DSP是TMS320TM系列DSP产品中的定点数字信号处理器
三大DSP系列结构之比较
TI公司三大系列DSP芯片内部结构之比较班级：SJ1126 姓名：张晖学号：201120195012摘要：随着数字信号处理技术和集成电路技术的发展，以及数字系统的显著优越性，导致了DSP芯片的产生和迅速发展，DSP技术的地位凸显出来。
在世界上众多的DSP厂商中，德州仪器公司的DSP始终占据着较大的市场份额（45% ~60%），本文概略的介绍目前得到广泛应用的TI三大DSP处理器系列，TMS320C2000、TMS320C5000和TMS320C6000。
关键字：TI DSP正文：一、TMS320系列DSP命名TMS 320 F 2812 PGF A温度范围（缺省为L）前缀L=0 ~70℃TMX=A=-40 ~85℃TMP=Q=-40~125℃TMS=封装形式DSP PGF=176—引脚LQFP320=TMS320系列PAG=64—引脚塑料TQFPPGE=144-引脚塑料TQFPPZ=100-引脚塑料TQFP器件型号工艺C=COMSE=COMS EPROMF=Flash EEPROMLC=Low—voltage COMS（3.3V）VC=Low—voltage COMS（3V）TMS320包括了定点、浮点和多处理器数字信号处理芯片。
主要分为三种不同指令集的三大系列：TMS320C2000、TMS320C5000和TMS320C6000。
TMS320系列中的同一子系列产品具有相同的CPU结构，只是片内存储器和片内外设配置不同，同一子系列产品的软件完全兼容。
二、TMS320C2000系列TMS320C2000是作为优化控制的DS P系列。
TMS320C2000系列DSP集成CPU核和控制外设于一体，提供了高速的ADC和PWM发生器等，集成强大灵活的特定控制接口。
C2000 DSP既具有数字信号处理能力，又具有强大的事件管理能力和嵌入式控制功能，非常实用于工业、汽车、医疗和消费类市场中数字电机控制、数字电源和高级感应技术。
DSP(Digital Signal Processor 数字信号处理器)简介
DSP（Digital Signal Processor 数字信号处理器）简介DSP是什么？DSP是数字信号处理器（Digital Signal Processor）的缩写，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。
它与CCD一样是摄像机的核心元件，如果说CCD是摄像机的“心脏”，那么DSP就是摄像机的“大脑”。
DSP的应用很广泛，并不局限与摄像机，不过大多数人并不了解DSP，下面就来揭开DSP的神秘面纱，简单介绍下DSP。
数字信号处理DSP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。
数字信号处理是一种通过使用数学技巧执行转换或提取信息，来处理现实信号的方法，这些信号由数字序列表示。
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。
德州仪器、Freescale等半导体厂商在这一领域拥有很强的实力。
而日本的SONY,SHARP以及韩国的三星,LG等厂商在摄像机上的DSP领域有着较强的实力。
DSP微处理器DSP（digital signal processor）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。
它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。
它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。
DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。
什么是DSP？DSP、单片机MCU、嵌入式微处理器的区别
什么是DSP？DSP、单⽚机MCU、嵌⼊式微处理器的区别DSP有两个意思，既可以指数字信号处理这门理论，此时它是Digital Signal Processing的缩写；也可以是Digital Signal Processor的缩写，表⽰数字信号处理器，有时也缩写为DSPs，以⽰与理论的区别。
本书中DSP仅⽤来代表数字信号处理器。
DSP属于嵌⼊式处理器。
在介绍DSP之前，先扼要地介绍⼀下嵌⼊式处理器。
简单的说，嵌⼊式处理器就是嵌⼊到应⽤对象系统中的专⽤处理器，相对于通⽤CPU（如x86系列）⽽⾔，⼀般对价格尺⼨、功耗等⽅⾯限制⽐较多嵌⼊式处理器⼤体可分为以下⼏类：1 嵌⼊式微处理器嵌⼊式微处理器可谓是通⽤计算机中CPU的微缩版。
相对于通⽤CPU，嵌⼊式微处理器具有体积⼩、功耗少、成本低的优点，当然在速度上也慢⼀些嵌⼊式微处理器在软件配置上常常可以运⾏嵌⼊式操作系统，应⽤于⽐较⾼档的领域。
典型的如32位的ARM、64位的MIPS。
2 嵌⼊式微控制器嵌⼊式微控制器的最⼤特点是单⽚化，常称为单⽚机。
顾名思义，单⽚机就是将众多的外围设备（简称外设，如A/D，IO等）集成到⼀块芯⽚中，从⽽⼤幅度降低了成本。
单⽚机⾮常适合控制领域，典型的如⼤名⿍⿍的51系列。
3 专⽤微处理器相对于上述⽐较通⽤的类型，专⽤微处理器是专门针对某⼀特定领域的微处理器。
如昂贵的视频游戏机微处理器等。
DSP本质上也属于专⽤微处理器DSP对系统结构和指令进⾏了优化设计，使其更适合于执⾏数字信号处理算法（如FFT，FIR等）。
DSP运⾏速度⾮常快，在数字信号处理的⽅⽅⾯⾯⼤显⾝⼿。
由于越来越⼴泛的领域需要⾼速数字信号处理，DSP也有越来越通⽤化的倾向，常常可以把DSP单独列成⼀类。
TI的DSP包括哪些系列？⾃1982年推出第⼀款DSP后，德州仪器公司（Texas Instrument简称TI）不断推陈出新、完善开发环境，以其雄厚的实⼒在业界得到50%左右的市场份额。
DSP技术(数字信号处理器)
DSP技术（数字信号处理器）DSP技术概况数字信号处理（DigitalSignalProcessing，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DSP技术图解的应用。
