实时数字信号处理绪论
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• 新型数字信号处理器在实现复杂音视频媒体处理算法基础 上，提供了完成事务管理的控制功能
– 嵌入式媒体处理芯片 – 对称多核媒体处理器
• ADSP-BF561，对称双核嵌入式媒体处理器 • 实现更加复杂的计算和灵活的控制，更加有效的应用模式
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数字信号处理基本概念
• 世界上有各种各样需要研究的信号。 • 人们用感知认识世界、获取信息。 • 人们通过各种手段改变世界。 • 数字信号处理（Digital Signal Processing，DSP）
– 5）运行调试阶段。各个环节的配合对整体系统实时性的影响，以 及噪声、环境变化对稳定性的影响。重新设计、修改算法。
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数字信号处理器基本概念
• 一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，或者 说主要是为快速实现各种数字信号处理算法而设计的。
• 目前，DSP芯片已广泛应用
• 第一颗DSP芯片，1978年AMI公司发布的S2811
• ADI
– 16位的定点DSP产品ADSP-21xx系列、Blackfin ADSP-215xx系 列
– 32位的浮点DSP产品SHARC系列、TigerSHARC系列 – 混合信号处理DSP产品ADSP-2199X系列 – 嵌入式电机控制DSP产品ADMC系列等
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数字信号处理器基本概念
– 3）系统设计阶段。根据算法运算量、运算精度、接口、系统成本、 功耗等选择硬件并设计。根据算法和所选择的器件编写程序，一 般采用高级语言和汇编语言混合编程。
– 4）系统调试阶段。硬件调试一般采用硬件仿真器、示波器、逻辑 分析仪等进行。软件调试一般要借助于开发工具，如软件模拟器、 开发系统等。算法调试一般采用比较法，与高级语言算法模拟结 果的输出进行比较。
• 1979，Intel，商用可编程器件2920
– 是DSP芯片的一个主要里程碑 – 但上述两种芯片内部都没有单周期乘法器
• 1980，NEC，uPD7720，第一个具有乘法器的商用DSP 芯片。
• TI TMS320系列、ADI ADSP系列、Motolora的MC系列、 AT&T的DSPX系列、Zoran的ZR系列、Inmos的IMSA系 列、NEC的PD系列等。
– 1）接口方便，符合工业标准的数字系统或设备在设计上都考虑了 兼容性
– 2）编程方便，数字器件一般具有可编程性 – 3）稳定性好，数字系统受环境温度以及噪声的影响较小 – 4）精度高，数字器件一般可实现16-bit、24-bit、32-bit数据，甚
至更高
– 5）可重复性好，数字系统基本上不受元器件参数变化的影响 – 6）集成方便，数字系统中的数字部件一般都有高度规范性
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数字信号处理器基本概念
• TI
– 第一代DSP芯片TMS32010及系列产品 – 第二代DSP芯片TMS32020、TMS320C25/C26/C28等 – 第三代DSP芯片TMS320C30/C31/C32等 – 第四代DSP芯片TMS320C40/C44等 – 第五代DSP芯片TMS320C5X/C54X等 – 第六代DSP芯片TMS320C62X/C67X等
– 用差分方程描述的系统的响应计算。 – 信号互相关函数计算 – 离散傅立叶变换（DFT） – 离散余弦变换（DCT）
• 循环
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5
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6
数字信号处理实现方法
• 理论、实现、应用 • 1822年傅立叶级数理论 • 研究各种应用算法和快速算法 • 1965年快速傅立叶变换（FFT） • 数字信号处理的实现方法经历了一个较长的发展过程。 • 1982，TI TMS320C10 • 数字信号处理的实现方法
• 数字系统的突出优点使其得到了广泛Βιβλιοθήκη Baidu用。
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数字信号处理系统及特点
• 设计的一般过程
