据格式分、按用途分
⑴按基础特性分:DSP芯片的工作时钟(主频)和指令类型
①静态DSP芯片:该类型在某时钟频率范围内都能正常工作,除计 算速度有变化外,没有性能上的下降。如日本OKI电器公司的DSP 和TI公司的TMS320C2XX系列;
②一致性DSP:两种或更多的DSP芯片,其指令集、机器代码及管 脚结构相互兼容。如美国TI公司的TMS320C54X。
时钟 取指
N N+1 N+2 N+3
如四级流水线的操作图: 译码
N-1
N
N+1 N+2
取操作数
N-2 N-1
N
N+1
执行
N-3 N-2 N-1 N
利用这种流水线结构,加上执行重复操作,保证了数字信号处 理中用得最多的乘法累加运算可以在单个指令周期内完成。
DSP原理及应用(精)
4.图形/图像---如二维和三维图形处 理,图像压缩与传输,图像增强,动画, 机器人视觉等;
5.军事---如保密通信,雷达处理,声 纳处理,导航,导弹制导等; 6.仪器仪表---如频谱分析,函数发生, 锁相环,地震处理等; 7.自动控制---如引擎控制,声控,自 动驾驶,机器人控制,磁盘控制等;
可以有两种方式:微处理器,模拟器件。 比较优越性: 模拟滤波器(或者更一般地说,模拟电路)的性能要取决 于温度等环境因素。而数字滤波器则基本上不受环境的响。 数字滤波易于在非常小的宽容度内进行复制,因为其性能 并不取决于性能已偏离正常值的器件的组合。 一个模拟滤波器一旦制造出来,其特性(例如通带频率范 围)是不容易改变的。使用微处理器来实现数字滤波器, 就可以通过对其重新编程来改变滤波的特性。
3、成熟期:87-97年 TI:TMS320C54系列(简写C54X或C5400) AD:ADSP2100系列 Lucent:DSP1600 Motorola:DSP56000 特点:都支持3.3V供电; 片上存储器较大; 都 有JTAG模块支持用户在线调试。
4、突破期(97年以后):
发展非常迅速,从定点——浮点 低端——高端 通用——专用 朝高速、低功耗方向发展。 TI的 DSP系列
第一讲
DSP原理及应用
第一章 绪论 “DSP”
Digital Signals Processing 包括对信号的采集、变换、滤波、估值、 增强、压缩、识别等,是20世纪60年代前后 发展起来的并广泛应用的新兴学科。 Digital Signals Processor 是微型计算机发展的一个重要分支,也 是数字信号处理理论实用化过程的重要技术 工具。
1.信号处理---如数字滤波,快速傅立 叶变换,相关运算,谱分析,卷积,模 式匹配,加窗,波形产生等;
DSP原理与应用-课件
第6章 TMS320C54x片内外设
本书的 封面
走走信信息息路路 读读北北邮邮书书
《 DSP原理与应用》课件
第1章 绪论
第2章 TMS320C54x硬件系统
第3章 TMS320C54x指令系5统.1 CCS主要功能 5.2 CCS的安装和设置
第4章 TMS320C54x的软件5开.3发CCS的使用
《 DSP原理与应用》课件
第1章 绪论 第2章 TMS320C54x硬件系统 第3章 TMS320C54x指令系统 第4章 TMS320C54x的软件开发
第5章 CCS集成开发软件 第6章 TMS320C54x片内外设
走走信信息息路路 读读北北邮邮书书
本书本的书的 封面封面
《 DSP原理与应用》课件
1.2.1 DSP芯片的特点 1.2.2 与CPU、MCU、FPGA/CPLD的比较 1.2.3 DSP产品简介
走信息路 读北邮书
本书的 封面
1.1
数字信号处理概述
数字信号处理概述
DSP可以代表数字信号处理技术(Digital Signal Processing),也 可以代表数字信号处理器(Digital Signal Processor
第1章 绪论
第2章 TMS320C54x硬件系统
1.1 数字信号处理概述 1.2 可编程DSP芯片 1.3 DSP芯片的发展及应用
第3章 TMS320C54x指令系统 第4章 TMS320C54x的软件开发 第5章 CCS集成开发软件
第6章 TMS320C54x片内外设
本书的 封面
走走信信息息路路 读读北北邮邮书书
FPGA/CPLD进行各种数字信号处理混合功能实现就不如 DSP,进行复杂运算如解方程或浮点数据处理也不行
DSP原理与应用
7.特殊的DSP指令 为了更好地满足数字信号处理应用的需要,在DSP的指令系 统中,设计了一些特殊的DSP指令。例如,重复、位反转、循环 及并行指令,又如C54x中的FIRS和LMS指令,则专门用于系数 对称的FIR滤波器和LMS(Least Mean Square 最小均方)算法。 8.运算精度高 一般DSP的字长为16位、24位、32位。为防止运算过程中 溢出,有的累加器达到40位。此外,一批浮点DSP,例如C3x、 C4x、ADSP21020等,则提供了更大的动态范围。
?
