《DSP器件及应用》绪论解读
DSP(数字信号处理器)原理及应用绪论
4.生活
…
2
主要内容
第01章 绪论 第02章 CCS软件应用基础 第03章 C/C++程序编写基础 第04章 TMS320X28xx系列DSP综述 第05章 双供电DSP电源设计 第06章 TMS320F2812的时钟及看门狗 第07章 可编程数字量通用I/0 第08章 中断系统及其应用 第09章 事件管理器及其应用 第10章 SPI接口及其应用 第11章 eCAN总线及其应用 第12章 SCI接口应用 第13章 A/D转换单元 第14章 存储器应用及Boot引导模式 第15章 交、直流电机的DSP控制 第16章 电力电子系统的DSP控制 第17章 DSP与Matlab联合应用 第18章 DSP2812指令系统
架构方式： 单片机＋逻辑电路 单片机＋CPLD DSP＋CPLD 单片机＋DSP＋CPLD FPGA＋DSP ASIC SOIC
15
基础知识：µ C--总线结构 P/µ
2种基本的总线结构: Von Neumann- 冯.诺依曼 Harvard – 哈弗 Von Neumann: 数据、代码共享内存空间 数据、代码共享内存总线 Example: Intel‘s x86 Pentium Processor family Harvard: 数据、代码独立存储空间 数据、代码独立存储总线 Example: TMS320F系列DSP
22
流水线
流水线深度从2~6级不等
多个指令重叠进行，理想情况下，K 段流水能
在 K+N-1个周期内，处理 N 条指令
23
多级流水线
24
专用的硬件乘法器
在通用的微处理器中，乘法指令是由一
《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。
dsp技术原理及应用
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主要特点续
⑷图形/图像：二位/三维图形处理、图像压缩与传输、图像增强、 动画、机器人视觉等。
⑸军事：保密通信、雷达处理、声纳处理、导航、导弹制导等。
⑹仪器仪表：频谱分析、函数发生、锁相环、地震处理等。
⑺自动控制：引擎控制、声控、自动驾驶、机器人控制、磁盘控制 等。
⑻医疗：助听、超声设备、诊断工具、病人监护等。
⑼家用电器：高保真音响、音乐合成、音调控制、玩具与游戏、数 字电话/电视等。
DSP/多核处理器主要的生产厂家
• TI (德仪)：/ • ADI: / • Agere: / • Freescale: / • ST(意法半导体) : • Lucent(朗讯)：/ • Analog Device(模拟器件)： • Motorola:/ • Samsung：/ • Microchip: / • Intel: / • AMD: /
平滑滤波
Y(t)
抗混叠滤波器将输入信号X(t)中比主要频率高的信号分量滤除， 避免产生信号频谱的混叠现象。
A/D——将输入的模拟信号转换为DSP芯片可接收的数字信号。
DSP芯片——对A/D输出的信号进行某种形式的数字处理。
D/A——经过DSP芯片处理的数字样值经D/A转换为模拟量，然 后进行平滑滤波得到连续的模拟信号。
⑻硬件配置强
新一代DSP的接口功能愈来愈强，片内具有定时器、串行口、主机 接口(HPI)、DMA控制器、软件控制的等待状态产生器、锁相环时 钟产生器、A/D转换以及实现在片仿真符合IEEE 1149.1标准的测试 仿真接口，使系统设计更易于完成。另外，许多DSP芯片都可以工 作在省电方式，大大降低了系统功耗。
《DSP器件及应用》-绪论
0.3.3 PC、MCU、DSP性能对比
微机（PC）、单片机（MCU）、DSP均
属微型计算机（Micro-Computer）范畴， 各自特点不同，使用法范围也差别很大。
微机
一般指个人计算机（Personal
Computer），是一种通用设备，适合于 科学计算、事务管理、图形图像显示、 网络互连等各种处理，也可兼作多媒体 设备，还可组成机群处理系统，具有很 好的人机对话界面。
