DSP芯片的运算基础.ppt
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DSP入门培训PPT资料18页
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//连续存放，则 *(p+1) = p[1] = s.p
p[0]=1; //由上知，现在s.i = 1
p[1]=2; //由上知，现在s.p = 2（s.p这个指针现在指向地址为0x00000002这个不允许
//读写的内存块）
s.p=p;
//由上知，现在s.p = p = &s.i
s.p[1]=3; //由上知，与p = &s.i时p[1] = s.p一样，现在是s.p = &s.i，则s.p[1] = s.p，
s.p[1] = 3;
pritnf("aa");
s.p[0] = 4;
}
C语言基础
#include <stdio.h> struct S {
int i; int *p; };
void main()
{
struct S s;
int *p=&s.i; //p指向s.i，S结构体占用8个字节，现在*p = p[0] = s.i，由于结构体内存
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//连续存放，则 *(p+1) = p[1] = s.p
p[0]=1; //由上知，现在s.i = 1
p[1]=2; //由上知，现在s.p = 2（s.p这个指针现在指向地址为0x00000002这个不允许
//读写的内存块）
s.p=p;
//由上知，现在s.p = p = &s.i
s.p[1]=3; //由上知，与p = &s.i时p[1] = s.p一样，现在是s.p = &s.i，则s.p[1] = s.p，
s.p[1] = 3;
pritnf("aa");
s.p[0] = 4;
}
C语言基础
#include <stdio.h> struct S {
int i; int *p; };
void main()
{
struct S s;
int *p=&s.i; //p指向s.i，S结构体占用8个字节，现在*p = p[0] = s.i，由于结构体内存
DSP芯片的基本结构和特征ppt课件
芯片内部的特殊结构紧密相关的
• 学习DSP芯片的结构和特征，对于深入理解
DSP芯片的操作过程，掌握DSP芯片的开发 和应用技术具有很重要的意义
二、基本结构
程序 存储器
程序地址 发生单元
数据 存储器
外部存储器 接口
数据总线
程序总线
数据地址 发生单元
指令缓存
DMA 处理器
定时器
时钟单元
等待状态 发生器
DSP芯片的基本结构和特征
1. 引言 2. 基本结构 3. 中央处理单元CPU 4. 总线结构和流水线 5. 片内存储器 6. 片内外设
7. TI定点DSP芯片 8. TI浮点DSP芯片 9. 其他DSP芯片简介 10.小结 11.习题与思考题
一、引 言
• 在DSP芯片操作中，许多特殊功能是与DSP
C20x
（ns） （字） （字） （字） 串口 串口
C203
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-
544
-
1
1
C204
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C205
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4.5K
-
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1
F206
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-
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32 K
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1
F207
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32 K
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1
C209
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4K
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-
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-
七、TI定点DSP芯片
三、CPU
3.4 乘累加单元
CB15－CB0 DB15－DB0 PB15－PB0
40 累加器A
• 学习DSP芯片的结构和特征，对于深入理解
DSP芯片的操作过程，掌握DSP芯片的开发 和应用技术具有很重要的意义
二、基本结构
程序 存储器
程序地址 发生单元
数据 存储器
外部存储器 接口
数据总线
程序总线
数据地址 发生单元
指令缓存
DMA 处理器
定时器
时钟单元
等待状态 发生器
DSP芯片的基本结构和特征
1. 引言 2. 基本结构 3. 中央处理单元CPU 4. 总线结构和流水线 5. 片内存储器 6. 片内外设
7. TI定点DSP芯片 8. TI浮点DSP芯片 9. 其他DSP芯片简介 10.小结 11.习题与思考题