DSP
1.1.1 算法的研究 • 典型的DSP算法
Algorithm Finite Impulse Response Filter Equation
y(n)
a
k 0
M
M
k
x( n k )
Infinite Impulse Response Filter
y(n)
a
k 0
kx ( nຫໍສະໝຸດ k )1 绪论1.1 引言
Digital Signal Digital Signal Processor Processing DSP(数字信号处理)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。 数字信号处理包括两个方面的内容: 1.算法的研究 2.数字信号处理的实现 1.1.1 算法的研究 --如何以最小的运算量和存储器的使用量来完成指定的任务, 如20世纪60年代出现的快速傅里叶变换(FFT),使数字信号处理 技术发生了革命性的变化。近几年来,数字信号处理的理论和方 法得到了迅速的发展,诸如:语音与图像的压缩编码、识别与鉴 别,信号的调制与解调、加密和解密,信道的辨识与均衡,智能 天线,频谱分析等各种快速算法都成为研究的热点、并取得了长 足的进步,为各种实时处理的应用提供了算法基础。
dsp的原理及应用
dsp的原理及应用
DSP(数字信号处理)是一种通过对数字信号进行采样和处理
来实现信号分析、处理和合成的技术。
原理:
1. 采样:将连续时间的模拟信号转换为离散时间的数字信号。
通过对模拟信号进行周期性采样,得到一系列等距离的采样点。
2. 数字化:将采样得到的模拟信号转换为数字信号。
使用模数转换器(ADC)将模拟信号转换为二进制数据,以便计算机
进行处理。
3. 数字信号处理算法:采用数学算法对数字信号进行处理。
这些算法可以对信号进行滤波、傅里叶变换、时域分析、频域分析和图像处理等操作。
4. 数字合成:通过合成器件,将处理后的数字信号重新转换为模拟信号,以供人们感知和使用。
应用:
1. 通信系统:DSP可用于数字调制解调、信号编解码、误码
纠正和信道均衡等任务,提高通信质量和容量。
2. 音频处理:DSP可应用于音频信号的滤波、均衡、增益控制、混响和音效等处理,提高音频品质。
3. 图像处理:DSP用于静态图像和视频图像的去噪、锐化、
边缘检测、图像压缩和图像识别等处理。
4. 生物医学信号处理:DSP可应用于心电图分析、脑电图分析、正电子断层扫描等生物医学信号的提取和处理。
5. 雷达和信号处理:DSP可用于雷达信号的滤波、目标检测、目标跟踪和雷达成像等应用。
6. 控制系统:DSP可用于控制系统中的信号采样、滤波、控制算法实现和系统建模等任务。
通过DSP的应用,可以实现信号的高效处理、精确分析和准确合成,广泛应用于通信、音频、图像、医学、雷达和控制等领域,提升了信号处理的效率和准确性。
DSP技术原理与应用
现高效的图像压缩。
3
图像识别
通过图像处理和模式识别算法,实现对 图像中物体和特征的自动识别和分类。
DSP技术在雷达信号处理中的应用
1 目标检测
利用信号处理算法,提取雷达信号中的目标信息,实现目标的自动检测和跟踪。
2 目标识别
通过特征提取和分类算法,对目标进行识别和分类,提高雷达系统的目标辨识能力。
3 抗干扰处理
利用自适应滤波和抗干扰算法,降低雷达信号中的干扰和噪声。
DSP技术的发展趋势和未来展望
随着计算能力的提升和新的算法的不断涌现,DSP技术将在更多的领域得到应用,为人们的生活带来更多的便 利和创新。
信道均衡
通过数字滤波和均衡技术,提高信道传输的稳 定性和可靠性。
频谱分析
利用FFT等数学工具,对信号频谱进行精确分析, 为信号传输和调整提供指导。
自适应调整
通过自适应滤波和均衡技术,根据信道环境实 时调整传输方式,提高系统性能。
DSP技术在音频信号处理中的应用
等化器
利用数字滤波和均衡技术,调整 音频的频率响应,实现音频的均 衡和优化。
DSP技术原理与应用
介绍DSP技术的定义、背景以及基本原理,探讨了其在通信领域、音频信号处 理、图像处理和雷达信号处理中的应用,以及未来的发展趋势和展望。
什么是DSP技术?