DSP采用重复使用硬件的技术
如多套总线和多个运算单元等，这给
DSP的并行操作创造条件，并行的运算 和并行的吞吐使速度成倍增加。
DSP使用众多性能优良 的片内外设资源
如模数接口、中断控制器、 DMA 控制器、
PWM 接口、事件捕获器， CAN 总线， RAM和ROM/FLASH等，这使DSP可工作 于单片模式，其性能、速度、体积、功耗 等明显优化。且单独的 DMA 总线及其控 制器，在不影响或极小影响DSP处理速度 的情况下，作并行的数据传送，这为DSP 多片应用提供了方便。
运算单元
CPU （ALU、 MMX单 元）、数学 协处理器
ALU
微机、单片机、 DSP 比较2
指标 微机 单片机 DSP
超标量流水 顺序执行 流水线（单周 指令执行 线（复杂或 （复杂或精 期、复杂或精 精简指令集） 简指令集） 简指令集）
速度
片内资源
高
CACHE
低
信号处理最高
在片外设、 CACHE、在片 SRAM 外设、SRAM
独立的DMA总线和控制器
有一组或多组独立的DMA总线，与CPU的程 序、数据总线并行工作，在不影响CPU工 作的条件下,DMA速度目前已达到 800M理器的CPU由ALU和CU组成，其
DSP(知识点+思考题)
DSP复习要点第一章绪论1、数的定标：Qn表示。
例如：16进制数2000H=8192，用Q0表示16进制数2000H=0.25，用Q15表示2、‟C54x小数的表示方法：采用2的补码小数；．word 32768 *707／10003、定点算术运算：乘法：解决冗余符号位的办法是在程序中设定状态寄存器STl中的FRCT位为1，让相乘的结果自动左移1位。
第二章CPU结构和存储器设置一、思考题：1、C54x DSP的总线结构有哪些特点？答:TMS320C54x的结构是围绕8组16bit总线建立的。
（1）、一组程序总线(PB)：传送从程序存储器的指令代码和立即数。
（2）、三组数据总线(CB，DB和EB)：连接各种元器件，（3）、四组地址总线（PAB，CAB，DAB和EAB)传送执行指令所需要的地址。
2、C54x DSP的CPU包括哪些单元？答:'C54X 芯片的CPU包括:（1）、40bit的算术逻辑单元（2）、累加器A和B（3）、桶形移位寄存器（4）、乘法器/加法器单元（5）、比较选择和存储单元（6）、指数编码器（7）、CPU状态和控制寄存器（8）、寻址单元。
1）、累加器A和B分为三部分：保护位、高位字、地位字。
保护位保存多余高位，防止溢出。
2）、桶形移位寄存器：将输入数据进行0~31bits的左移（正值）和0~15bits的右移（负值）3）、乘法器/加法器单元：能够在一个周期内完成一次17*17bit的乘法和一次40位的加法4）、比较选择和存储单元：用维比特算法设计的进行加法/比较/选择运算。
5）、CPU状态和控制寄存器：状态寄存器ST0和ST1，由置位指令SSBX和复位指令RSBX控制、处理器模式状态寄存器PMST2-3、简述’C54x DSP的ST1，ST0，PMST的主要功能。
答：’C54x DSP的ST1，ST0，PMST的主要功能是用于设置和查看CPU的工作状态。
•ST0主要反映处理器的寻址要求和计算机的运行状态。
DSP原理与应用-课件
第6章 TMS320C54x片内外设
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走走信信息息路路 读读北北邮邮书书
《 DSP原理与应用》课件
第1章 绪论
第2章 TMS320C54x硬件系统
第3章 TMS320C54x指令系5统.1 CCS主要功能 5.2 CCS的安装和设置
第4章 TMS320C54x的软件5开.3发CCS的使用
《 DSP原理与应用》课件
第1章 绪论 第2章 TMS320C54x硬件系统 第3章 TMS320C54x指令系统 第4章 TMS320C54x的软件开发
第5章 CCS集成开发软件 第6章 TMS320C54x片内外设
走走信信息息路路 读读北北邮邮书书
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《 DSP原理与应用》课件
