数字信号处理dsp绪论a
2 绪论
4
信号描述方法
• I 数学描述 – 使用具体的数学表达式，把信号描述 为一个或若干个自变量的函数或序列 的形式。
时域 f (t ) sin( t )
x ( n) a nu ( n)
因此，常可将“信号”与 “函数”和“序列”等同 起来
频域
1 F ( j ) , F (s) 1 j
5
信号描述方法
• II 波形描述 – 按照函数随自变量的变化关系，把信 号的波形画出来。
Sa(t) 1
Sa (t )
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4 DSP的学科内容
离散时间线性时不变系统分析 离散时间信号时域及频域分析、离散付里 叶变换（DFT）理论。 信号的采集，包括A/D,D/A技术，抽样， 多率抽样，量化噪声理论等。 数字滤波技术 谱分析与快速付里叶变换（FFT），快速 卷积与相关算法。 自适应信号处理
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33
3 DSP的理论基础
• 数字信号处理的基本工具：微积分，概 率统计，随机过程，高等代数，数值分 析，近代代数，复杂函数。 • 数字信号处理的理论基础：离散线性变 换(LSI)系统理论，离散付里叶变换 (DFT)。
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3 DSP的理论基础
“数字信号处理”又成为一 些学科的理论基础：
在学科发展上，数字信号处理又和最 优控制，通信理论，故障诊断等紧紧相连 ，成为人工智能，模式识别，神经网络， 数字通信等新兴学科的理论基础。
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按照预定要求，在处理器中将信号 序列x(n)进行加工处理得到输出信号y(n).
《DSP原理及应用》电子教案全套课件
1.1 数字信号处理概述 1.2 数字信号处理器概述
1.1 数字信号处理概述
1.1.1 数字信号处理系统的构成 1.1.2 数字信号处理的实现 1.1.3 数字信号处理的特点
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1.1.1 数字信号处理系统的构成
图1-1 典型的数字信号处理系统
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1.1.2 数字信号处理的实现
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图2-1 TMS320C54x DSP的内部硬件组成框图2
2.2 TMS320C54x的总线结构
TMS320C54x DSP采用先进的哈佛结构并具有八 组总线，其独立的程序总线和数据总线允许同时 读取指令和操作数，实现高度的并行操作。 采用各自分开的数据总线分别用于读数据和写数 据，允许CPU在同一个机器周期内进行两次读操 作数和一次写操作数。独立的程序总线和数据总 线允许CPU同时访问程序指令和数据。
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存储器 64 K字程序存储器、64 K字数据存储器以及64 K 字 I/O 空间。在 C548、C549、C5402、C5410 和 C5420中程序存储器可以扩展。
指令系统 单指令重复和块指令重复操作。 块存储器传送指令。 32位长操作数指令。 同时读入两个或3个操作数的指令。 并行存储和并行加载的算术指令。 条件存储指DSP芯片的主要特点
1．哈佛结构 2．多总线结构 3．指令系统的流水线操作 4．专用的硬件乘法器 5．特殊的DSP指令 6．快速的指令周期 7．硬件配置强
时钟 取指 译码 取操作数 执行 N N-1 N-2 N-3 N+1 N N-1 N-2 N+2 N+1 N N-1 N+3 N+2 N+1 N
DSP-绪论
模拟 抗 混 叠
模拟
y(t)
三、数字信号处理的发展与应用
1965年 Cooley和Tukey提出了FFT算法 ("An algorithm for the machine calculation of complex Fourier series")
FFT问世作为开端，典型应用P4 1、由简单的运算走向复杂的运算
数字信号处理的重要性
• 从模拟到数字是信息技术革命的主要特征
• 我们实际生活在一个模拟的世界里，接触的信息都是模拟信 号，因为模拟信号难以获得、存储、放大、传输，所以我们 采用了数字技术来对模拟信号进行处理，这推动了DSP的发 展 ； • 信息化的基础是数字化，数字化的核心技术就是数字信号处 理，数字信号处理是数字化大厦的基石。
2、由低频走向高频
3、由一维走向多维 4、各种数字信号处理系统均几经更新换代
What is DSP Used For?
…And much more!