数字信号处理(DSP)技术通过对信号进行离散化和数学计算,实现对信号的 分析、处理和改变。它是现代通信和信息处理的基石。
DSP技术的背景
DSP技术的发展起源于20世纪70年代,随着集成电路和计算机技术的迅速发展,DSP技术得到了广泛的应用和 研究。
DSP技术的基本原理
DSP技术的基本原理包括采样、离散化、数字滤波、变换和储存等,通过这些操作可以对信号进行精确的处理 和分析。
dsp技术原理及应用
①在通用的计算机上用软件实现。 ②在通用计算机系统上加上专用的加速处理机实现。 ③用通用的单片机实现。 ④用通用的可编程DSP芯片实现。 ⑤用专用的DSP芯片实现。 ⑥用/CPLD/FPGA实现。
2、数字信号处理系统的一般组成
抗混叠 X(t)
滤波
A/D 转换 X(n) DSP 芯片 Y(n) D/A转换
程序地址总线
控制总线
冯
控制总线 存 储 器 指
诺
CPU
令和数据
曼
共用
CPU
程序存储器
数据存储器
基本哈 佛结构
结
构
数据总线
程序数据总线 数据数据总线
程序/数据
数据
程序/数据
数据
高速缓存
改进哈佛 结构
⑵多总线结构 DSP主要特点续
对DSP来说,总线越多,可以完成的功能就越复杂。
⑶流水线结构
时钟 取指
N N+1 N+2 N+3
⑸特殊的DSP指令 DSP主要特点续
在 DSP 的 指 令 系 统 中 , 设 计 了 一 些 特 殊 的 DSP 指 令 。 例 如 TMS320C54x中的FIRS和LMS指令,则专门用于系数对称的FIR 滤波器和LMS算法。 ⑹指令周期短
DSP广泛采用亚微米CMOS制造工艺,如TMS320C54x,其运行 速度可达200MIPS。 TMS320C55x,其运行速度可达400MIPS。 TMS320C6414T的时钟为1GHz,运行速度达到8000 MIPS。
⑺运算精度高
DSP的字长有16位、24位、32位。为防止运算过程中溢出,累加 器 达 到 40 位 。 此 外 , 一 批 浮 点 DSP , 例 如 TMS320C3x 、 TMS320C4x、 TMS320C67x、 TMS320F283x、 ADSP21020等, 则提供了更大的动态范围。
DSP原理和应用课件
2、IEEE 754浮点数表示法
2-16 2-8 20 2-1 S 27
小数 小数 小数 指数
2-23 2-15 2-7 21
例如:
10 1 0 0 1 0 0
1
20.6 = 24(20 +2-1 + 2-2 + 2-3 + 2-4 + 2-5 + 2-6 + 2-7 + ……+ 2-23 )
= 00.01 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 将结果左移一位得到乘积结果的Q31表示为:
0.01 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0 = 20000000H 表示的浮点数即为:0.25
Ⅱ、整数乘整数(数用Q0表示) Q0×Q0=Q0
DSP芯片采用了特殊的寻址方式和指令。例如 TMS320系列的位反转寻址方式及其他一些特殊的指令。 采用这些适合于数字信号处理的寻址方式和指令,能 进一步减小数字信号处理的时间。
4、DSP的应用
● 数字信号处理,如滤波、FFT、卷积等;
● 通信,如调制解调、纠错编码、传真、可 视电话等;
● 语音处理,如语音编码、语音合成、识别、 语音存储等;
|max|小于或等于32767,由下式:
2n-1 ≤ |max| ≤ 2n
可得:Q=15-n
举例:某变量取值范围为-7到15,则变量的|max| =15,n=4,则
4、定点数的算术运算
①加减法:
注意:
Ⅰ、必须保证两个操作数的定标值一样。
Ⅱ、若两个数据的Q值不同,在保证数据准确性的前提下调 整Q值使数据精度最高,即尽量将Q值小的数调整为与另一个 数的Q值一样大。
