DSP大作业(哈工程)

DSP原理与应用

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日期：2017年5月23日星期二

1.DSP的生产厂商主要有哪些？分别有什么系列？

答：

①德州仪器公司（最有名的DSP芯片厂商）。TI公司在市场上主要的三个系

列产品：

（1）面向数字控制、运动控制的TMS320C2000系列，主要包括TMS320C24x/F24x、TMS320LC240x/LF240x、TMS320C24xA/LF240xA、TMS320C28xx等；

（2）面向低功耗、手持设备、无线终端应用的TMS320C5000系列，主要包括TMS320C54x、TMS320C54xx、TMS320C55x等；

（3）面向高性能、多功能、复杂应用领域的TMS320C6000系列，主要包括TMS320C62xx、TMS320C64xx、TMS320C67xx等。

②美国模拟器件公司。其主要的系列：

（1）定点DSP芯片有ADSP2101/2103/2105、ADSP2111/2115、ADSP2126/2162/2164、ADSP2127/2181、ADSP-BF532以及Blackfin系列；

（2）浮点DSP芯片有ADSP21000/21020、ADSP21060/21062，以及虎鲨TS101、TS201S。

③Motorola公司（发布较晚）。其主要的系列包括：

（1）定点DSP 处理器MC56001；

（2）与IEEE浮点格式兼容的的浮点DSP芯片MC96002；

（3）DSP53611、16位DSP56800、24位的DSP563XX和MSC8101等产品。

④杰尔公司。主要系列有：

嵌入式DSP内核的SC1000和SC2000系列，主要面向电信基础设施、移动通信、多媒体服务器及其它新兴应用。

2.浮点DSP和定点DSP各自有什么特点？

答：

浮点DSP和定点DSP在宏观上有很大的特点区别，包括动态范围、速度、价格等等。

（1）动态范围：定点DSP的字长每增加1bit,动态范围扩大6dB。16bit字长的动态范围为96dB。程序员必须时刻关注溢出的发生。例如，在作图像处理时，图像作旋转、移动等，就很容易产生溢出。这时，要么不断地移位定标，要么作截尾。前者要耗费大量的程序空间和执行时间，后者则很快带来图像质量的劣化。总之，是使整个系统的性能下降。在处理低信噪比信号的场合，例如进行语音识别、雷达和声纳信号处理时，也会发生类似的问题。

32bit浮点运算DSP的动态范围可以作到1536dB，这不仅大大扩大了动态范围，提高了运算精度，还大大节省了运算时间和存储空间，因为大大减少了定标，移位和溢出检查。

由于浮点DSP的浮点运算用硬件来实现，可以在单周期内完成，因而其处理速度大大高于定点DSP。这一优点在实现高精度复杂算法时尤为突出，为复杂算法的实时处理提供了保证。

32bit浮点DSP的总线宽度较定点DSP宽得多，因而寻址空间也要大得多。这一方面为大型复杂算法提供了可能、因为省的DSP目标子程序已使用到几十MB存储器或更多；另一方面也为高级语言编译器、DSP操作系统等高级工具软件的应用提供了条件。DSP的进一步发展，必然是多处理器的应用。新型的浮点DSP已开始在通信口的设置和强化、资源共享等方面有所响应。

（2）在硬件和软件上的区别

在硬件结构上最大的不同之处在于数据存储结构方面。浮点DSP用户不必知道如何存储数据，而应用定点DSP时就需了解数据存储数据格式，必须对数据格式作一些转换。浮点DSP处理器具有浮点/整数乘法器，整数/浮点算术逻辑运算单元ALU，适合存放扩展精度的浮点结果的寄存器等。

主要有浮点DSP编程的特点以及注意事项；定点DSP进行浮点运算时的定标，移位，检测溢出操作。比较两个浮点数时，不要使用==来判断是否相等。即使比较两个相等的数，还是可能有微小的舍入差别。

3.针对TI公司的C6000系列，说一下CACHE、EDMA、EMIF的概念和用途。答：

EMIF: 外部存储器接口（EMIF）是TMS、DSP器件上的一种接口,具体可以分为EMIFA和EMIFB。一般来说，EMIF可实现DSP与不同类型存储器（SRAM、Flash RAM、DDR-RAM等）的连接。一般EMIF与FPGA相连，从而使FPGA平台充当一个协同处理器、高速数据处理器或高速数据传输接口。设计接口提供了一个FPGA块至RAM的无缝连接。在读/写、FIFO或存储器模式中，双端口块RAM的一侧被用来实现与DSP的通信。另一侧用于实现与内部FPGA逻辑电路或平台-FPGA嵌入式处理器的通信。

EDMA: 增强型直接内存存取（EDMA）是数字信号处理器(DSP)中用于快速数据交换的重要技术，具有独立于CPU的后台批量数据传输的能力，能够满足实时图像处理中高速数据传输的要求。通过灵活控制EDMA不仅能够提高图像数据的传输效率，而且能够充分发挥DSP的高速性能。

CACHE：CACHE高速缓冲存储器一种特殊的存储器子系统，其中复制了频繁使用的数据以利于快速访问。存储器的高速缓冲存储器存储了频繁访问的RAM位置的内容及这些数据项的存储地址。当处理器引用存储器中的某地址时，高速缓冲存储器便检查是否存有该地址。如果存有该地址，则将数据返回处理器;如果没有保存该地址，则进行常规的存储器访问。因为高速缓冲存储器总是比主RAM存储器速度快，所以当RAM的访问速度低于微处理器的速度时，常使用高速缓冲存储器。

4.DSP的PCB设计属于高速信号设计，高速信号设计需要考虑什么问题？

答：

（1）考虑电源和地的去耦

随着DSP工作频率的提高，DSP和其他IC元器件趋向小型化、封装密集化，通常电路设计时考虑采用多层板，建议电源和地都可以用专门的一层，且对于多种电源，例如DSP的I/O电源电压和内核电源电压不同，可以用两个不同的电源层，若考虑多层板的加工费用高，可以把接线较多或者相对关键的电源用专门的一层，其他电源可以和信号线一样布线，但要注意线的宽度要足够。

无论电路板是否有专门的地层和电源层，都必须在电源和地之间加一定的并且分布合理的电容。为了节省空间，减少通孔数，建议多使用贴片电容。可把贴片电容放在PCB板背面即焊接面，贴片电容到通孔用宽线连接并通过通孔与电源、地层相连。

考虑电源分布的布线规则。

分开模拟和数字电源层。

高速高精度模拟元件对数字信号很敏感。例如，放大器会放大开关噪声，使