1.2.1 DSP芯片的特点 1.2.2 与CPU、MCU、FPGA/CPLD的比较 1.2.3 DSP产品简介
走信息路 读北邮书
本书的 封面
1.1
数字信号处理概述
数字信号处理概述
DSP可以代表数字信号处理技术（Digital Signal Processing），也 可以代表数字信号处理器（Digital Signal Processor
第1章 绪论
第2章 TMS320C54x硬件系统
1.1 数字信号处理概述 1.2 可编程DSP芯片 1.3 DSP芯片的发展及应用
第3章 TMS320C54x指令系统 第4章 TMS320C54x的软件开发 第5章 CCS集成开发软件
第6章 TMS320C54x片内外设
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FPGA/CPLD进行各种数字信号处理混合功能实现就不如 DSP，进行复杂运算如解方程或浮点数据处理也不行
DSP技术及应用习题答案
《DSP技术及应用》习题答案第1章绪论1.1 DSP的概念是什么？本书说指的DSP是什么?答：DSP有两个概念。
一是数字信号处理（Digital Signal Processing），指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；二是数字信号处理器（Digital Signal Processor）,指是一种特别适合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算法。
本书中的DSP主要指后者,讲述数字信号处理器的应用。
1.2 什么是哈佛结构和冯•诺伊曼结构？它们有什么区别？答：(1）冯·诺伊曼（Von Neuman)结构该结构采用单存储空间,即程序指令和数据共用一个存储空间，使用单一的地址和数据总线，取指令和取操作数都是通过一条总线分时进行.当进行高速运算时，不但不能同时进行取指令和取操作数,而且还会造成数据传输通道的瓶颈现象，其工作速度较慢。
(2）哈佛(Harvard）结构该结构采用双存储空间，程序存储器和数据存储器分开,有各自独立的程序总线和数据总线，可独立编址和独立访问，可对程序和数据进行独立传输，使取指令操作、指令执行操作、数据吞吐并行完成,大大地提高了数据处理能力和指令的执行速度，非常适合于实时的数字信号处理.1.3 已知一个16进制数3000H,若该数分别用Q0、Q5、Q15表示，试计算该数的大小.答：3000H=12288。
若用Q0表示，则该数就是12288；若用Q5表示，则该数就是12288＊2—5=384；若用Q15表示，则该数就是12288＊2—15=0。
3751。
4 若某一个变量用Q10表示,试计算该变量所能表示的数值范围和精度。
答：Q10能表示的数值范围是－32～31.9990234,其精度为2-101.5 若x=0.4567，试分别用Q15、Q14、Q5将该数转换为定点数.答：Q15:x＊215=int(0。
DSP原理及应用 艾红 第1章 概述0320[69页]
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Second），每秒执行的百万次浮点运算;
MFLOPS是描述浮点DSP芯片处理性能重要指标。
指浮点DSP内部浮点处理单元每秒钟执行浮点运算 的次数。
如TMS320C67XX可以达到1G MFLOPS。
1.3 DSP分类及主要技术指标
ADSP2100，MOTOROLA公司开发的DSP5600等。
与第一代相比，在功能、速度及内存容量方面 都有了很大的突破，强化和完善了指令功能及 寻址方式。
1.2 DSP技术的发展与现状
第三代的DSP芯片是：
1987年TI公司开发的TMS320C30和1991年开发的 TMS320C40，以及MOTOROLA公司开发的DSP96002， AD公司开发的ADSP21000系列等。
通用型：适用于普通的数字信号处理应用。
如TI公司的一系列DSP芯片属于通用型DSP芯片。