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。
近来新兴的一些学科，如人工智能、模式识别、神经网络等，都与数字信号处理密不可分。
可以说，数字信号处理是把许多经典的理论体系作为自己的理论基础，同时又使自己成为一系列新兴学科的理论基础。
世界上第一个单片DSP芯片应当是1978年AMI公司发布的S2811，1979年美国Intel公司发布的商用可编程器件2920是DSP芯片的一个主要里程碑。
这两种芯片内部都没有现代DSP芯片所必须有的单周期乘法器。
1980年，日本NEC公司推出的μPD7720是第一个具有乘法器的商用DSP芯片。
在这之后，最成功的DSP芯片当数美国德州仪器公司（T exasInstruments，简称TI）的一系列产品。
TI公司在1982年成功推出其第一代DSP芯片TMS32010及其系列产品TMS32011、TMS320C10/C14/C15/C16/C17等，之后相继推出了第二代DSP芯片TMS32020、TMS320C25/C26/C28，第三代DSP芯片TMS320C30/C31/C32，第四代DSP芯片TMS320C40/C44，第五代DSP芯片TMS320C5X/C54X，第二代DSP芯片的改进型TMS320C2XX，集多片DSP 芯片于一体的高性能DSP芯片TMS320C8X以及目前速度最快的第六代DSP 芯片TMS320C62X/C67X等。
DSP概述及存储器
60% Core Performance Boost Vs C’5409
High Performance
JTAG Test/ JTAG Test/ Emulation Emulation Control Control Muxed GP I/O Muxed GP I/O
Program/Data SRAM Program/Data SRAM 128K Words 128K Words
Copyright © 2003 Texas Instruments. All rights reserved.
TMS320C54x系列DSP TMS320C54x系列DSP
TMS320C54x系列DSP概述
C54x DSP具有很高操作灵活性和速度。它具有先进的修 正哈佛结构（一条程序总线、三条数据总线和四条地址总线）、 专门硬件逻辑的CPU、片内存储器、片内外设和专用的指令集、 将C54x DSP的CPU和片内存储器与外设配置组合在一起的螺 旋结构，使得它可以满足电子市场众多领域的应用要求： C54x DSP具有以下优点：
DSP的应用
DSP已经在信号处理、通信、雷达等领域得到广泛的应 用。目前，DSP的价格越来越低，性能价格比日益提高，具 有巨大的应用潜力。DSP的应用主要有： ☆ 用数字信号处理，如数字滤波、自适应滤波、相关 算、快速傅立叶变换等； ☆ 通信领域，如数据加密、数据压缩、传真、移动电 网络通信等； ☆ 语音处理，如语音编码、语音合成、语音识别、语 增强、语音存储等； ☆ 图形/图像，二维或三维图形处理、图像压缩与传输、 指纹识别、图像识别等；
DSP主要特点
根据数字信号处理的要求，DSP一般具有如下的主要特点： ☆ 在一个指令周期内，可完成一次乘法和一次加法； ☆ 程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据； ☆ 片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线， 在两块芯片中同时访问； ☆ 具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持； ☆ 快速的中断处理和硬件I/O接口支持； ☆ 具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器； ☆ 可以并行执行多个操作； ☆ 支持流水线操作，使取指、译码、取操作数和执行等 操作可以重叠执行。
DSP芯片型号,DSP芯片选型
DSP芯片型号,DSP芯片选型现在市面上的DSP产品很多，定点DSP有200多种，浮点DSP有100多种。
主要生产：TI 公司、AD公司、Lucent、Motorola和LSI Logic公司。
主导产品：TI 公司的TMS320C54xx（16bit 定点）、TMS320C55xx（16bit 定点）、TMS320C62xx（32bit 定点）、TMS320C67xx（16bit 浮点）、Motorola公司的DSP68000系列。
我们在DSP选型时需要注意什么？1、DSP芯片概述16bit定点DSP：最早以TMS320C10/C2X为代表，现在以TM320C2XX/C54XX为代表。
32 bit浮点DSP：代表产品ADSP21020、TMS320C3X通用DSP芯片的代表性产品包括TI公司的TMS320系列、AD公司ADSP21xx系列、MOTOROLA公司的DSP56xx系列和DSP96xx系列、AT&T公司的DSP16/16A 和DSP32/32C等单片器件。
TI的三大主力DSP产品系列为C2000系列主要用于数字控制系统；C5000（C54x、C55x）系列主要用于低功耗、便携的无线通信终端产品；C6000系列主要用于高性能复杂的通信系统。
C5000系列中的TMS320C54x系列DSP芯片被广泛应用于通信和个人消费电子领域。
在DSP系统的设计流程中，选择合适的器件非常重要，在确定了系统功能需求之后，通过先期的算法确定及性能模拟，我们要选择性价比最高的器件才能够为下一步开发提供便利。
DSP系统的设计流程图2，DSP芯片的选择方法一般而言，定点DSP芯片的价格较便宜，功耗较低，但运算精度稍低。
而浮点DSP芯片的优点是运算精度高，且C语言编程调试方便，但价格稍贵，功耗也较大。
例如TI 的TMS320C2XX/C54X系列属于定点DSP芯片，低功耗和低成本是其主要的特点。
而TMS320C3X/C4X/C67X属于浮点DSP芯片，运算精度高，用C语言编程方便，开发周期短，但同时其价格和功耗也相对较高。
DSP TMS320F240芯片引脚与功能
DSP第二次大作业一、详细描述F240,F2812芯片引脚的符号与功能。