dsp的原理和应用介绍
DSP的原理和应用介绍1. 什么是DSPDSP,全称为Digital Signal Processing,即数字信号处理。
它是利用数字信号处理器(Digital Signal Processor)对数字信号进行处理的技术。
数字信号可以是从模拟信号中采样获得的,也可以是已经被数字化的信号。
2. DSP的基本原理DSP的基本原理是将输入的数字信号通过一系列的算法和处理器进行数字化、处理和重构,并输出相应的处理结果。
下面是一些常见的DSP基本原理:•采样:将模拟信号转化为数字信号的过程。
采样频率将决定信号的还原质量。
•量化:将采样后得到的连续信号转化为离散值的过程。
通过量化,信号的精度将被限制,产生误差。
•滤波:消除或减弱信号中的噪声、干扰及不需要的频率分量。
常见的滤波方法包括低通滤波、高通滤波、带通滤波和陷波滤波。
•卷积:将输入信号和系统的响应函数进行数学运算,得到对输入信号的处理结果。
•变换:用于对信号进行频域分析和处理,如傅里叶变换、离散傅里叶变换和小波变换等。
3. DSP的应用领域DSP广泛应用于各个领域,包括但不限于以下几个方面:3.1 通信在通信领域,DSP用于信号压缩、数据解码、调制解调、滤波和射频前端处理等。
通过DSP的处理,可以提高通信系统的性能和效率。
3.2 音频和视频处理在音频和视频处理领域,DSP用于音频编解码、音频增强、音频混音、图像处理和视频编解码等。
通过DSP的处理,可以改善音频和视频的质量和清晰度。
3.3 图像处理在图像处理领域,DSP用于图像增强、图像去噪、图像压缩和图像识别等。
通过DSP的处理,可以提高图像的质量和准确性。
3.4 控制系统在控制系统领域,DSP用于信号监测、控制算法和系统建模等。
通过DSP的处理,可以提高控制系统的稳定性和响应速度。
3.5 传感器数据处理在传感器数据处理领域,DSP用于传感器信号的采集、预处理和特征提取等。
通过DSP的处理,可以提取有用的信息并进行有效的分析。
DSP技术原理及应用教程
探索数字信号处理(DSP)技术的原理和应用。从DSP的基本概念、信号分析、 滤波器设计到实际的应用领域,帮助您全面了解和掌握DSP技术。
1. DSP技术概述
介绍DSP技术的定义、发展历程和主要应用领域。探讨使用DSP技术的优势和挑战,并展望其未来的发展趋势。
2. 数字信号处理基本概念
探讨采样率控制和数据重采样的概念和方法,包括如何有效地处理信号和数 据,以适应不同的应用需求。
8. DSP芯片架构和性能指标
介绍DSP芯片的基本架构和主要性能指标,包括处理能力、功耗、存储器和接口等。说明如何选择合适的DSP 芯片。
解释数字信号处理的基本概念,包括采样、量化、离散信号、傅里叶变换和 逆变换等,为进一步理解DSP技术奠定基础。
3. 频域分析和滤波器设计
1
频域分析
介绍傅里叶变换在频域分析中的应用,以及如何利用频域分析技术提取信号信息。
2
滤波器设计
讨论滤波器的概念和类型,包括数字滤波器的设计和实现方法。
3
滤波器优化
5. Fast Fourier Transform (FFT)算法及应用
解释FFT算法的原理和实现过程,讨论其在频谱分析、图像处理和通信系统等领域的应用。
6. 快速卷积算法及应用
介绍快速卷积算法的原理和实现方法,讨论其在信号处理和图像处理中的应 用,以及优化算法的技巧。
7. 采样率控制和数据重采样
探索滤波器设计中的优化技术,包括窗函数和滤波器系数设计。
4. 时间域分析和滤波器设计
1
时间域分析
介绍时域分析的基本原理和常用技术,包括卷积、差分方程和状态空间等。
2
滤波器设计
探讨设计时 波器。
dsp原理
DSP CPLD FPGA
可编程
DSP系统开发 周期大大缩短
8
6.保密性好
保密 性能 几乎 无懈 可击
DSP系统
隐蔽内部总线地址变化 做成ASIC