数字信号处理系统的实现
• 软件实现
• 硬件实现 • 片上系统（SOC, System on a Chip）
数字信号处理的软件实现
软件实现是用一台通用的数字计算机运行数字信 号处理程序。 其优点是经济，一机可以多用； 缺点是处理速度慢，这是由于通用数字计算机的 体系结构并不是为某一种特定算法而设计的。 在许多非实时的应用场合，可以采用软件实现方 法。
• • • • 相关课程 课时安排 考试方式 评分标准
教材
<数字信号处理> 吴镇扬，高等教育出版社，第二版， 2010
参考书
• A.V.奥本海姆，R.W.谢弗．离散时间信号处理． 第二版．刘树棠，黄建国译．西安：西安交通 大学出版社，2001 • 邓立新．数字信号处理学习辅导及习题详解． 北京：电子工业出版社，2005 • 许开宇．数字信号处理．电子工业出版社，2005
数字信号处理绪论
8、应用
DSP这一学科近二、三十年发展十分迅速，特别是FFT算法的出现 及大规模集成电路和计算机技术的快速发展，使DSP的应用领域不断 扩大。
应用领域有： 通信 雷达 地震预测 声纳 遥感 图像处理和模式识别 语音处理和识别 生物医学 自动控制 消费电子
雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。发 射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获 得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径 向速度）、方位、高度等信息。
时变系统
非平稳信号 非高斯信号 非线性信号
处理方法的发展： 自适应滤波 离散小波变换 高阶矩分析 信号盲处理 分形、混沌理论 目的：数学模型更加符合实际，或者降低对信号先验知识 的要求，充分利用观测信号中的一切有用信息，提高信息 利用率。
一阶矩就是随机变量的期望，二阶矩 就是随机变量平方的期望，以此可以类推 高阶的矩。
讲授内容
0.绪论--DSP的发展和应用 （1学时） 1.离散时间信号与系统 (3学时） 2.Z变换与离散时间傅里叶变换（DTFT）（4学时） 3.离散傅里叶变换(DFT) （6学时） 4.快速傅里叶变换（FFT）（6学时） 5.数字滤波器的基本结构（2学时） 6.IIR DF的设计(无限长单位脉冲响应数字滤波器的设 计)（5学时） 7.FIR DF 的设计(有限长单位脉冲响应数字滤波器的设 计)（5学时）
2、数字信号处理系统
以下所讨论的是模拟信号的数字信号处理系统.
模拟 前置预
滤波器 Xa(t) PrF
A/D 变换器 ADC
数字信号 处理器 DSP
D/A 变换器 DAC
模拟 模拟 滤波器 Ya(t) PoF
(1)前置滤波器
也称为抗混叠滤波器，将输入信号xa(t)中高 于某一频率(称折叠频率，等于抽样频率的 一半)的分量加以滤除。
西交大数字信号处理课件-0绪论
• 绪论 • 信号与系统 • 数字信号处理的基本原理 • 数字信号处理的实现方法 • 数字信号处理的发展趋势与展望
01
绪论
数字信号处理简介
数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是一门涉及多 学科的交叉学科，主要研究如何利用数 字方法对信号进行采集、变换、分析和
将Z平面上的复数映射回时域，得到原始的 离散信号。
离散时间系统的稳定性
系统对输入信号的响应是否随时间无限增 长的性质。
离散时间系统的因果性和稳定性 关系
因果性保证系统对过去和现在输入的响应 只影响未来输出，稳定性则保证系统对输 入的响应不会无限增长。
离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT）
傅里叶变换
将时域信号转换为频域信号，用于分析信号 的频域特性。
离散傅里叶变换（DFT）
对有限长度的离散信号进行傅里叶变换，得 到信号的频谱。
快速傅里叶变换（FFT）
高效计算DFT的算法，大幅度减少了计算量。
DFT和FFT的应用
频谱分析、滤波器设计、信号去噪等。
04
数字信号处理的实现方法
数字信号处理器的结构与特点
离散信号与系统
离散信号
在时间或数值上取样点的集合，通常由数字或符号表示。
离散系统
在离散时间点上对输入信号进行处理并产生输出信号的数学模型。
离散信号的特性
幅度、频率和相位。
离散系统的特性
线性、时不变性和因果性。
Z变换与离散时间系统
Z变换
逆Z变换
将离散信号映射到复平面上的数学工具， 用于分析信号的频域特性。
嵌入式应用
数字信号处理技术在嵌入式系 统中的应用越来越广泛，推动 了智能硬件的发展。
DSP-1解析
1
第1章 绪论
1.1 什么是DSP 1.2 DSP能做什么 1.3 我们将要学习的DSP 1.4 DSP系统的特点 1.5 DSP系统的设计思路