1、TMS320F240芯片引脚与功能TMS320F240为TI公司所出品的定点式数字信号处理器芯片，具有强大的外围(64k I/O space、10 bit A/D Converter、Digital I/O peripheral) ，芯片内部采用了加强型哈佛架构(Enhanced Harvard Architecture)，由三个平行处理的总线─程序地址总线(PAB)、数据读出地址总线(DRAB)及数据写入地址总线(DWAB)，使其能进入多个内存空间。
由于总线之操作各自独立，因此可同时进入程序及数据存储器空间，而两内存间的数据亦可互相交换，使得其具有快速的运算速度，几乎所有的指令皆可在50ns 周期时间内执行完毕，内部的程控以管线式的方式操作(Pipeline operation)，且使用内存映像的方式，使其整体的效能可达到20MIPS，因此非常适用于实时运转控制，而对于速度较慢的外围亦提供了wait-states 的功能。
其引脚及功能如下所示：2、TMS320F2812芯片引脚与功能德州仪器所生产的TMS320F2812 数字讯号处理器是针对数字控制所设计的DSP，整合了DSP 及微控制器的最佳特性，主要使用在嵌入式控制应用，如数字电机控制(digital motor control, DMC)、资料撷取及I/O 控制(data acquisition and control, DAQ)等领域。
针对应用最佳化，并有效缩短产品开发周期，F28x 核心支持全新CCS环境的C compiler，提供C 语言中直接嵌入汇编语言的程序开发介面，可在C语言的环境中搭配汇编语言来撰写程序。
值得一提的是，F28xDSP 核心支持特殊的IQ-math 函式库，系统开发人员可以使用便宜的定点数DSP 来发展所需的浮点运算算法。
F28x 系列DSP预计发展至400MHz，目前已发展至150MHz的Flash型式。
数字信号控制器TMS320LF2407中文详细资料(纯手打)
数字信号控制器TMS320LF2407DSP芯片，也称数字信号控制器，是一种具有特殊结构的微处理器。
DSP芯片内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可以快速实现各种数字信号处理算法。
TMS320LF2407芯片是TI公司 TMS320系列中的一种 16 位定点DSP芯片, 是目前应用最为广泛的芯片。
基于TMS320C2xxDSP的CPU核结构设计提供了低成本、低功耗、高性能的处理能力，对电机的数字化控制非常有用。
同时,几种先进的外设被集成到该芯片内,形成了真正意义上的数字控制器。
一、2407的基本特点和资源配置LF2407 DSP具有TMS320系列DSP的基本功能之外，还有其自身特点：➢采用高性能静态CMOS技术，使得供电电压降为3.3V，减小了控制器的功率损耗；30MIPS的执行速度是的指令周期缩短到33ns（30MHZ）,从而提高控制器的实时控制能力；➢基于TMS320C2XX DSP的CPU内核保证了TMS320LF2407DSP代码和TMS320系列DSP代码兼容；➢片内有高达32K字×16位的Flash程序存储器；高达2.5K×16位的数据/程序RAM；2K 字的单口RAM；➢SPI/SCI引导ROM;➢两个事件管理模块EVA和EVB，每个均包括如下资源：两个16位通用定时器；8个16位的脉宽调制通道（PWM），可以实现三相反相器控制、PWM的中心或边缘校正、当外部引脚\PDPINTX出现低电平时快速关闭PWM通道；防止击穿故障的可编程的PWM死去控制；对外部事件进行定时捕获的3个捕获单元；片内光电编码器接口电路；16通道的同步ADC转换器。
➢可扩展的外部存储器具有192K×16位空间，分别为64K字程序存储空间，64K字的数据存储空间和64K字的I/O存储空间；➢看门狗（WD）定时器模块；➢10位的ADC转换器，其特性为：最小转换时间为500ns，16个多路复用的输入通道、可选择两个事件管理器来触发两个8通道输入ADC转换器或一个16通道输入的A/D转换器；➢基于锁相环（PLL）的时钟发生器；➢高达41个可单独编程或复用的通用输入输出引脚（GPIO）；➢5个外部中断（两个驱动保护、复位和两个可屏蔽中断）；➢电源管理，具有3种低功耗模式，能够独立的将外围器件转入低功耗工作模式；二、数字和混合信号的外设●事件管理器；●CAN(Controller Area Network)，即控制器区域网；●串行通信接口（SCI）和16位串行外部设备接口（SPI）；●模数转换器（ADC）；●系统保护，例如低电压保护和看门狗定时器。
TMS320系列DSP芯片介绍
● 4.程序存储器寻址
● 使用程序计数器（PC）寻址，但是，对于一些指令需要用到绝对寻址。
● 5.中断
● 54X支持软件中断（如INTR，TRAP，RESET）和硬件中断，中断 可分为可屏蔽中断（如TINT，INT0等）和不可屏蔽中断（如 RESET和NMI），其中RESET的优先级最高，不可屏蔽中断的优 先级高于可屏蔽中断的优先级，硬件中断的优先级则高于软件中断 的优先级。
● 9.片上的外设
● 可软件编程的等待状态发生器，使得与速度较慢的设备通讯更加方 便；
● 片上的锁相环时钟发生器可以对外部时钟信号进行倍频或分频，从 而得到自己所需要的时钟频率，当分频时还可节省系统的功耗；
● 可以禁止对外部数据总线，地址总线以及控制信号的控制； ● 可以软件编程的定时器；
● 一些特殊的端口：标准的同步全双工串行口和时分复用（TDM）串 行口，自动缓冲串行口（auto-BSP），多通道缓冲串行口 （MCBSP），直接内存访问（DMA）控制器和与外部处理器通信 的HPI（Host Port Interface）接口。每一个型号的芯49.1标准的边界扫描逻辑 接口，即JTAG扫描逻辑电路，用于仿真和测试，可以实现在线仿真。
TMS320C54X的BOOT设计
● 由于直接将程序写入DSP芯片非常困难，所以TMS320C54X DSP 芯片都在片内设置有BOOT程序，它的主要作用是在开机时将用户 程序从外部装入到程序存储器。
。在一般形式的FIR滤波
器中，乘法是DSP的重要组成部分。在TMS320系列中，由于具有 专用的硬件乘法器，乘法可以在一个指令周期内完成。这样可以大 量降低FIR的计算时间。
特殊的DSP指令 ● 4.