专用型：为特定的DSP运算而设计的，更适合特 殊的运算。例如，卷积、数字滤波、FFT等。
如MOTOROLA公司的DSP56200等。
本课程主要讨论通用DSP芯片。 如TI公司TMS320系列
1.3 DSP分类及主要技术指标
TMS320F2812
1.3 DSP分类及主要技术指标
定点DSP芯片 TMS320C5000系列 5402，C5404 ，C5409，C5502，C5509，C5510 TMS320C6000系列 C6204，C6205，C6414，C6415，C6416
1.3 DSP分类及主要技术指标
第一章 DSP技术概述
1.1 什么是DSP
DSP有两种意思： 数字信号处理技术（Digital Signal Processing） 数字信号处理器（Digital Signal Processor） 根据上下文应能明白其具体含义。 大多数情况下，DSP代表数字信号处理器。 本课程主要讲解TI公司TMS320家族的通用DSP芯片及其
本科DSP原理与应用绪论课件
数据安全与隐私 保护
随着DSP技术的应用涉及到 越来越多的数据，如何保障 数据安全和隐私保护成为了 一个重要的挑战。解决方法 包括采用加密技术、访问控 制、数据脱敏等技术，以及 加强安全管理等措施。
PART 06
实验与案例分析
基于dsp的信号处理实验
01
实验目的
通过基于dsp的信号处理实验，学生可以了解和掌握数字信号处理的基
DSP的基本框架包括
采样、量化、滤波、变换和逆变换等步骤。
VS
DSP的特点可以概括为
数字化、高速化、并行化、集成化、智能 化和便携化。其中，数字化是指DSP处理 的信号都是数字信号；高速化是指DSP芯 片的运算速度极快；并行化是指DSP芯片 可以同时处理多个任务；集成化是指DSP 芯片将许多功能集成在一起；智能化是指 DSP芯片具有自我调整和优化功能；便携 化是指DSP芯片可以方便地携带和使用。
优化算法
02
并行处理
针对特定问题，采用优化算法对DSP 算法进行优化，以提高处理效率和精 度。常用的优化算法包括遗传算法、 蚁群算法、粒子群算法等。
将算法拆分成多个子任务，利用多核 CPU或多处理器系统进行并行处理， 以提高处理速度。
03
硬件加速
利用专用芯片（如DSP或FPGA）加 速算法的计算过程，从而提高处理效 率。
速度。
数字滤波器
DSP芯片通常包含数字滤波 器，用于对信号进行预处理 和后处理，如去除噪声、增 强信号等。
dsp芯片的编程语言与开发环境
编程语言
DSP芯片通常使用C/C等高级编程语 言进行编程，这些语言可以提供方便 的函数库和易于调试的代码。
开发环境
DSP芯片的开发环境通常包括编译器、 调试器和仿真器等工具，这些工具可 以提供高效的代码开发和调试能力。
DSP原理与应用技术[王忠勇]第一章_绪论
![DSP原理与应用技术[王忠勇]第一章_绪论](https://img.taocdn.com/s3/m/2aea07f4e009581b6bd9ebc9.png)
第1章 绪论
典型的数字信号处理算法--乘法累加
Algorithm Finite Impulse Response Filter Equation
y(n)
a
k 0
M
M
k
x( n k )
Infinite Impulse Response Filter
y(n)
a
k 0
k
x ( n k )
b y (n k )
k k 1
N
Convolution
y ( n)
x ( k ) h( n k )
k 0
N
Discrete Fourier Transform
X (k )
F u
x(n) exp[ j(2 / N )nk]
n 0
N 1 x 0
N 1
Discrete Cosine Transform
u2 x 1 c(u). f ( x).cos 2N
卷积 (Convolution)
离散余弦变换（DCT-Discrete Cosine Transform）压缩算法
第1章 绪论
数字信号处理的应用
通信 72％ 计算机 12％ 军品 4％工业 3％仪器 2％消费类 2％办公自动化 2％