1.6 选择DSP芯片考虑的因素 1.7 DSP应用系统的开发工具 1.8 简单编程举例
2
1.1 什么是DSP
单片机 是一块集成芯片，在一块硅片上集 成了CPU、存储器、及各种输入输出 接口。
14
（ 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。
15
1.4 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10-5
16
数字系统
2.可靠性强
放大器A
信号
放大器B 计算机A
A、B结果 可能不同
A、B结果 果相同
信号
计算机B
只要误差不超过0、1判决电平
17
3.集成度高
DSP系统
30
5．DSP芯片的开发工具 在DSP系统的开发过程中，如果没有开 发工具的支持，要想开发一个复杂的 DSP 系统几乎是不可能的。功能强大的开发工 具，可使开发时间大大缩短。 6．DSP芯片的功耗 便携式的 DSP设备、手持设备、野外应 用的DSP设备等对功耗有特殊的要求。 7．其他因素 除了上述因素外，还要考虑到封装形 式、质量标准、供货情况、生命周期等。
《DSP技术与应用》期末复习资料
第1章绪论1. DSP的2种含义：(1). 数字信号处理理论：即数字信号处理（运算），它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。
(2). 数字信号处理器：是一种特别适用于进行数字信号处理运算的微处理器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理、运动控制算法。
2. 采用DSP芯片的数字控制系统具有的显著特点：1）实时性高；2）采样频率高，运算量大。
第2章TMS320x28x的结构1. 哈佛总线结构：程序/数据空间的写操作共用数据总线DWDB，两个操作不能同时进行；从程序空间读(PAB、PRDB)，从数据空间读(DRAB、DRDB)，向数据空间写(DWAB、DWDB)这3个操作可以同时进行。
哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。
可以减轻程序运行时的访存瓶颈。
2. F2812中有些寄存器的内容是受保护的，其目的是为了避免用户程序错误地改变这些寄存器的值。
当受保护后，允许CPU对该寄存器进行读操作，但任何写操作均被忽略。
如果寄存器是EALLOW保护的，在对该寄存器进行写操作前必须首先执行EALLOW 指令使能；而完成后执行EDIS指令则可以禁止写操作。
3. F2812的外部接口（XINTF）采用异步、非复用的扩展总线，与SCI、SPI的区别是什么？F2812的XINTF映射到5个独立的存储空间。
当访问相应的存储空间时，就会产生一个片选信号。
每个空间都可以独立地设置访问建立、有效和跟踪时间，同时还可以通过XREADY信号来与外设的访问速度和时序匹配。
不使用XREADY信号时，2SYSCLKOUT≤访问周期≤54SYSCLKOUT第3章系统控制、中断1. DSP内部时钟：CLKIN、SYSCLKOUT、HSPCLK、LSPCLK之间的关系，包括它们的最大值、默认值等.2. 高速外设（并口）：EVA，EVB，ADCHSPCLK＝SYSCLK/(1～14）75MHz复位后的缺省值为：SYSCLK/23. 低速外设（串口）：SCIA，SCIB，SPI，McBSpLSPCLK＝SYSCLK/(1～14）37.5MHz复位后的缺省值为：SYSCLK/44. CPU定时器和EV中通用定时器的区别？F281×器件上有3个32位CPU定时器（TIMER0/1/2）每个事件管理器包括通用定时器、比较器和PWM单元、捕获单元（CAP）与正交脉冲编码电路（QEP）EV定时器的特点：CPU定时器特点1）计数器字长16位；322）高速外设时钟作为内时钟输入；CPU时钟3）有外部时钟输入引脚（每个EV一个），可用作计数器；仅定时器4）比较寄存器可为QEP、CAP、PWM提供时间基准，触发特定的事件；5）如果不用PWM等功能，可用作通用定时器/计数器。
数字信号处理知识点总结
数字信号处理第0章绪论1.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。
2.DSP系统构成输入抗混叠滤波A/DDSP芯片D/A平滑滤波输出输入信号首先进行带限滤波和抽样，然后进行A/D（Analog to Digital）变换将信号变换成数字比特流。
根据奈奎斯特抽样定理，为保证信息不丢失，抽样频率至少必须是输入带限信号最高频率的2倍。
DSP芯片的输入是A/D变换后得到的以抽样形式表示的数字信号。