。在TMS320系列中有一些特
DSP--TMS320F240芯片引脚与功能
DSP第二次大作业一、详细描述F240,F2812芯片引脚的符号与功能。
1、TMS320F240芯片引脚与功能TMS320F240为TI公司所出品的定点式数字信号处理器芯片，具有强大的外围(64k I/O space、10 bit A/D Converter、Digital I/O peripheral) ，芯片内部采用了加强型哈佛架构(Enhanced Harvard Architecture)，由三个平行处理的总线─程序地址总线(PAB)、数据读出地址总线(DRAB)及数据写入地址总线(DWAB)，使其能进入多个内存空间。
由于总线之操作各自独立，因此可同时进入程序及数据存储器空间，而两内存间的数据亦可互相交换，使得其具有快速的运算速度，几乎所有的指令皆可在50ns 周期时间内执行完毕，内部的程控以管线式的方式操作(Pipeline operation)，且使用内存映像的方式，使其整体的效能可到达20MIPS，因此非常适用于实时运转控制，而对于速度较慢的外围亦提供了wait-states 的功能。
其引脚及功能如下所示：2、TMS320F2812芯片引脚与功能德州仪器所生产的TMS320F2812 数字讯号处理器是针对数字控制所设计的DSP，整合了DSP 及微控制器的最正确特性，主要使用在嵌入式控制应用，如数字电机控制(digital motor control, DMC)、资料撷取及I/O 控制(data acquisition and control, DAQ)等领域。
针对应用最正确化，并有效缩短产品开发周期，F28x 核心支持全新CCS环境的C compiler，提供C 语言中直接嵌入汇编语言的程序开发介面，可在C语言的环境中搭配汇编语言来撰写程序。
值得一提的是，F28xDSP核心支持特殊的IQ-math 函式库，系统开发人员可以使用廉价的定点数DSP 来开展所需的浮点运算算法。
F28x 系列DSP预计开展至400MHz，目前已开展至150MHz的Flash型式。
基于DSP的永磁同步电机控制系统硬件设计
基于DSP的永磁同步电机控制系统硬件设计胡宇;张兴华【摘要】以小功率永磁同步电机(PMSM)为研究对象,结合数字信号处理器TMS320F2812功能特点,给出了一套PMSM驱动控制系统硬件设计方案.详细阐述了功率驱动主电路、反馈信号检测电路以及供电电路的设计,介绍了主要元器件选型和参数计算方法.基于设计的硬件平台,对PMSM调速控制系统进行了测试.试验结果表明,所设计的控制系统硬件设计可靠、性能稳定、控制精度高.%Based on the controlled object of small power permanent magnet synchronous motor (PMSM),combined with the main features of digital signal processor TMS320F2812,an overall hardware design scheme had been put forward for the PMSM drive control system.Design of the power driven main circuit had illustrated,signal detection circuit and power supply circuit in detail,meanwhile introduced the main components selection and parameters calculation method.Based on the designed hardware platform,the control system of PMSM had been performed a functional test.Experimental results showed that the hareware design of control system had good reliability with stable performance and high control precision.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2017(044)012【总页数】7页(P19-24,80)【关键词】永磁同步电机;功率驱动主电路;信号检测电路【作者】胡宇;张兴华【作者单位】南京工业大学电气工程与控制科学学院,江苏南京211816;南京工业大学电气工程与控制科学学院,江苏南京211816【正文语种】中文【中图分类】TM351永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM)因其体积小、损耗低、功率密度高和效率高等优点，在机械制造、工业控制、航空航天等领域得到广泛应用[1]。
DSP原理及应用TMS320C54x片内外设及应用实例
应用领域拓展
随着数字信号处理技术的不断发展，DSP的应用领 域也在不断拓展，需要不断探索新的应用场景和市 场需求。
人才培养和生态系统建设
为了推动DSP技术的发展和应用，需要加强 人才培养和生态系统建设，建立完善的开发 环境和工具链。
06
参考文献
参考文献
1
[1] 张雄伟, 杨吉斌. 数字信号处理——原理、算 法与实现[M]. 北京: 清华大学出版社, 2011.