多处理器并行工作，多处理器系统，特殊指令，有单独的 DMA总线和控制器
第1章 绪论
四、DSP芯片应用和开发前景
应 用
DSP的应用几乎遍及电子学每一个领域。 ▲ 通用数字信号处理器：自适应滤波，卷积，相关，数字滤波，FFT,
希尔伯特变换，波形生成，窗函数等等。
▲ 语音信号处理：语音增强、识别、合成、编码、信箱等，文字/语音转换 ▲ 图形/图像处理：三维动画，图象鉴别/增强/压缩/传输，机器人视觉等等图
《DSP原理与应用》课件
DSP与模拟信号处理的比较
原始信号
模拟信号处理基于连续信号，数字信号处理基于离散信号。
处理方式
数字信号处理能够使用计算机技术来高效地实现复杂的处理算法。
系统复杂度
数字信号处理系统通常比模拟信号处理系统更加复杂，但可以实现更高的处理精度。
数字信号处理中的时间和频率分析
时间域分析
时间域分析用于了解信号随时间变化的规律，以便 更好地理解信号。
DSP在音频信号处理中的应用
音频数字信号处理
音频数字信号处理可以提高音质，混响消除，消回声降噪等方面都可以运用。
立体声
DSP在立体声方面可以实现环绕音效、模拟融合等处理。
语音识别
DSP技术在语音识别中发挥着极其重要的作用。
DSP在视频信号处理中的应用
视频编解码
DSP在视频编解码方面可以提高压缩速度和压缩比；
数字滤波器分为有限脉冲响应（FIR）和无限脉 冲响应（IIR）两种类型。
数字滤波器的特点
数字滤波器可以实现各种复杂滤波算法，具有 高精度和处理速度快等特点。
FIR与IIR数字滤波器的比较
FIR数字滤波器
FIR数字滤波器具有线性相位、相对稳定的稳态性能，但计算复杂度通常较高。
IIR数字滤波器
IIR数字滤波器具有更低的计算复杂度，但是在一些特殊情况下可能会出现不稳定性。
先进芯片技术
先进芯片技术是DSP未来发展的必要条件，新的芯片 技术必将会为DSP的智能化、小型化开辟新的道路。
人工智能
随着人工智能的发展，DSP将有更广泛的应用场景， 如机器人、自动驾驶等领域。
DSP在智能控制领域的应用前景
自动控制
在自动控制领域，DSP可以用于传感器数据采集、处理、控制回路与调节等方面。
DSP技术与应用 第一章_绪论
• TMS320C6201(图像处理)
4. DSP芯片的应用
☉通用数字信号处理：滤波、自适应、卷积、FFT、希伯
特变换、频谱分析等； ☉语音识别与处理：语音编码 / 会议 / 识别 / 语音信箱等； ☉图形 / 图像处理：二维 / 三维图形变换、模式识别、图 像识别、电子地图、机器人视觉等；
☉仪器仪表：函数发生器、数据采集等；
☉理论：数字信号处理的理论和方法近二十年来得到迅 速的发展，为各种实时处理的应用提供了方法基础。 如：声音图像压缩编码，加密解密，调制解调，智能 天线。
☉应用：为了满足市场需求，随着微电子科学与技术的
进步，DSP的性能在迅速提高。如：时钟频率达到 1.1GHZ；处理速度每秒90亿次，32位浮点运算，吞吐 率达到2Gbit/s ☉两者关系：理论推动了应用，应用促进理论的发展。
DSP芯片的分类
DSP芯片的发展及趋势
DSP芯片的应用
1. DSP芯片的结构特点
（1） 改进的哈佛结构
（2）多总线结构
多总线结构可以保证在一个机器周期内多次访问程
序空间和数据空间。 如：TMS320C54x内部有P、C、D、E 4条总线(每条 总线又包括地址总线和数据总线)，可以在一个机器周期 内从程序存储器取1条指令、从数据存储器读2个操作数 和向数据存储器写1个操作数，大大提高了DSP的运行速 度。
• 整数表示方法：主要用于控制操作、地址计算和其
他非信号处理的应用。 • 小数表示方法：主要用于数字和各种信号处理算法 的计算中。定点表示并不意味着一定是整数表示。
浮点 DSP
数据以浮点格式工作的DSP芯片称为浮点DSP芯片，
该芯片运算精度高、运行速度快。 浮点数在运算中，表示数的范围由于其指数可自动 调节，因此可避免数的规格化和溢出等问题。但浮点 DSP一般比定点DSP复杂，成本较高。
精品课件-DSP器件及应用-第4章
第4章 TMS320'C2000 DSP指令系统 TMS320'C2000 DSP中共有汇编语言指令88条，分成6类，