3.信号的形式（1）连续信号在连续的时间范围内有定义的信号。
连续--时间连续。
（2）离散信号在一些离散的瞬间才有定义的信号。
离散--时间离散。
4.数字信号处理主要包括如下几个部分（1）离散时间信号与系统的基本理论、信号的频谱分析（2）离散傅立叶变换、快速傅立叶变换（3）数字滤波器的设计第一章离散时间信号一、典型离散信号定义1.离散时间信号与数字信号时间为离散变量的信号称作离散时间信号；而时间和幅值都离散化的信号称作为数字信号。
2.序列离散时间信号－时间上不连续上的一个序列。
通常定义为一个序列值的集合{x(n)}，n 为整型数，x(n)表示序列中第n 个样值，{·}表示全部样本值的集合。
离散时间信号可以是通过采样得到的采样序列x(n)=x a (nT)，也可以不是采样信号得到。
二．常用离散信号1.单位抽样序列（也称单位冲激序列）)(n δ⎩⎨⎧≠==0,00,1)(n n n δδ(n):在n=0时取值为12.单位阶跃序列)(n u ,⎩⎨⎧<≥=0,00,1)(n n n u 3.矩形序列，⎩⎨⎧=-≤≤=其它n N n n R N ,010,1)(4.实指数序列,)()(n u a n x n =，a 为实数5.正弦型序列)sin()(φω+=n A n x 式中，ω为数字域频率，单位为弧度。
15On 1-10()0sin nω()t 0sin Ω16.复指数序列nj e n x )(0)(ωσ+=7.周期序列如果对所有n 存在一个最小的正整数N ，使下面等式成立：)()(N n x n x +=，则称x(n)为周期序列，最小周期为N 。
DSP原理及应用(C54X)
第一章绪论1.1 DSP的基本原理数字信号处理（简称DSP）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。
数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字的形式对信号进行分析、采集、合成、变换、滤波、估算、压缩、识别等加工处理，以便提取有用的信息并进行有效的传输与应用。
数字信号处理是以众多学科为理论基础,它所涉及的范围极其广泛。
如数学领域中的微积分、概率统计、随机过程、数字分析等都是数字信号处理的基础工具。
它与网络理论、信号与系统、控制理论、通信理论、故障诊断等密切相关。
DSP可以代表数字信号处理技术（Digital SignalProcessing）,也可以代表数字信号处理器（Digital Signal Processor）。
前者是理论和计算方法上的技术,后者是指实现这些技术的通用或专用可编程微处理器芯片。
数字信号处理包括两个方面的内容:1.法的研究 2．数字信号处理的实现数字信号处理（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。
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。
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。
dsp课程设计报告绪论
dsp课程设计报告绪论一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握数字信号处理的基本理论、方法和应用，培养学生运用数字信号处理技术解决实际问题的能力。
具体分为以下三个层面：1.知识目标：学生需要掌握数字信号处理的基本概念、理论体系和常用算法，包括离散时间信号处理、离散傅里叶变换、快速傅里叶变换、数字滤波器设计等。
2.技能目标：学生能够运用数字信号处理理论分析和解决实际问题，具备使用相关软件工具进行数字信号处理的能力，如MATLAB、Python等。
3.情感态度价值观目标：培养学生对数字信号处理学科的兴趣和热情，激发学生创新意识和团队合作精神，使学生在面对复杂问题时，能够运用所学知识为社会发展做出贡献。
二、教学内容根据教学目标，本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.数字信号处理基本概念：离散时间信号、离散时间系统、Z域变换等。
2.离散傅里叶变换：DFT的基本性质、计算方法、频谱分析等。
3.快速傅里叶变换：FFT的原理、计算方法、应用实例等。
4.数字滤波器设计：滤波器的基本类型、设计方法、频率响应分析等。
5.数字信号处理应用：噪声抑制、信号恢复、图像处理等。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学：1.讲授法：教师通过讲解、演示和案例分析，引导学生掌握数字信号处理的基本理论和方法。
2.讨论法：学生针对实际问题进行讨论，培养学生的思考能力和团队协作精神。