DSP CPLD FPGA
可编 保密 可编 程 性好 程
9
7.时分复用
信道n 信道2 信道1
系统1
系统2
系统n
DSP系统
应 用 场 合
信号的采样 频率与DSP 系统的运算 速度相比较 低的场合。
3
第一节
模拟系统 模拟信号
DSP系统概述
DSP系统 数字信号
实时处理 模拟器件
强调控制 FPGA/CPLD
运算过程 DSP芯片
4
一、DSP系统的特点
1. 精度高
模拟网络元件 (R、L、C等) 模拟网络系统 DSP、D/A
难
精度10-3
17位字长
精度10-3
5
数字系统
2.可靠性强
放大器A
信号
放大器B 计算机A
33
(3)TMS320C6000系列DSP 采用新的超 长指令字结构设计芯片。其中2000年以后推 出的C64x,在时钟频率为1.1GHz时,可达到 8800MIPS以上,即每秒执行90亿条指令。其 主要应用领域为: 1)数字通信 完成FFT、信道和噪声估 计、信道纠错、干扰估计和检测等。 2)图像处理 完成图像压缩、图像传输、 模式及光学特性识别、加密/解密、图像增 强等。
2.DSP芯片的价格 如果采用价格昂贵的DSP芯片,即使性能再 好,其应用范围也受到一定限制,尤其是民 用产品。 3.DSP芯片的硬件资源 不同DSP芯片所提供的硬件资源不同,如片 内RAM、ROM的数量,外部可扩展的程序和数 据空间,总线接口、I/O接口等。 4.DSP芯片的运算精度 一般的定点DSP芯片字长为16位,少数24位。 浮点芯片的字长一般为32位,累加器为40位。
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5.3
GPIO应用举例
LED硬件电路,L1~L8接 DSP的GPIO端口
对GPIO端口取反输出的三种方法
使用GPxDAT寄存器反转触发I/O引脚 void Gpio_example1(void) {
//当使用GPxDAT寄存器时,可能会丢失输入信号。 //如果端口有输入信号,可以使用 // CLEAR/SET/TOGGLE 寄存器实现反转触发I/O引脚
当端口被设定为数字量I/O时,必须要禁止相应的外设 I/O功能,否则可能引起误操作;
输入限定
设置GPxQUAL寄存器,配置输入限定器,决定引脚 量化采样周期 ;
输入信号被限定是指只有宽度满足要求的信号才能 输入,限定输入信号可以有效抑制噪声的进入。
5.2
GPIO寄存器
• 复用功能选择寄存器GPxMUX设置GPIO为数字 量IO或外设IO,复位时所有GPIO配置为数字量 IO;
• 方向寄存器GPxDIR配置数字量IO的输入/输出方 向,当某一位为0时,相应的引脚设定为输入, 复位时所有GPIO引脚均设置为输入 ;
//所有中断,标志清零。
IER = 0x0000; //关闭CPU中断,清除所有CPU中断标志;
IFR = 0x0000;
InitPieVectTable(); //初始化PIE向量表,将指针指向ISR
#if EXAMPLE1 // 该例程使用GPxDAT寄存器反转触发I/O引脚
Gpio_example1();
delay_loop(); } }
使用TOGGLE寄存器反转触发I/O引脚
void Gpio_example3(void) { //先将端口设置成已知状态
GpioDataRegs.GPASET.all =0xAAAA; GpioDataRegs.GPACLEAR.all =0x5555;
//使用TOGGLE寄存器将引脚状态反转,被写1 //的位将使引脚状态反转,写0的位不改变引脚状态 while(1) { GpioDataRegs.GPATOGGLE.all = 0xFFFF; delay_loop(); } }
• 数据寄存器GPxDAT是可读/可写寄存器。读此寄 存器将返回相应引脚上限定后的输入信号值,写 此寄存器将把值从相应的IO引脚输出 ;