一、引 言
• 在DSP芯片操作中，许多特殊功能是与DSP
C20x
（ns） （字） （字） （字） 串口 串口
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C204
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C205
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F206
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F207
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C209
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七、TI定点DSP芯片
三、CPU
3.4 乘累加单元
CB15－CB0 DB15－DB0 PB15－PB0
40 累加器A
DSP基础知识专业复习资料(ppt 150页)_252
19
程序总线PB 传送取自程序存储器的指令代码 和立即操作数。
数据总线CB、DB和EB这3条数据总线将内部 各单元(如CPU、数据地址生成电路、程
序地址产生逻辑、在片外围电路以及数据 存储器)连接在一起，其中CB和DB传送读 自数据存储器的操作数，EB传送写到存储 器的数据。 *为什么要用2条数据线（CB、DB）读数？
3
二、选择芯片考虑的因素
1．DSP芯片的运算速度
MAC 时 间 ： 一 次 乘 法 和 一 次 加 法 的 时 间 。 大 部 分 DSP芯片可在一个指令周期内完成一次乘法和一次加 法操作。
FFT执行时间：运行一个N点FFT程序所需时间。由
于FFT运算在数字信号处理中很有代表性，因此FFT运 算时间常作为衡量DSP芯片运算能力的一个指标。
MIPS：每秒执行百万条指令。 MOPS：每秒执行百万次操作。 MFLOPS：每秒执行百万次浮点操作。 BOPS：每秒执行十亿次操作。
4
三、系统调试和评价工具 : TMS320有一系 列系统调试工具用于代替或协助目标系统进行 软件评价和开发。
现有的产品有： DSK初学者开发套件（DSP Starter Kit） EVM软件评估模块（Evaluation Module） XDS510硬件仿真器（Extend Development Support Emulators）。 TI公司还提供集成开发工具CCS（Code Composer Studio），CCS可从网上下载，可进 行软、硬件仿真和系统分析，受到广泛应用。
14
2乘法器/加法器
17X17乘法 40位加法
检零 饱和 取整
15
为了使修正系数的量化误差最小，要 进行舍入处理。 C54X的CPU中是一个17×17位的硬件乘 法器，它与一个40位的专用加法器相连。 因此，乘法器可以在一个时钟周期内完成 一次乘法累加(MAC)运算。
程序总线PB 传送取自程序存储器的指令代码 和立即操作数。
数据总线CB、DB和EB这3条数据总线将内部 各单元(如CPU、数据地址生成电路、程
序地址产生逻辑、在片外围电路以及数据 存储器)连接在一起，其中CB和DB传送读 自数据存储器的操作数，EB传送写到存储 器的数据。 *为什么要用2条数据线（CB、DB）读数？
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二、选择芯片考虑的因素
1．DSP芯片的运算速度
MAC 时 间 ： 一 次 乘 法 和 一 次 加 法 的 时 间 。 大 部 分 DSP芯片可在一个指令周期内完成一次乘法和一次加 法操作。
FFT执行时间：运行一个N点FFT程序所需时间。由
于FFT运算在数字信号处理中很有代表性，因此FFT运 算时间常作为衡量DSP芯片运算能力的一个指标。
MIPS：每秒执行百万条指令。 MOPS：每秒执行百万次操作。 MFLOPS：每秒执行百万次浮点操作。 BOPS：每秒执行十亿次操作。
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三、系统调试和评价工具 : TMS320有一系 列系统调试工具用于代替或协助目标系统进行 软件评价和开发。
现有的产品有： DSK初学者开发套件（DSP Starter Kit） EVM软件评估模块（Evaluation Module） XDS510硬件仿真器（Extend Development Support Emulators）。 TI公司还提供集成开发工具CCS（Code Composer Studio），CCS可从网上下载，可进 行软、硬件仿真和系统分析，受到广泛应用。
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2乘法器/加法器
17X17乘法 40位加法
检零 饱和 取整
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为了使修正系数的量化误差最小，要 进行舍入处理。 C54X的CPU中是一个17×17位的硬件乘 法器，它与一个40位的专用加法器相连。 因此，乘法器可以在一个时钟周期内完成 一次乘法累加(MAC)运算。
DSP芯片应用PPT课件
第8章 DSP芯片应用
int *data1 = 0x3000; /*内部存储器单元*/ int *data2= 0x8FFF; /*外部存储器单元*/ int func ( ) { ...