3.案例分析法：通过分析具体案例，使学生更好地理解数字信号处理技术的应用。
4.实验法：安排实验课程，让学生动手实践，提高实际操作能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统、全面的学习资料。
2.参考书：推荐学生阅读相关参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作课件、教学视频等多媒体资料，提高课堂教学效果。
4.实验设备：配置相应的实验设备，确保学生能够进行实际操作。
数字信号处理与DSP实现技术课后习题与参考答案
21世纪高等院校电子信息类规划教材安徽省高等学校“十二五”省级规划教材数字信号处理与DSP实现技术课后习题与参考答案主编：陈帅副主编：沈晓波淮南师范学院2015.11第1章绪论思考题1．什么是数字信号？2．什么是数字信号处理？3．数字信号处理系统的实现方法有哪些？4．数字信号处理有哪些应用？5．数字信号处理包含哪些内容？6．数字信号处理的特点是什么？第1章绪论参考答案1．时间和幅度都离散的信号称为数字信号，即信号的时间取离散的值，幅度也取离散的值。
2．数字信号处理是指在数字领域进行数字信号的加工（变换、运算等），即输入是数字信号，采用数字信号处理方法进行处理，输出仍然是数字信号。
3．数字信号处理系统的实现方法有①通用软件方法实现系统；②专用加速处理机方法；③软硬件结合的嵌入式处理方法；④硬件方法。
4．数字信号处理在通信、计算机网络、雷达、自动控制、地球物理、声学、天文、生物医学、消费电子产品等各个领域均有应用，是信息产业的核心技术之一。
比如信源编码、信道编码、多路复用、数据压缩，数字语音、汽车多媒体、MP3/MP4/MP5、数字扫面仪、数字电视机顶盒、医院监视系统、生物指纹系统等。
5．数字信号处理主要包含以下几个方面的内容①离散线性时不变系统理论。
包括时域、频域、各种变换域。
②频谱分析。
FFT谱分析方法及统计分析方法，也包括有限字长效应谱分析。
③数字滤波器设计及滤波过程的实现（包括有限字长效应）。
④时频-信号分析（短时傅氏变换），小波变换，时-频能量分布。
⑤多维信号处理（压缩与编码及其在多煤体中的应用）。
⑥非线性信号处理。
⑦随机信号处理。
⑧模式识别人工神经网络。
⑨信号处理单片机(DSP)及各种专用芯片(ASIC)，信号处理系统实现。
6．数字信号处理主要具有4个方面优点：①数字信号精度高；②数字信号处理灵活性强；③数字信号处理可实现模拟信号难以实现的特性；④数字信号处理可以实现多维信号处理。
数字信号处理主要存在3个方面缺点：①需要模拟接口等增加了系统复杂性；②由于取样定理的约束其应用的频率受到限制；③功耗大。
数字信号处理--较完整的介绍
4.利用特殊用途的DSP芯片
• 市场上推出专门用于FFT,FIR滤波器，卷积、 相关等专用数字芯片。 • 如：BB公司：DF17XX系列 • MAXIM公司：MAXIM27X ,MAXIM28X • National公司：National-SEMI系列：MF系列。 • 其软件算法已在芯片内部用硬件电路实现，使 用者只需给出输入数据，可在输出端直接得到 数据。
7.二维与多维处理
• 利用庞大的存储单元，可以存储一帧或 数帧图象信号，实现二维甚至多维信号 包括二维或多维滤波，二维及多维谱分 析等。
8.局限性
• 数字系统的速度还不算高，因而不能处 理很高频率的信号。(因为抽样频率要满 足奈奎斯特准则定理) • 另外，数字系统的设计和结构复杂，价 格较高，对一些要求不高的应用来说， 还不宜使用。
1.信号(复习)
• 信号是一种物理体现。在信号处理领域中， 信号被定义为一个随机变化的物理量。 • 例如：为了便于处理，通常都使用传感器 把这些真实世界的物理信号------>电信号， 经处理的电信号--->传感器--->真实世界的 物理信号。 如现实生活中最常见的传感器是话筒、扬声 器 话筒(将声压变化)--->电压信号-->空气压力信 号(扬声器)
4.信号处理
• • • • • 滤波 变换 压缩 估计 识别
二、数字信号处理的学科概貌
1.数字信号处理开端
• 在国际上一般把1965年由Cooley-Turkey 提出快速付里叶变换(FFT)的问世，作为 数字信号处理这一学科的开端。 • 而它的历史可以追溯到17世纪--18世纪， 也即牛顿和高斯的时代。
第三节 数据信号处理的特点
• • • • • • • •
数字信号处理分析和处理方法教程
(2)A/D变换器
• 由模拟信号产生一个二进制流。 • 在A/D变换器中每隔T秒(抽样周期)取出
一次xa(t)的幅度，抽样后的信号称为离散 信号。
(3)数字信号处理器(DSP)
• 按照预定要求，在处理器中将信号序列 x(n)进行加工处理得到输出信号y(n).