输入限定控制寄存器
位 名称
功能定义
7~0
QUALPRO
设置输入限定的采样周期 0x00:不限定,与SYSCLKOUT同 步; 0x01:QUALPRD=2个 SYSCLKOUT周期; 0x02:QUALPRD=4个 SYSCLKOUT周期;
端口设置
void Gpio_select(void)
{
Uint16 var1;
Uint16 var2;
Uint16 var3;
var1= 0x0000;
// sets GPIOБайду номын сангаасMuxs as I/Os
var2= 0xFFFF;
// sets GPIO DIR as outputs
var3= 0x0000;
第五章 通用输入/输出端口(GPIO)
5.1 输入/输出端口概述
5.2 GPIO寄存器 5.3 GPIO应用举例
dsp2812外部引脚电路图
5.1
输入/输出端口概述
‘28xDSP有多个通用输入输出引脚GPIO ; 很多为复用引脚,由复用功能选择寄存器 GPxMUX选择具体功能,可以将引脚设定 为片内外设的输入输出引脚,也可以设定 为通用输入输出引脚(数字量IO);
#endif
#if EXAMPLE2 //该例程使用GPxSET/GPxCLEAR寄存器反转触发I/O引脚
Gpio_example2();
#endif
#if EXAMPLE3
//该例程使用GPxTOGGLE寄存器反转触发I/O引脚
Gpio_example3();
#endif
}
本章重点小结
‘28X系列DSP的通用数字输入输出GPIO端口是复用功 能引脚,通过GPxMUX、GPxDIR、GPxQUAL等复用功 能控制寄存器以及GPxDAT、GPxSET、GPxCLEAR和 GPxTOGGLE等GPIO数据寄存器对引脚的功能和操作进 行控制;
while(1) {
GpioDataRegs.GPASET.all =0xAAAA; GpioDataRegs.GPACLEAR.all =0x5555; delay_loop(); GpioDataRegs.GPACLEAR.all =0xAAAA; GpioDataRegs.GPASET.all =0x5555;
GPxSET寄存器设置每个引脚为高电平; GPxCLEAR清除每个引脚信号; GPxTOGGLE反转触发每个引脚信号; GPxDAT读写每个引脚信号 。
GPIO复用引脚的结构
如果一个引脚被设定为 数字量I/O,却没有禁止 相应的外设功能,那么输 入信号会同时进入数字量 I/O和外设I/O,外设会发 出中断请求。如果外设中 断被允许,CPU就可能响 应中断,造成错误操作!
while(1)
{ GpioDataRegs.GPADAT.all =0xAAAA; delay_loop();
GpioDataRegs.GPADAT.all delay_loop(); } }
=0x5555;
使用SET/CLEAR寄存器反转触发I/O引脚
void Gpio_example2(void) {
// sets the Input qualifier values
EALLOW;
GpioMuxRegs.GPAMUX.all=var1;
//将GPIO端口设置成数字量I/O
GpioMuxRegs.GPADIR.all=var2; // 将GPIO端口设置为输出
GpioMuxRegs.GPAQUAL.all=var3; //设置GPIO输入限定值
EDIS;
}
主程序
void main(void)
{
InitSysCtrl(); //系统初始化:PLL、WatchDog、使能外设时钟
Gpio_select();
//GPIO设置
DINT;
//清除所有中断,初始化PIE向量表,关闭CPU中断
InitPieCtrl(); //将PIE控制寄存器初始化为默认值,即所有PIE中断被关闭,