* data1 = 2000; * data2 = 0; ... }
第8章 DSP芯片应用
3．DSP I/O端口的访问 DSP I/O端口的访问通过ioport关键字实现。定义 的形式为
第8章 DSP芯片应用
ioport unsigned port10; /* 定义地址为10H的I/O端口变量*/
int func ( ) { ... port10 = 20; /* write a to port 10H */ ... b = port10; /* read port 10H into b */ ... }
... BRINT1: BD _ int_handler ; McBSP1接收中断
NOP NOP .end
第8章 DSP芯片应用
(2) C中断程序采用特殊的函数名，其格式为 c_intnn。其中，nn代表00～99之间的两位数，如 c_int01就是一个有效的中断函数名。下面是一个中断 函数的例子：
问，常常采用的方法是将DSP寄存器地址的列表定义 在头文件中(如reg.h)。DSP寄存器地址定义的形式为宏， 如下所示：
第8章 DSP芯片应用
#define IMR #define IFR #define ST0 #define ST1 #define AL #define AH #define AG #define BL #define BH #define BG
ioport type port hex_num 其中：ioport是关键字，表明变量是io变量；type 必 须 是 char 、 short 、 int 和 unsigned ； port 表 示 io 地 址 ， hex_num是十六进制地址。 下例声明了一个io变量，地址为10H，并对I/O端口 做读/写操作。
DSP技术PPT课件
3）MIPS
Millions of Instruction Per Second,每秒执行百万条指令。综
合了时钟频率、并行度、机器周期等来反映处理速度的指标，
与机器周期互为倒数。
2010
第4页/共38页
1.3 DSP的主要技术指标
3) MOPS Millions of Operation Per Second, 每秒执行百万次操
C54包xx含系C列54特xx性系：列和55xx系列。 • 16 位定点 DSP • 功耗低至 40 mW • 单内核与多内核产品，性能范围为 30–532 MIPS • 具有 1.2、1.8、2.5、3.3 以及与5 V 版本。
2010
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C54பைடு நூலகம்x系列特性：
1.4.2 TMS320C5000™ 平台
2010
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1.4.3 TMS320C6000™ 平台(32位定点/浮点)
•TMS320C645x™ DSP 系列----业界速度最快的单内核 DSP
通过 Serial RapidIO 及其他高带宽外设支持高性能多处 理功能，频率高达 1.2 GHz。 特性： •基于 TMS320C64x+™ 内核之上，720 MHz、850 MHz、900 MHz、1 GHz 和 1.2 GHz • TMS320C6455 DSP 可提供 Serial RapidIO®，能够实现 DSP 至DSP、DSP 至开关以及 DSP 至 FPGA 之间的互连。 • TMS320C6452 DSP 拥有带两个EMAC端口的千兆以太网交换 机，能够轻松实现扩展。 • 增强型内核可使周期性能提高20%。 • 就16位小型指令与SPLOOP缓冲器而言，代码尺寸减小了 20–30%。
3.DSP的数值运算基础介绍
9 同样的一个16位数，若Q值不同，则所表示的数也不同。 【例】不同Q值时的16进制数2000H的值。 若用Q0表示，则16进制数2000H = 8192 若用Q15表示，则16进制数2000H = 0.25 9 不同Q值所能表示的数的精度和范围都不同：①Q越大，表示的 数值范围越小，但精度越高；②相反，Q越小，表示的数值范围越 大，但精度越低。 9 不同Q值所对应的正最大值、负最大值和量化步长(即精度)： • 正最大值： 2(15−Q) − 2−Q = (215 −1)× 2−Q • 负最大值： −2(15−Q) = −215 × 2−Q • 精度：
课程名称：DSP芯片及应用