其中累加器、算术和逻辑指令26条，辅助寄存器和数据页面指 针指令7条，TREG、PREG和乘法指令20条，分支、调用指令12 条，控制指令15条，存储器和I/O操作指令8条。这里注明汇 编语言指令，是因为有些指令助记符是增强性指令，对应于几 条简单指令(机器码)功能的缘故，如：ADD可完成ADD、ADDH、 ADDK和ADLK等功能，这样做可使程序更简洁易读。 TMS320'C2000 DSP指令集参见附录的指令集列表。表的第3列 是指令占用程序存储器的字数；第4列是执行指令所需的(时间) 周期数。这里假设所有的指令都是在内部程序存储器和内部数 据双访问存储器中执行的。周期数是对单条指令而言的，而不 是针对重复模式的。关于每条指令的附加内容可参阅4.3节各
【例4.2】
ADD
#12864，4 ; 将12864(3240h)左移4位后与累
加器
；值相加，结果保存
在累加器中
；指令执行过程见图
第4章 TMS320'C2000 DSP指令系统 图4.1 指令寄存器内容
第4章 TMS320'C2000 DSP指令系统 图4.2 指令寄存器内容
第4章 TMS320'C2000 DSP指令系统
第4章 TMS320'C2000 DSP指令系统
【例4.4】 ADD
*BR0+, 10, AR2指令执行前,
AR0=08h，ARP=3, AR3=32ah, AR2=304h；数据存储器32ah单
元内容[32ah]=111h，ACC=222h，指令操作如图4.5所示。
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2021/2/11
7
IP核（IP core）DSP
➢ 把DSP器件的功能、结构、行为等的硬件描 述,通过编译下载到FPGA或其它可编程器件 中,形成具有ASIC特性的专用DSP器件
➢ 按实现程度来分，IP核具有软核（Soft Core）、固核（Firm Core）、硬核（Hard Core）三种形式
时钟周期 T1 T2 T3 T4 T5 T6
取指部件 N N+1 N+2 N+3 N+4 N+5
译码部件 存取操作数
N N+1 N+2 N+3 N+4 N N+1 N+2 N+3
执行部件
N N+1 N+2
平均每个周期执
行一条指令
2021/2/11
14
2021/2/11
15
DSP使用硬件乘法加法器 （multiplier-accumulator,MAC）
实现取指令和执行指令的完全重叠，这是单周期 指令的基础
相互独立的总线连接不同的处理部件和模块 ，在 单个周期中完成多个操作，提高了DSP的并行处 理能力
2021/2/11
12
DSP使用流水线技术
➢ DSP采用流水线技术
把指令的执行分解为取指、译码、存取操作数、执 行 等 多 个 阶 段 ,每个阶段由不同的硬件部件完成,各 部件并行工作
2021/2/11
5
0.1 数字信号处理器(DSP)
➢ 数字信号处理器（Digital Signal Processor, 简称DSP）就是能够实现数字信号处理的 器件
专用数字信号处理器（属于ASIC-专用集成电 路）
通用数字信号处理器（专门用于数字信号处理 的特殊微处理器）
IP核（IP core）（用FPGA或其它可编程器件 实现）
➢ 特点:
高度并行性、速度快
灵活的可配置特性，使得FPGA构成的DSP系统 非常易于修改、易于测试及硬件升级
2021/2/11
8
0.3 通用DSP器件
➢ ①DSP是一个微控制器（MC）、即一个单 片机
➢ ②它是一个高性能的MC ➢ ③它很适合实时高速数据处理和控制,是基
于软件实现数字信号处理的
➢ 流水线技术允许DSP在一个运行周期中执行多 个操作，如在流水作业中，取指、译码、存取 操作数、 执行操作可以在一个周期内重叠，结
果，指令执行可等效成在单个机器周期内完成。 流水线减少了指令的平均执行时间，极大提高 了处理速度。
➢ DSP的哈佛结构为采用流水技术提供了方便。
2021/2/11
13
流水线技术示意图
2021/2/11
4
数字信号处理器DSP的发展