应用场景
在音频处理、信号测量、控制系统 等领域广泛应用。
存储器和I/O引脚
存储器和I/O引脚功能
01
TMS320C54x芯片具有外部存储器和多个I/O引脚，用于扩展外
部存储空间和连接外设。
工作原理
02
通过读写外部存储器实现数据存储，I/O引脚用于输入输出电平
信号。
应用场景
03
在数据存储、外设控制、信号采集等方面具有广泛应用。
FFT在TMS320C54x上的实现
TMS320C54x的硬件结构支持FFT运算，其乘法器和累加器运算单元可以高效地完成 FFT计算。在实现FFT时，需要注意数据的位序和存储方式。
FFT应用实例
通过FFT算法，可以分析语音、图像、雷达等信号的频谱成分，从而实现信号的频域分 析、滤波、调制解调等功能。
TMS320C54x的优势与局限性
• 丰富的外设接口：TMS320C54x系列DSP具有多种外设接口， 如串行通信接口、并行输入输出接口等，方便与外部设备进行 数据交换。
TMS320C54x的优势与局限性
价格较高
由于TMS320C54x系列DSP采用高性能的制程技术和复杂的内 部结构，导致其价格较高，增加了应用成本。
DSP综述
4
过去受集成电路技术和数字化器件发展水平限制，限于理论 概念的讲授和仿真。
早期－在计算机上仿真，算法实现。
现在－在DSP上实时处理
介绍的DSP芯片：TMS320LF2812
176脚
5
6
TMS320LF2812的引脚
7
由于DSP具有：
（1）丰富的硬件资源 （2）改进的并行结构 （3）高速的数据处理能力和功能强大的指令系统 已成为世界半导体产业中紧随微控制器（单片机）与嵌入式微处理器（
ARM）之后的又一个热点
嵌入式处理器家族：单片机、DSP、嵌入式微处理器
此外作为控制器的还有：FPGA
8
在通信、航空、航天、机器人、工业自动化、自动控制、网络及家电
广泛应用。
1.2
DSP技术的发展及现状
20世纪60年代初，数字信号处理的基础理论已较成熟，各种应用算法和
快速实现成为应用研究重点。
1965年Cooler和Tukey发明快速傅立叶算法（FFT），使傅立叶分析的速
20世纪90年代中期，Internet网络迅猛发展和高清晰度数字电视的研究 及各种网络通信、多媒体技术的普及应用，极大刺激数字信号处理技术在工 程上实现和推广应用。
与此同时，DSP性能指标不断提高，价格却在不断下降，获得非常广泛
应用，目前已经成为不少新兴科技，如通信、多媒体系统、消费电子、医用 电子等飞速发展的主要推动力
据国际著名市场调查研究公司 Forward Concepts 发布的统计和预
测报告，世界DSP产品市场每年正以30％的增幅大幅度增长。
17
1.3
DSP的应用
自20世纪70年代末诞生以来，飞速发展。价格越来越低，已被广泛应 用。当今的DSP应用市场上，通信设备和网络、多媒体技术等是最大的用 户，一个最典型的应用——手机，可见市场之大。
数字信号处理器(DSP)
数字信号处理器数字信号处理器（DSP）是一种专门的微处理器芯片，其架构的业务需要优化的数字信号处理。
DSP在MOS集成电路芯片上制造。
它们广泛用于音频信号处理，电信，数字图像处理，雷达，声纳和语音识别系统以及常见的消费类电子设备中，例如手机，磁盘驱动器和高清电视（HDTV）产品。
DSP的目标通常是测量，过滤或压缩连续的真实世界模拟信号。
大多数通用微处理器也可以成功执行数字信号处理算法，但是可能无法实时实时地进行这种处理。
而且，专用DSP通常具有更好的电源效率，因此，由于功耗限制，它们更适合于便携式设备（如移动电话）。
DSP通常使用特殊的存储器体系结构，这些体系结构能够同时获取多个数据或指令。
DSP通常还采用离散余弦变换来实现数据压缩技术。
（DCT）特别是DSP中广泛使用的压缩技术。
1 概述数字信号处理算法通常需要对一系列数据样本快速且重复地执行大量数学运算。
信号（可能来自音频或视频传感器）不断地从模拟转换为数字，进行数字处理，然后再转换回模拟形式。
许多DSP应用都有对延迟的限制；也就是说，要使系统正常工作，DSP操作必须在某个固定时间内完成，并且延迟（或批处理）处理是不可行的。
大多数通用微处理器和操作系统可以成功执行DSP算法，但由于功率效率方面的限制，因此不适合在便携式设备（如移动电话和PDA）中使用。
[5]然而，专用DSP将倾向于提供一种成本更低的解决方案，具有更好的性能，更低的等待时间，并且不需要专用的冷却或大型电池。
这种性能的提高导致在商业通信卫星中引入了数字信号处理，其中需要数百甚至数千个模拟滤波器，开关，变频器等来接收和处理上行链路信号，并为下行链路做好准备，并且可以替换为专用DSP会对卫星的重量，功耗，构造的复杂性/成本，操作的可靠性和灵活性产生重大好处。
例如，运营商SES于2018年发射的SES-12和SES-14卫星都是由空客防务和太空公司制造的，使用DSP的容量为25％。
DSP的体系结构专门针对数字信号处理进行了优化。
TI公司三大系列DSP芯片指令系统比较
TI公司三大系列DSP芯片指令系统比较摘要：DSP技术已成为目前电子工业领域发展最迅速的技术，在各行各业的应用越来越广泛。