– 事前准备阶段。确定系统性能指标、信号处理的各种具体要求。
– 2）算法模拟阶段。一个关键是要研究有效算法，高级语言验证。 例如，视频压缩算法要考虑到编码速率和编码质量，不同应用有 不同要求，因为二者具有矛盾性。
16位定点 16位定点 16位定点 16位定点 16位定点 16位定点 16位定点 16位定点 16位定点 16位定点 16位定点 16位定点 16位定点 16位定点 16位定点
处理能力
片内存储器 （程序+数据）
电源电压 （V）
600MMACS 154K
1.5
600MMACS 58K
实时数字信号处理
绪论
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1
• 数字信号处理是一门发展迅速的重要学科，涉及面越来越 广泛，理论越来越深入，算法越来越复杂。
• 数字信号处理器是实现数字信号处理的首选器件，其体系 结构在设计上考虑了数字信号处理一般算法的特点。
• 音视频媒体处理应用普及，以及对操作控制方面的要求， 产生了将计算和控制有机融合在一个芯片上的趋势。
是20世纪60年代前后发展起来的一门新兴学科。 • 现代信号处理理论
– 涉及到非常复杂的算法和大量的计算 – 增加了实时处理难度 – 分布式、并行计算 – 并行计算机系统 、DSP芯片的阵列处理系统 – 通用计算机和DSP都朝着多核发展
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数字信号处理算法基本特点
• 乘累加（MAC）
– 根据线性时不变离散时间系统的单位脉冲响应， 系统响应可采用卷积和来计算。
系列
型号
类型
Blackfin ADSP-21xx
ADSP-21535P ADSP-21532S ADSP-2191M ADSP-2195M ADSP-2196M ADSP-2188N ADSP-2189N ADSP-2187N ADSP-2185N ADSP-2186N ADSP-2184N ADSP-2188M ADSP-2189M ADSP-2185M ADSP-2186M
– 1）通用计算机上软件实现。 – 2）通用计算机系统中专用加速处理机实现。 – 3）专用DSP芯片实现。 – 4）通用单片机实现。 – 5）FPGA实现。 – 6）通用可编程DSP实现。
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7
数字信号处理系统及特点
输入
抗混 叠滤 波器
数字
A/D
处理
D/A
器件
平滑 滤波
输出
• 数字系统有如下优点：
– 嵌入式媒体处理芯片 – 对称多核媒体处理器
• ADSP-BF561，对称双核嵌入式媒体处理器 • 实现更加复杂的计算和灵活的控制，更加有效的应用模式
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数字信号处理基本概念
• 世界上有各种各样需要研究的信号。 • 人们用感知认识世界、获取信息。 • 人们通过各种手段改变世界。 • 数字信号处理（Digital Signal Processing，DSP）
– 5）运行调试阶段。各个环节的配合对整体系统实时性的影响，以 及噪声、环境变化对稳定性的影响。重新设计、修改算法。
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数字信号处理器基本概念
• 一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，或者 说主要是为快速实现各种数字信号处理算法而设计的。
• 目前，DSP芯片已广泛应用
• 第一颗DSP芯片，1978年AMI公司发布的S2811
• ADI
– 16位的定点DSP产品ADSP-21xx系列、Blackfin ADSP-215xx系 列
– 32位的浮点DSP产品SHARC系列、TigerSHARC系列 – 混合信号处理DSP产品ADSP-2199X系列 – 嵌入式电机控制DSP产品ADMC系列等
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数字信号处理器基本概念
– 3）系统设计阶段。根据算法运算量、运算精度、接口、系统成本、 功耗等选择硬件并设计。根据算法和所选择的器件编写程序，一 般采用高级语言和汇编语言混合编程。
– 4）系统调试阶段。硬件调试一般采用硬件仿真器、示波器、逻辑 分析仪等进行。软件调试一般要借助于开发工具，如软件模拟器、 开发系统等。算法调试一般采用比较法，与高级语言算法模拟结 果的输出进行比较。
• 1979，Intel，商用可编程器件2920