Agenda: 3.1 引言 3.2 定点的基本概念 3.3 定点运算实现的基本原理 3.4 DSP定点算术运算实现的基本原理 3.5 非线性运算定点实现方法 3.6 浮点数的表示格式 3.7 基本的浮点运算 3.8 非线性浮点运算的快速实现 3.9 小结 3.10 习题与思考题
31引言32定点的基本概念33定点运算实现的基本原理34dsp定点算术运算实现的基本原理35非线性运算定点实现方法36浮点数的表示格式37基本的浮点运算38非线性浮点运算的快速实现39小结310习题与思考题muchunyang126com3934dsp定点算术运算实现的基本原理341定点乘法两个定点数相乘二进制乘法可分解为一系列的移位和加法
【例】浮点数x=0.6，定标Q=15，求对应的定点数xq？
【例】定点数19660，定标Q=15，求对应的浮点数x？
xq = (int ) x × 2Q = ⎢⎢⎣0.6× 215 ⎥⎥⎦ = ⎢⎣ 0.6×32768⎥⎦ = 19660 注： ⎢ ⎣ ⎥⎦ 表示下取整。
x = ( float ) xq × 2−Q = 19660× 2−15 = 19660 / 32768 = 0.599975585
课程名称：DSP芯片及应用
Agenda: 3.1 引言 3.2 定点的基本概念 3.3 定点运算实现的基本原理 3.4 DSP定点算术运算实现的基本原理 3.5 非线性运算定点实现方法 3.6 浮点数的表示格式 3.7 基本的浮点运算 3.8 非线性浮点运算的快速实现 3.9 小结 3.10 习题与思考题
31引言32定点的基本概念33定点运算实现的基本原理34dsp定点算术运算实现的基本原理35非线性运算定点实现方法36浮点数的表示格式37基本的浮点运算38非线性浮点运算的快速实现39小结310习题与思考题muchunyang126com3934dsp定点算术运算实现的基本原理341定点乘法两个定点数相乘二进制乘法可分解为一系列的移位和加法
【例】浮点数x=0.6，定标Q=15，求对应的定点数xq？
【例】定点数19660，定标Q=15，求对应的浮点数x？
xq = (int ) x × 2Q = ⎢⎢⎣0.6× 215 ⎥⎥⎦ = ⎢⎣ 0.6×32768⎥⎦ = 19660 注： ⎢ ⎣ ⎥⎦ 表示下取整。
x = ( float ) xq × 2−Q = 19660× 2−15 = 19660 / 32768 = 0.599975585
DSP芯片原理课件
3 FIR滤波器的设计和实现
4 IIR滤波器的设计和实现
学习如何设计和实现FIR滤法，以及其在 DSP中的应用。
数字降噪技术
1 语音信号处理的基本方法
探索在语音信号处理中使用的基本方法和技 术。
2 视频图像处理的基本方法
了解视频图像处理中常用的基本方法和技术。
解释DSP芯片在无线通信系统中的关键角色和应用 案例。
图像识别
描述DSP芯片如何实现高效的图像识别算法。
DSP芯片的未来发展趋势
1 DSP芯片与人工智能的结合
探讨DSP芯片与人工智能的结合，以及在AI领域的应用前景。
2 DSP芯片的应用前景分析
分析DSP芯片在不同领域中的应用前景，并展望未来的发展方向。
3 滤波器的基本概念和设计方法
介绍滤波器的基本概念、种类和设计方法。
4 浮点数和定点数表示方式
讲解数字信号处理中浮点数和定点数表示方 式的区别和应用场景。
DSP算法的分类
1 DSP算法分析和评价指标
探讨不同DSP算法的分类和如何评价其性能 指标。
2 FFT算法的实现原理
详细解释FFT算法的实现原理和在信号处理 中的应用。
3 DSP芯片的开发环境和工具介绍
介绍DSP芯片的开发环境和常用工具，帮助 开发者更好地进行应用开发。
4 DSP系统的设计和实现
深入研究DSP系统的设计原理和实际实现过 程。
DSP芯片应用案例分享
音频处理
介绍DSP芯片在音频处理中的应用案例。
视频压缩
展示DSP芯片在视频压缩领域的成功案例。
无线通信
DSP芯片原理课件
这个DSP芯片原理课件将深入讲解DSP芯片的概述、历史和发展、基本组成 和工作原理，以及在各个应用领域的应用。
dsp基本算术运算
第一章、基本算术运算1.1、实验目的和要求加、减、乘、除是数字信号处理中最基本的算术运算。
DSP 中提供了大量的指令来 实现这些功能。
本实验学习使用定点DSP 实现16 位定点加、减、乘、除运算的基本方法 和编程技巧。
1.2、实验原理（1）、定点 DSP 中的数据表示方法54X 是16 位的定点DSP 。
一个16 位的二进制数既可以表示一个整数，也可以表示一个小数。