(4)D/A变换器
• 由一个二进制流产生一个阶梯波形，是 形成模拟信号的第一步。
• 在学科发展上，数字信号处理又和最优 控制，通信理论，故障诊断等紧紧相连， 成为人工智能，模式识别，神经网络， 数字通信等新兴学科的理论基础。
4.数字信号处理基本学科分支
• 数字信号滤波 分为经典滤波和现代滤波。经典滤波为本
科阶段学。主要为FIR 和IIR滤波器 • 数字信号频谱分析 FFT进行谱分析 统计频谱分析
• 而它的历史可以追溯到17世纪--18世纪， 也即牛顿和高斯的时代。
2.数字信号处理领域的理论基础
• 数字信号处理的基本工具：微积分，概 率统计，随机过程，高等代数，数值分 析，近代代数，复杂函数。
• 数字信号处理的理论基础：离散线性变 换(LSI)系统理论，离散付里叶变换(DFT)。
3.“数字信号处理”又成为一些 学科的理论基础
(5)后置滤波器
• 把阶梯波形平滑成预期的模拟信号。 • 以滤除掉不需要的高频分量，生成所需
的模拟信号ya(t).
第二节
数字信号处理的 实现
数字信号处理实现方法
• 1.采用大、中小型计算机和微机。 • 2.用单片机。 • 3.利用通用DSP芯片 • 4.利用特殊用途的DSP芯片
1.采用大、中小型计算机和微 机
• 例如：为了便于处理，通常都使用传感器 把这些真实世界的物理信号------>电信号， 经处理的电信号--->传感器--->真实世界的 物理信号。
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课后习题答案
K_FIR_BFFR .set 80 K_FIR_INDEX .set 1 K_FRAME_SIZE .set 256 stack_len .set 100 stack .usect "STACK",stack_len FIR_DP .usect "fir_vars",0 d_filin .usect "fir_vars",1 d_filout .usect "fir_vars",1 fir_coff_table .usect "fir_coff",K_FIR_BFFR d_data_buffer .usect "fir_bfr",K_FIR_BFFR ; buffer size for the filter FIR_Dinbuf .usect "fir_dinbuf",K_FRAME_SIZE FIR_Doutbuf .usect "fir_doutbuf",K_FRAME_SIZE .asg AR0, FIR_INDEX_P .asg AR4,FIR_DATA_P .asg AR5,FIR_COFF_P .asg AR6,INBUF_P .asg AR7,OUTBUF_P .copy "FIRInput.inc" .copy "FIRCoef.inc" .text _c_int00: ssbx INTM ; INTM=1，禁止所有可屏蔽中断 ssbx FRCT ;-------------------------------------------------------------------stm #0, CLKMD ; 切换 CPU 内部 PLL 到分频模式 Clk_Status: ldm CLKMD, A and #01b, A bc Clk_Status, ANEQ ;检查是否已经切换到分频模式？ stm #0x07ff,CLKMD ;设置 DSP 时钟 16.384MHZ ;-------------------------------------------------------------------nop stm #0x3FF2,PMST stm stm stm stm #0x7FFF,SWWSR #0xF800,BSCR #0x0000, IMR ; 禁止所有可屏蔽中断 #0xFFFF, IFR ; 清VDM 86H, AR4 运行以上程序后，(80H)、 （84H） 、*AR3 和 AR4 的值分别等于多少？ 解：(80H)=50H，(84H)=50H，*AR3=50H，AR4=50H 2、已知，(80H)=20H、 （81H）=30H。 