– 是DSP芯片的一个主要里程碑 – 但上述两种芯片内部都没有单周期乘法器
• 1980，NEC，uPD7720，第一个具有乘法器的商用DSP 芯片。
• TI TMS320系列、ADI ADSP系列、Motolora的MC系列、 AT&T的DSPX系列、Zoran的ZR系列、Inmos的IMSA系 列、NEC的PD系列等。
– 1）接口方便，符合工业标准的数字系统或设备在设计上都考虑了 兼容性
– 2）编程方便，数字器件一般具有可编程性 – 3）稳定性好，数字系统受环境温度以及噪声的影响较小 – 4）精度高，数字器件一般可实现16-bit、24-bit、32-bit数据，甚
至更高
– 5）可重复性好，数字系统基本上不受元器件参数变化的影响 – 6）集成方便，数字系统中的数字部件一般都有高度规范性
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数字信号处理器基本概念
• TI
– 第一代DSP芯片TMS32010及系列产品 – 第二代DSP芯片TMS32020、TMS320C25/C26/C28等 – 第三代DSP芯片TMS320C30/C31/C32等 – 第四代DSP芯片TMS320C40/C44等 – 第五代DSP芯片TMS320C5X/C54X等 – 第六代DSP芯片TMS320C62X/C67X等
– 用差分方程描述的系统的响应计算。 – 信号互相关函数计算 – 离散傅立叶变换（DFT） – 离散余弦变换（DCT）
• 循环
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数字信号处理实现方法
• 理论、实现、应用 • 1822年傅立叶级数理论 • 研究各种应用算法和快速算法 • 1965年快速傅立叶变换（FFT） • 数字信号处理的实现方法经历了一个较长的发展过程。 • 1982，TI TMS320C10 • 数字信号处理的实现方法
• 数字系统的突出优点使其得到了广泛Βιβλιοθήκη Baidu用。
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数字信号处理系统及特点
• 设计的一般过程
– 事前准备阶段。确定系统性能指标、信号处理的各种具体要求。
– 2）算法模拟阶段。一个关键是要研究有效算法，高级语言验证。 例如，视频压缩算法要考虑到编码速率和编码质量，不同应用有 不同要求，因为二者具有矛盾性。
16位定点 16位定点 16位定点 16位定点 16位定点 16位定点 16位定点 16位定点 16位定点 16位定点 16位定点 16位定点 16位定点 16位定点 16位定点
处理能力
片内存储器 （程序+数据）
电源电压 （V）
600MMACS 154K
1.5
600MMACS 58K
实时数字信号处理
绪论
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• 数字信号处理是一门发展迅速的重要学科，涉及面越来越 广泛，理论越来越深入，算法越来越复杂。
• 数字信号处理器是实现数字信号处理的首选器件，其体系 结构在设计上考虑了数字信号处理一般算法的特点。
• 音视频媒体处理应用普及，以及对操作控制方面的要求， 产生了将计算和控制有机融合在一个芯片上的趋势。
是20世纪60年代前后发展起来的一门新兴学科。 • 现代信号处理理论
– 涉及到非常复杂的算法和大量的计算 – 增加了实时处理难度 – 分布式、并行计算 – 并行计算机系统 、DSP芯片的阵列处理系统 – 通用计算机和DSP都朝着多核发展
可编辑ppt
3
数字信号处理算法基本特点
• 乘累加（MAC）
– 根据线性时不变离散时间系统的单位脉冲响应， 系统响应可采用卷积和来计算。
系列
型号
类型
Blackfin ADSP-21xx
ADSP-21535P ADSP-21532S ADSP-2191M ADSP-2195M ADSP-2196M ADSP-2188N ADSP-2189N ADSP-2187N ADSP-2185N ADSP-2186N ADSP-2184N ADSP-2188M ADSP-2189M ADSP-2185M ADSP-2186M
– 1）通用计算机上软件实现。 – 2）通用计算机系统中专用加速处理机实现。 – 3）专用DSP芯片实现。 – 4）通用单片机实现。 – 5）FPGA实现。 – 6）通用可编程DSP实现。
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数字信号处理系统及特点
输入
抗混 叠滤 波器
数字
A/D
处理
D/A
器件
平滑 滤波
输出
• 数字系统有如下优点：