当它表示一个整数时，其最低位（D0）表示02，D1 位表示12，次高位（D14） 表示142。
如果表示一个有符号数时，最高位（D15）为符号位，0 表示正数，1 表示负 数。
例如，07FFFH 表示最大的正数32767（十进制），而0FFFFH 表示最大的负数-1（负数用 2 的补码方式显示）。
当需要表示小数时，小数点的位置始终在最高位后，而最高位D15）表示符号位。
这样次高位（D14）表示12- ，然后是22-，最低位（D0）表示152-。
所以 04000H 表示小数 0.5，01000H 表示小数32- = 0.125 ，而0001H 表示16 位定点（DSP 能表示的最小的小数（有符号）152- =0.000030517578125。
在后面的实验中，除非有特别说明，我们指的都是有符号数。
在C54X 中，将一个小数用16 位定点格式来表示的方法是用152乘以该小数，然后取整。
从上面的分析可以看出，在DSP 中一个16 进制的数可以表示不同的十进制数，或 者是整数，或者是小数（如果表示小数，必定小于1），但仅仅是在做整数乘除或小数乘 除时，系统对它们的处理才是有所区别的，而在加减运算时，系统都当成整数来处理。
（2）实现 16 位定点加法C54X 中提供了多条用于加法的指令，如ADD ，ADDC ，ADDM 和ADDS 。
其中 ADDS 用于无符号数的加法运算，ADDC 用于带进位的加法运算（如32 位扩展精度加 法），而ADDM 专用于立即数的加法。
数字信号处理器(DSP)原理与应用.ppt
数字信号处理的实现方法
实现方法 PC机 高级语言 编程 速度 中等 快 慢 应用场合 非嵌入式 非嵌入式 嵌入式 适应性 复杂算法 复杂算法 简单算法
Tianjin University
性价比 较好 中等 较好
PC机＋高 速处理
单片机
硬件＋ 专用指令
汇编语言 编程
通用DSP
专用DSP
专用指令
硬件＋ 专用指令
•机器人视觉
•图像传输/压缩 •同态处理 •模式识别 •工作站
•动画/数字地图
Tianjin University
DSP芯片的主要应用领域
（1）信号处理
•频谱分析
（2）图像处理
•函数发生器
•模式匹配 •地震信号处理 •数字滤波 •锁相环
（3）仪器
（4）声音/语言 （5）控制 （6）军事应用 （7）电信 （8）无线电
MIPS(Million Instruction per second)是 一种评估DSP速度的一个指标。DSP运行频率也 是评估DSP的一个指标，他们二者之间的联系 需要考虑到DSP体系结构（是否多路并行结构、 是执行定点还是浮点运算）。
Tianjin University
价格 商业级 ：一般应用；适用于实验室等环境较好 场合； 工业级 ：可靠性好；适用于工业现场等环境恶 劣场合； 军品 ：可靠性高；适用于各种恶劣场合； 航空级 ：可靠性很高；适用于特殊场合；
Tianjin University
血压计
DSP系统基本构成
Tianjin University
输入
抗混叠 滤波 A/D DSP
平滑 滤波 D/A
输出
存储器
Tianjin University
dsp原理及应用课件ppt演示文稿
并行存储和并行加载的算术指令。
条件存储指令。 从中断快速返回指令。
第五页，共52页。
在片外围电路（如图2-1所示） 软件可编程等待状态发生器。 可编程分区转换逻辑电路。 带有内部振荡器。 外部总线关断控制，以断开外部的数据总线、地
址总线和控制信号。 数据总线具有总线保持器特性。 可编程定时器。并行主机接口（HPl）。
第六页，共52页。
电源 可用IDLEl、IDLE2和IDLE3指令控制功耗，以工
作在省电方式。 可以控制关断CLKOUT输出信号。
第七页，共52页。
在片仿真接口 具 有 符 合 IEEEll49.1 标 准 的 在 片 仿 真 接 口
（JTAG）。 速度 单周期定点指令的执行时间为25/20/15/12.5/10-
第三十三页，共52页。
15～13
12 11 10 9
ARP
TC C OV OV
AB
8～0 DP
图2-9 状态寄存器ST0位结构
第三十四页，共52页。
表2-2 状态寄存器ST0
第三十五页，共52页。
15 14 13 12 11 10 9
8
7
6
5 4～
0
BR CP XF HM INT 0 OV SX C16 FR CM AS
1 3FFFH 1 4000H
Page1: 低16K
外部
Page1: 高48K
外部
2 0000H
2 3FFFH 2 4000H
Page2: 低16K