纵观信号处理的历程,早期的模拟信号 处理工作始于60年代,该时期的产品特点是 精度差、处理能力低、功能单一且价格 高;70年代进行的经典DSP研究，主要用于 数字滤波;80年代的研究被称之为现代DSP， 主要用于雷达、声纳、地震勘探和通讯等 领域；到了90年代，已发展成为先进的 DSP技术，它的用途非常之广。
数字信号处理器 DSP器件及应用
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绪论
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பைடு நூலகம்
DSP技术
Digital Signal Processing 数字信号处理
Digital Signal Processor 数字信号处理器
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内容简介:
信号处理经历了模拟信号处理、经典数字信号处 理、现代数字信号处理等历程,现在已发展成先进的 数字信号处理技术。以 数 字 信 号 处 理 器 （ D i g i t a l Signal Processor）为核心的技术已广泛应用于家用 电器、办公设备、便携电子仪器、手持通信装置、 医疗电子设备、各类信号处理场合中。本课程以应 用广泛的TI公司的廉价产品TMS320C2xx为例,对 DSP及其应用作一个一般性的介绍后，深入了解 DSP的性能、特点、结构、用途及DSP软硬件开发 工具，实例介绍DSP芯片应用方法。
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➢ 通用计算机的乘法用软件实现的,用若干个 机器周期。
➢ DSP中有硬件乘法器,用MAC指令(取数、乘 法、累加)在单周期完成。
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DSP具有特殊的适用于数字信号 处理的指令和快速寻址方式
➢ 如延迟分支等不破坏流水线的分支循环指 令、单周期乘加指令、FFT必用的位反转 寻址及循环寻址指令、单（或块）指令重 复指令等,使DSP具有优秀的性能,很适合 实时高速数据处理和控制。
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专用DSP
➢ 是为某一或某些特定功能而专门设计的器 件(ASIC),如
FFT计算（Austek公司的A41102等） 相关器/FIR滤波器（ INMOS的A100等）
➢ 特点:
全部采用硬件处理,处理速度快，可与其他硬件 或微处理器构成高速数据处理系统
但功能单一，灵活性差，造价较高。除非在速 度要求很苛刻的场合，否则一般很少使用
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0.3.1 通用DSP器件的特点
➢ 首先,DSP使用哈佛结构或增强哈佛结构
➢ 其次,DSP使用流水线技术
➢ 第三，DSP使用硬件乘法加法器（multiplieraccumulator，MAC）
➢ 第四，DSP具有特殊的适用于数字信号处理 的指令和快速寻址方式
➢ 第五，DSP采用重复使用硬件的技术
➢ 第六，DSP使用众多性能优良的片内外设资 源
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DSP使用[增强]哈佛结构
➢ 通用型微处理器:冯。诺依曼结构
程序指令和数据共用一个存储空间和单一的地址 与数据总线
➢ DSP采用哈佛结构或增强哈佛结构
将程序指令与数据的存储空间分开,各有自己的地 址与数据总线。这就使得处理指令和数据可以并 行操作,从而大大提高了处理效率
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DSP采用重复使用硬件的技术
➢ 如多套总线和多个运算单元等,这给DSP 的并行操作创造条件,并行的运算和并行 的吞吐使速度成倍增加。