DSP微处理器是以数字信号来处理大量信息的器件，已成为电子工业领域增长最迅速的产品之一。
TI公司作为最早从事DSP微处理器研究的厂商之一，已经形成了三大系列的DSP芯片，在电子行业各个领域占有很大的市场份额。
本文通过对TI公司三大系列DSP芯片的简要介绍，对这三大系列芯片的指令系统进行了比较。
关键词：TI DSP芯片指令系统比较一、前言在经历整整二十年的市场拓展之后，DSP所树立的高速处理器地位不仅不可动摇，而且业已成为数字信息时代的核心引擎。
与此同时，DSP的市场正在蓬勃发展。
从TI推出业界第一颗商用DSP开始，陆续有公司设计出适合于DSP处理技术的处理器，于是DSP开始成为一种高性能处理器的名称。
TI在1982年发表一款DSP处理器名为TMS32010，其出色的性能和特性倍受业界的关注，当努力使DSP处理器每MIPS成本也降到了适合于商用的低于$10美元范围时，DSP不仅在在军事，而且在工业和商业应用中不断获得成功。
1991年TI推出的DSP批量单价首次低于$5美元而可与16 位的微处理器相媲美，但所能提供的性能却是其5至10倍。
多家公司跻身于DSP领域与TI进行市场竞争。
TI首家提供可定制DSP，称作cDSP。
cDSP 基于内核DSP的设计可使DSP具有更高的系统集成度，大加速了产品的上市时间。
同时TI瞄准DSP 电子市场上成长速度最快的领域，适时地提供各种面向未来发展的解决方案。
到九十年代中期，这种可编程的DSP器件已广泛应用于数据通信、海量存储、语音处理、汽车电子、消费类音频和视频产品等等，其中最为辉煌的成就是在数字蜂窝电话中的成功，逐渐形成了现今TI三大系列主流DSP芯片。
TI通过不断革新，推陈出新，DSP业务也一跃成为TI的最大的业务，并始终处于全球DSP市场的领导地位。
TMS320F2812硬件设计
TMS320F2812硬件设计TMS320F2812是德州仪器公司（TI）推出的一款32位固定点数字信号处理器（DSP）。
它是TMS320系列DSP的一部分，专为需要高性能和低功耗的实时控制应用而设计。
TMS320F2812结合了高性能的数字信号处理能力和强大的外设集成，适用于各种电力电子、工业控制和电机控制应用。
在进行TMS320F2812硬件设计时，需要考虑以下几个方面：1. 处理器核：TMS320F2812使用的是TMS320C28x Turbo Core™ DSP，并且提供了高性能的浮点运算单元（FPU）和协同式多任务处理功能。
设计者需要了解处理器核的特性，并根据应用需求选择合适的DSP速度等级。
2.时钟系统：TMS320F2812有多个时钟模块，包括系统时钟、外设时钟和定时器时钟等。
设计者需要根据应用需求设计稳定可靠的时钟系统，并考虑时钟分频和时钟源选择等因素。
3.存储器：TMS320F2812集成了多种存储器模块，包括闪存、RAM和专用的XINTF外部接口。
设计者需要根据应用要求选择合适的存储器类型和容量，并合理规划存储器的布局和使用方式。
4.外设接口：TMS320F2812提供多种外设接口，包括GPIO、SPI、I2C和CAN等。
设计者需要根据应用需求选择合适的外设接口，并进行适当的接口电平和电气特性的设计。
5.电源系统：TMS320F2812需要提供稳定的电源供电。
设计者需要根据芯片数据手册中的电源要求设计合适的电源电路，并考虑供电电压、容量和滤波等因素。
6.时序控制：TMS320F2812需要合理控制各个时序信号，例如复位信号、时钟信号和传输信号等。
设计者需要根据芯片数据手册的时序规范设计合适的时序控制电路，并进行电气特性的验证。
7.EMC设计：在TMS320F2812硬件设计过程中，需要充分考虑EMC（电磁兼容）设计，确保设计产品能够在各种环境中正常工作而不会干扰或受到干扰。
C6000 DSP
C6000 DSP概况近年来，以高速数字信号处理器（DSP）为基础的实时数字信号处理技术飞速发展，并获得了广泛的应用。
TMS320C6000系列DSP是德州仪器公司（TI）推出的定点、浮点系列DSP，其中定点产品峰值处理能力达到4800MIPS，浮点产品峰值处理能力达到1350MFLOPS，是目前国际上性能最高的DSP之一，其卓越的性能使得它在传统的DSP领域、雷达、无线电基站等高端领域，以及宽带媒体、身份识别等新兴领域都有很好的应用前景。
随着DSP性能和功能的不断增强，应用系统的设计越来越复杂，要将DSP的性能充分释放出来，合理的板级设计是DSP系统开发人员面临的一个关键性的问题。
TI公司的三种新型TMS320 DSP系列和OMAP系列1.TMS320C2000——作控制用的最佳DSP，可以替代老的C1X和C2X。
TMS320C20X系列DSP芯片具有如下特点：（1）处理能力强：指令周期最短是25nm,运算处理能力达40MIPS。
（2）片内具有较大的FLASH存储器：TMS320C20X是最早使用片内FLASH存储器的DSP芯片，FLASH存储器具有比ROM灵活、比RAM便宜的特点，TMS320F206和TMS320F207的片内具有32KB的FLASH存储器和4.5KB的RAM。