LD #0，DP LD 80H，16，B ADD 81H，B 运行以上程序，B 等于多少？ 答： （B）=00 0000 0000H 3、阅读以下程序，分别写出运行结果。 .bss x,4 .data table:.word 4,8,16,32 …… STM #x,AR1 RPT #2 MVPD table,*AR1+ 解：数据表 table 中的常量 4 传送到以变量 x 的地址为地址的存储单元中；数据表 table 中 的常量 8 传送到以变量 x+1 的地址为地址的存储单元中；数据表 table 中的常量 16 传送到 以变量 x+2 的地址为地址的存储单元中； .bss x,4 .data table: .word 4,8,16,32 …… STM #x,AR1 RPT #2 MVPD table,*+AR2 解：数据表 table 中的常量 4 传送到以变量 x+1 的地址为地址的存储单元中；数据表 table 中的常量 8 传送到以变量 x+2 的地址为地址的存储单元中；数据表 table 中的常量 16 传送 到以变量 x+3 的地址为地址的存储单元中； 第四章 汇编语言程序的开发工具及 CCS 集成开发环境 1、软件开发环境有哪几种?在非集成开发环境中,软件开发常采用哪些部分? 答：可以在两种开发环境中进行 C54X 的开发：非集成的开发环境和集成的开发环境。在非 集成开发环境中，软件开发常采用：编辑、汇编、链接、调试等部分。 2、链接器对段是如何处理的? 答： 链接器将一个或多个 COFF 目标文件中的各种段作为链接器的输入段， 经过链接后在一 个可执行的 COFF 输出模块中建立各个输出段， 通过情况下是将不同目标文件中的同名段进 行合并，并为各个输出段分配进具体的存储器中。 3、链接器能完成什么工作?链接器命令文件中,MEMORY 命令和 SECTIONS 命令的任务是 什么? 答：链接器将各个目标文件合并起来，并完成如下工作： （1）将各个段配置到目标系统的存储器。
1DSP概述详解
三者各有所长，技术的发展使得DSP、通用计算机、单片 机相互借鉴对方的优点，互相取长补短。 现在，PC机及部分单片机内部都有硬件乘法器 单片机内部也有了通用计算机和DSP内部才有的流水线作 业（但规模小些） 而DSP内部也有了一定规模的高速缓存。
有的DSP内部集成了高速运行的的DSP内核及控制功能丰 富的嵌入式处理器内核。
0.2 DSP与通用计算机、单片机的区别
数字信号处理的运算特点：乘/加，及反复相乘求和（乘积累加）
早期的计算机或微处理器的内部乘法运算是靠加法器反复移 位相加实现的，需要数十个时钟周期。
而DSP设置了硬件乘法/累加器，能在单个指令周期内完成乘 /加运算。 为满足FFT、卷积等数字信号处理的特殊要求，目前DSP大 多在指令系统中设置了“循环寻址”及“位倒序”寻址指令 和其他特殊指令，使得寻址、排序的速度大大提高。
所以，DSP在内部功能单元并行、多DSP核并行、多总线、 功耗小方面尤为突出； 通用计算机（PC机）、单片机不适于用在高速数字信号处 理领域中。
通用计算机（PC机）：在大容量内存、大规模多级高速缓 存、极高的主频和复杂的管理调度算法方面表现优势明显。
例如，奔腾PC机，目前主频已达3.2GHz，主内存2GB以 上。 它将许多大中型计算机上出现的技术应用到了芯片内部。 采用: (1)超标量流水线结构 (2)层次化多级高速缓存 (3)实现动态执行技术和分支预测功能，大大提高指令运 行的并行度，使奔腾PC机的运行速度大大提高。
例如，内部集成有TI公司的C54xCPU内核和ARM公司的 ARM7TDMIE内核的DSP，既具有高速的数据处理能力， 又有各种类型的外设接口和位控能力，大大拓宽DSP在控 制领域的应用。
美国Cygnal公司的C8051F020 8位单片机，内部采用流 水线结构，大部分指令的完成时间为1或2个时钟周期， 峰值处理能力为25MIPS。片上集成有8通道A/D，两路 D/A，两路电压比较器，内置温度传感器、定时器、可 编程数字交叉开关和64个通用I/O口、电源监测、看门 狗、多种类型的串行总线（两个UART、SPI等）。