外部
Page2: 高48K
外部
... F 0000H
... F 3FFFH
... F 4000H
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条件存储指令。 从中断快速返回指令。
第五页，共52页。
在片外围电路（如图2-1所示） 软件可编程等待状态发生器。 可编程分区转换逻辑电路。 带有内部振荡器。 外部总线关断控制，以断开外部的数据总线、地
址总线和控制信号。 数据总线具有总线保持器特性。 可编程定时器。并行主机接口（HPl）。
第六页，共52页。
电源 可用IDLEl、IDLE2和IDLE3指令控制功耗，以工
作在省电方式。 可以控制关断CLKOUT输出信号。
第七页，共52页。
在片仿真接口 具 有 符 合 IEEEll49.1 标 准 的 在 片 仿 真 接 口
（JTAG）。 速度 单周期定点指令的执行时间为25/20/15/12.5/10-
第三十三页，共52页。
15～13
12 11 10 9
ARP
TC C OV OV
AB
8～0 DP
图2-9 状态寄存器ST0位结构
第三十四页，共52页。
表2-2 状态寄存器ST0
第三十五页，共52页。
15 14 13 12 11 10 9
8
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0
BR CP XF HM INT 0 OV SX C16 FR CM AS
1 3FFFH 1 4000H
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外部
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外部
2 0000H
2 3FFFH 2 4000H
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外部
... F 0000H
... F 3FFFH
... F 4000H
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DSP原理和应用课件
= 0.9999 6948 2421 875 对Q0同样如此.
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。
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。
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2、截尾：直接将小数部分去处；
例2-1，已知x=123.3,y=123.7,试分别对 x、y进行舍入和截尾处理。 对x进行舍入：round(x)=round(123.3)
trunc(123.3+0.5)=123
对x进行截尾：trunc(123.3)=123
对y进行舍入：round(y)=round(123.7)
浮点数与定点数的转换关系可表示为： 浮点数(x)转换为定点数(xq)： xq=(int)x*2Q 定点数(xq)转换为浮点数(x)： x=(float)xq*2-Q 如，浮点数 x=0.5，定标 Q＝15，则定 点数xq ＝0.5*2Q=16384；反之，一个用 Q＝15 表示的定点数16384，其浮点数 为16384×2-15＝16384/32768=0.5。
同样一个16位数，若小数点设定的位置
不同，它所表示的数也就不同。例如：
16进制数2000H＝8192，用Q0表示
16进制数2000H＝0.25，用Q15表示
从表3.1还可以看出，不同的Q所表示的数 不仅范围不同，而且精度也不相同。Q越大， 数值范围越小，但精度越高；相反，Q越小， 数值范围越大，但精度就越低。例如，Q0的 数值范围是-32768到+32767，其精度为1，而 Q15的数值范围为-1到0.9999695，精度为 1/32768 = 0.00003051。因此，对定点数而言， 数值范围与精度是一对矛盾，一个变量要想能 够表示比较大的数值范围，必须以牺牲精度为 代价；而想提高精度，则数的表示范围就相应 地减小。在实际的定点算法中，为了达到最佳 的性能，必须充分考虑到这一点。
trunc(123.7+0.5)=124
对y进行截尾：trunc(123.7)=123
对于DSP芯片的乘法运算，常需要用到舍 入处理方法。