（3）芯片的功耗低：TMS320C20X 系列DSP芯片在5V工作时每个MIPS消耗1.9mA电流，在3.3V工作时每个MIPS消耗1.1mA电流4）芯片的资源配置灵活。
TMS320C2000系列DSP芯片价格低，具有较高额性能和适用于控制领域的功能，因此可以广泛地应用于工业自动化、电机控制、运动控制、电力电子、家用电器等领域.现在有趋势集中在以下两个方向上（1）C20X16位定点DSP，速度为20MIPS，主要用途是电话、数字相机、售货机等，其中：F206带有闪速存储器。
（2）C24X16位定点DSP，速度为20MIPS，用作数字马达控制、工业自动化、电力转换系统、空调等。
简简单单学DSP
C2000系列DSP是TI公司TMS320 DSP的3大系列之一，既具有一般DSP芯片的告诉运算能力和信号处理能力，又和单片机一样，在片内集成了丰富的外设，因而特别适用于高性能数字控制系统。
TMS320X281X是C2000系列中到目前为止功能最为强大的一代芯片。
TMS320X281X是一款32位定点数字信号处理器，具体的型号包括：TMS320F2810, TMS320F2811, TMS320F2812, TMS320C2810, TMS320C2811, TMS320C2811,其中F系列的是FLASH型，C系列的是ROM型。
TMS320F281X系列DSP的性能：• 高性能静态CMOS技术150 MHz（6.67ns 周期时间）低功率（1.8V核心@135 MHz、1.9V核心@150 MHz、3.3V I/O）FLASH编程电压3.3V支持JTAG边界扫描• 高性能32位CPUo 16 x 16以及32 x 32乘法和累加操作（这个就是它内部有硬件乘法器，加快了它的运算速度）o 16 x 16双乘加单元MACo 哈佛总线架构o 强大的操作能力o 快速中断响应与处理（最多9个CPU周期响应中断）o 统一存储器编程模型o 4M线性程序/数据地址范围o 代码效率高（C语言/C++以及汇编语言）o 在代码和引脚方面与F2810、F2811以及F2812设备兼容o TMS320F24x/LF240x处理器源代码兼容• 片上存储器o 多达128K X 16的FLASH存储器（2810是64K X 16）L0以及L1：每个SARAM具备两个4K x 16存储区H0：一个8K x 16 SARAM存储区M0以及M1：每个SARAM具备两个1K x 16存储区• 引导ROM（4K x 16）o 具备软件引导模式o 标准数学表格• SPI、SCI以及GPIO引导载入程序模式支持从片外源向片上RAM 载入代码。
TMS320系列DSP原理结构及应用
XINTF和并行I/O口； —标准的数学列表。 ◆时钟和系统控制
控制时钟系统具有片上振荡器，看门狗模块，支持动态PLL调 节，内部可编程锁相环，通过软件设置相应寄存器的值改变CPU的 输入时钟频率。
引导模式选择见教材P248中表9.3-1。
第九章 TMS320F2833x系列DSC的硬件结构
9.3 TMS320F2833x 系列DSC的内核
3. F2833x的存储单元
5．存储器映射 F2833x DSC有两个独立的存储空间，即片内存储器和外部
存储器。片内存储器和外部存储器都可以用作数据存储空间和程 序存储空间。片内存储器的空间大小为128K×16，分为高16K 和低16K，包括256K×16位的FLASH，34K×16位的SRAM、 8K×16位的Boot ROM和1K×16位的OTP ROM。
DSC片内存储器与CPU之间数据读写和读取程序执行语句 的操作是通过三条总线（Memory Bus）完成。这三条总线分别 是程序读总线（PrgramRead Bus）、数据读总线（Data Read Bus）和数据写总线（Data Read Bus）。其中，程序读总线由 22根地址线和32位的数据总线组成。数据读和写总线是由32根 地址总线和32位的数据总线组成。32位的数据总线保证了每个周 期内进行32位的操作。
表9.3-2 Flash存储器块的地址分配
地址范围
0x300000-0x307FFF 0x308000-0x30FFFF 0x310000-0x317FFF 0x318000-0x31FFFF 0x320000-0x327FFF 0x328000-0x32FFFF 0x330000-0x337FFF 0x338000-0x337F7F 0x337F80-0x337FF5 0x337FF6-0x337FF7 0x337FF8-0x33FF7F
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DSP是TMS320TM系列DSP产品中的定点数字信
号处理器
TMS320C54x TM DSP是TMS320TM系列DSP产品中的定点数字信号处理器。
C54x DSP 满足了实时嵌入式应用的一些要求，例如通信方面的应用。
C54x的中央处理单元（CPU）具有改进的哈佛结构，它的特点是最小化的功耗和高度的并行性。
除此之外，C54x中多样化的寻址方式和指令集也大大提高了整个系统的性能。
1.1 TMS320系列DSP简介
TMS320TM系列DSP包括定点DSP、浮点DSP和多处理器DSP（也称DSPs），其结构是专门为实时的信号处理设计的。
TMS320系列DSP有以下一些特性使得该系列的产品有着宽敞的应用领域：
❑专门灵活的指令集。
❑固有的操作灵活性。
❑高速运行的性能。
❑创新的并行结构。
❑成本效率高。
❑对C语言的友好的结构。
1.1.1 TMS320系列DSP的历史、进展和优势
今天，TMS320 DSP系列包括三大DSP平台：TMS320C2000TM、TMS320C5000TM和TMS320C6000TM。
在C5000TM DSP平台中又包含三代产品：TMS320C5x TM、TMS320C54x TM 和TMS320C55x TM系列。
C5000 DSP平台中的器件都采纳了相同的CPU结构，但结合了不同的片内储备器和外设结构。
这些不同的结构满足了世界范畴内电子市场的专门多领域的需要。
当把储备器、外设和CPU结合起来集成到单个芯片上时，整个系统的费用就大大地降低了，电路板的体积也减小了。
图1-1所示为TMS320系列器件的演化过程。
控制最优化平台高效益平台
高性能平台
图1-1 TMS320系列DSP的演化过程
1.1.2 TMS320系列DSP的典型应用
表1-1列出了TMS320系列DSP的一些典型的应用。
TMS320 系列DSP与标准的微处理器/微运算机器件相比，能够为传统信号处理咨询题提供更合适的处理方式，例如处理语音合成和滤波咨询题。
TMS320系列DSP也支持多个操作需要同时进行处理的复杂应用场合。
表1-1 TMS320 系列DSP的典型应用
1.2 TMS320C54x DSP简介
C54x TM DSP的操作灵活性高，速度快。
它具有高级的改进哈佛结构（1条程序储备器总线、3条数据储备器总线和4条地址总线）、带有专用逻辑功能的CPU、片内储备器、片内外设和高度专业化的指令集。
后续的DSP器件把C54x的CPU和专用的片内储备器及外设结合起来。
这些产品差不多同时今后也会连续得到进展，为电子市场上的专门领域服务。
C54x器件具有以下优势：
❑围绕1条程序总线、3条数据总线和4条地址总线而建立的增强型哈佛结构，提供更好的性能和多样性。
❑具有高度并行和专用硬件逻辑的CPU设计，提供更高性能。
❑高度专用的指令集，提供更快的代数运算，提供优化的高级语言操作。
❑模块化的结构设计，为后续产品的快速进展提供方便。
❑高级IC处理技术为其提供更好的性能和低功耗。
❑新的静态设计技术实现低功耗和小辐射。
1.3 TMS320C54x DSP的要紧特点
本节列出了C54x DSP的要紧特性。
❑CPU
➢高级多总线结构，具有1条程序总线、3条数据总线和4条地址总线。
➢40位的算术逻辑单元（ALU），包括一个40位桶形移位器和两个独立的40位累加器。
➢17位⨯17位并行乘法器和一个40位专用加法器结合完成非流水线的单周期乘/累加（MAC）操作。
➢比较、选择、储备单元（CSSU）是一个专用的硬件单元，用于Viterbi解码时的加法/比较/选择操作。
➢在单周期内运算40位累加器中的值的指数的指数编码器。
➢两个地址产生器，包括8个辅助寄存器和两个辅助寄存器算术单元。
➢一些DSP器件具有多CPU核结构。
❑储备器
➢192K字⨯16位可寻址的储备器空间（64K字程序空间，64K字数据空间和64K 字I/O口）。
C548、C549、C5402、C5410和C5420带有扩展程序储备器。
➢片内结构如表1-2所示（单位：K字）
表1-2 TMS32054x DSP的片内结构
①双存取RAM。
②单存取RAM。
❑指令集
➢单指令重复和块重复操作。
➢储备器块搬移指令提供更好的程序和数据治理。
➢具有32位长操作数指令。
➢同时读取2 3个操作数的指令。
➢并行存取的算术指令。
➢条件储备指令。
➢快速中断返回。
❑片内外设
➢软件编程的等待状态发生器。
➢可编程的块切换逻辑。
➢片内锁相环（PLL）时钟产生器带有内部振荡器或外部时钟源。
假如是外部时钟源，表1-3所示器件选项中任一项都有若干可选的乘数值。
每一种器件
只能从所列的某一种选项中提供时钟模式的选择。
表1-3 器件选项
①C541B、C545A、C546A、C548、C549、C5402、C5410和C5420都有一个软件可编程的PLL和两个附加的饱和模式。
软件可编程的PLL在8.5.2小节讲明，饱和模式在4.1.2小节处理器模式状态寄存器（PMST）中讲明。
➢外部关总线操纵使外部数据总线、地址总线和操纵信号无效。
➢数据总线有保持的特性。
➢可编程定时器。
➢端口，如表1-4所示。
表1-4 端口
❑速度
单周期定点指令执行时刻为25/20/15/12.5/10ns（40MIPS/50MIPS/66MIPS/80MIPS/ 100MIPS），如表1-5所示。
表1-5 速度
❑功耗
➢功耗操纵由IDLE1、IDLE2和IDLE3指令可进入节电模式。
➢操纵可使CLKOUT信号无效。
❑仿真
IEEE标准1149.1边界扫描逻辑对接到片内基于扫描的仿真逻辑。