设两个Q值均为15的16位有符号数进行乘法运 算，结果也采用Q15表示的16位数。 1、两数相乘，结果放在32位累加器中,Q=30； 2、将累加器中的数左移一位,Q=31； 3、为了将结果表示为16位，一种方法是直接 将低16位截尾，保留高16位，作为乘法结果。 另一种方法就是在截尾之前进行舍入处理。方 法就是在低16位数的最高位加1，然后将低16 位去除，将高16位作为结果。
第二章 DSP芯片本原理
DSP定点算术运算实现的基本原理
根据参与运算的数据格式来分，DSP 芯片有定点和浮点两大类。
TMS320C2000系列DSP芯片属于
定点芯片，因此参与运算的数据格式必
须采用定点格式，为了使大家能够理解
DSP芯片的运算方法，在这一章里我们
2.2 定点运算实现的基本原理
在编写DSP模拟算法时，为了方便，一般都 是采用高级语言来编写模拟程序。程序中 所用的变量一般既有整型数，又有浮点数。 例2-2 256点汉明窗计算 int i; float pi=3.14159; float hamwindow[256]; for(i=0;i<256;i++) hamwindow[i]=0.54-0.46*cos(2.0*pi*i/255);
十进制数表示范围
-1≤X≤0.9999695 -2≤X≤1.9999390 -4≤X≤3.9998779 -8≤X≤7.9997559 -16≤X≤15.9995117 -32≤X≤31.9990234
Q9
Q8 Q7
S6.9
S7.8 S8.7
-64≤X≤63.9980469
-128≤X≤127.9960938 -256≤X≤255.9921875
如：
二进制数0010000000000011b＝8195
二进制数1111111111111100b＝-4
对DSP芯片而言，参与数值运算的数 就是16位的整型数。但在许多情况下， 数学运算过程中的数不一定都是整数。 那么， DSP 芯片是如何处理小数的呢？ 应该说， DSP 芯片本身无能为力。那么 是不是说 DSP 芯片就不能处理各种小数 呢？当然不是。这其中的关键就是由我 们设计者来确定一个数的小数点处于 16 位中的哪一位。这就是数的定标。
为了避免这种情况发生，一般在 DSP芯片中可以设置溢出的保护功能。 设置了溢出功能后，当发生溢出时， DSP芯片自动将结果设置为最大值或 最小值。
2.1.3 舍入（rounding）及截尾（truncation） 一般对一个数进行取整处理，有以 下两种方法： 1、舍入：将该数加0.5后，再将小数部 分去处。
一起来学习DSP芯片运算的基础知识。
2.1 定标的基本概念
2.1.1 数的定标 在定点DSP芯片中，采用定点数进行数值 运算，其操作数一般采用整型数来表示。一个 整型数的最大表示范围取决于 DSP 芯片所给定 的字长，一般为16位或24位。显然，字长越长， 所能表示的数的范围越大，精度也越高。 DSP芯片的数以2的补码形式表示。每个16 位数用一个符号位来表示数的正负，0表示数值 为正，1则表示数值为负。其余15位表示数值的 大小。
通过设定小数点在16位数中的不
同位置，就可以表示不同大小和不同 精度的小数了。数的定标有Q表示法 和S表示法两种。下表列出了一个16 位数的16种Q表示、S表示及它们所能 表示的十进制数值范围。
Q表示
Q15 Q14 Q13 Q12 Q11 Q10
S表示
S0.15 S1.14 S2.13 S3.12 S4.11 S5.10
Q6
Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0
S9.6
S10.5 S11.4 S12.3 S13.2 S14.1 S15.0
-512≤X≤511.9804375
-1024≤X≤1023.96875 -2048≤X≤2047.9375 -4096≤X≤4095.875 -8192≤X≤8191.75 -16384≤X≤16383.5 -32768≤X≤32767
2.1.2 溢出及处理方法
溢出：由于定点数的表示范围是一定的， 因此在进行定点数的加法或减法运算时， 其结果就有可能超出数值的表示范围的 情况。 上溢：结果大于最大值。 下溢：结果小于最小值。
在定点运算时，必须考虑溢出的处理 方法。否则就有可能导致灾难性的后果。
如：两个16位的有符号位数x、y相加， 结果也用16位有符号数表示，假设 x=32766d=0111111111111110b; y=3d=0000000000000011b; x+y=32766+3=1000000000000001=-32767