DSP选型和介绍

DSP简介

DSP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。数字信号处理是一种通过使用数学技巧执行转换或提取信息，来处理现实信号的方法，这些信号由数字序列表示。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。德州仪器、FREESCALE等半导体厂商在这一领域拥有很强的实力。

DSP的发展

DSP的发展历史大致可以分成四个阶段：萌芽阶段、成长阶段、成熟阶段、突破阶段。

萌芽阶段：1982年以前

在这段时期里为解决Von Neumann结构在进行数字信号处理时总线和存储器之间的瓶颈效应，许多公司投入大量人力和物力开展了很多探索性的工作，研制出了一些DSP的雏形，如AMI的S2811、INTEL的2920、AT＆T的DSP-1和NEC的uPD7720。但这些产品的运算速度都太慢，而且开发工具严重不足，无法进行大规模的开发工作，还不能称作真正意义上的DSP。第一片DSP是1982年TI公司出品的

TMS320C10，它是—个16位的定点DSP，采用了哈佛(Harvard)结构，有一个乘加器和一个累加器。TMS320C10完成—次乘加操作需要390ns，即在一秒钟的时间内可以完成250万次左右的乘加运算。或许正是因为生产出了第一个DSP，TI公司在此后的三十几年中一直是DSP界的领军人物。

成长阶段：1982-1987年

这段时间内各公司相继研制出了自己的DDSP并不断地改进。如1985年，TI推出了TMS320C20，它具备单指令循环的硬件支持，寻址空间达到64K字，有专门的地址寄存器，一次乘加运算只需耗时200ns。1987年，MOTOROLA公司推山了DSP56001，采用24位的数据和指令，有专门的地址寄存器，可以循环寻址，累加器有保护位，一坎乘加运算只需耗时75ns。此外，在这段时期中还有一些代表产品，如AT ＆T的DSPl6A、AD的ADSP-2100，TI的TMS320C50。

成熟阶段：1987-1997年

在这个阶段里各公司不断借鉴相互的优点，并完善自身的设计，推出了特点分明的产品，如TI的

TMS320C54系列、AD的ADSP2100系列、Lucent(前身为AT＆T)的DSPl600系列和MOTOROLA的DSP56000系列。它们在供电上都支持3.3v，片上的存储器也较大，都有JTAG模块支持用户在线调试。另外，TI等公司还专门提供DSP的内核，为一些专用集成电路(ASIC)的开发提供了空间。此外，在成熟阶段还首次出现了多处理核的DSP，如TI的TMS320C80和MOTOROLA的MC68356等，虽然它们的推出在商业上并不算成功，但却指明了一个有潜力的发展方向。

突破阶段：1997年直至现在

这段时间里DSP的发展非常迅速，各公司相继建立了自己从定点到浮点，从低端到高端，从通用到专用完整的产品系列，并且在DSP设计上有了大的飞跃，推出了一些性能突出的产品。很多公司相继采用先进技术研制了计算性能很高的DSP，如AD的SHARC系列、TI的TMS320C6000系列、MOTOROLA和Agere(前身为Lucent微电子)的StarPro等，每秒钟可以完成1G条以上的指令，计算速度惊人。TI公司还研制出功耗最小的DSP TMS320C55系列，为便携式设备提供了一个明智的选择。

回顾DSP发展的二十几年，也正是电子、信息和微电于技术快速发展的二十年，正是后者为DSP提供了必要的技术支持和应用的广阔空间，使得DSP及其相关的技术日益受到人们的重视。

DSP的应用

语音处理：语音编码、语音合成、语音识别、语音增强、语音邮件、语音储存等。

图像/图形：二维和三维图形处理、图像压缩与传输、图像识别、动画、机器人视觉、多媒体、电子地图、图像增强等。

军事；保密通信、雷达处理、声呐处理、导航、全球定位、跳频电台、搜索和反搜索等。

仪器仪表：频谱分析、函数发生、数据采集、地震处理等。

自动控制：控制、深空作业、自动驾驶、机器人控制、磁盘控制等。

医疗：助听、超声设备、诊断工具、病人监护、心电图等。

家用电器：数字音响、数字电视、可视电话、音乐合成、音调控制、玩具与游戏等。

生物医学信号处理举例：

CT：计算机X射线断层摄影装置。（其中发明头颅CT英国EMI公司的豪斯菲尔德获诺贝尔奖。）CAT:计算机X射线空间重建装置。出现全身扫描，心脏活动立体图形，脑肿瘤异物，人体躯干图像重建。

心电图分析。

TI DSP 的选型

主要考虑处理速度、功耗、程序存储器和数据存储器的容量、片内的资源，如定时器的数量、 I/O 口数量、中断数量、DMA 通道数等。DSP 的主要供应商有 TI，ADI，Motorola,Lucent 和 Zilog 等，其中 TI 占有最大的市场份额。

TI 公司现在主推四大系列 DSP

1）C5000 系列（定点、低功耗）：C54X，C54XX，C55X 相比其它系列的主要特点是低功

耗，所以最适合个人与便携式上网以及无线通信应用，如手机、PDA、GPS 等应用。处理

速度在 80MIPS--400MIPS 之间。C54XX 和 C55XX 一般只具有 McBSP 同步串口、HPI 并行

接口、定时器、DMA 等外设。值得注意的是 C55XX 提供了 EMIF 外部存储器扩展接口，

可以直接使用 SDRAM，而 C54XX 则不能直接使用。两个系列的数字 IO 都只有两条。

2）C2000 系列（定点、控制器）：C20X，F20X，F24X，F24XX ，C28x 该系芯片具有大量外设资源，如：A/D、定时器、各种串口（同步和异步），WATCHDOG、CAN 总线/PWM 发生器、数字 IO 脚等。是针对控制应用最佳化的 DSP，在 TI 所有的 DSP 中，只有 C2000 有 FLASH，也只有该系列有异步串口可以和 PC 的UART 相连。

3）C6000 系列：C62XX，C67XX，C64X 该系列以高性能著称，最适合宽带网络和数字影

像应用。32bit，其中：C62XX 和 C64X 是定点系列，C67XX 是浮点系列。该系列提供 EMIF

扩展存储器接口。该系列只提供 BGA 封装，只能制作多层 PCB。且功耗较大。同为浮点

系列的 C3X 中的 VC33 现在虽非主流产品，但也仍在广泛使用，但其速度较低，最高在

150MIPS。

4）OMAP 系列：OMAP 处理器集成 ARM 的命令及控制功能，另外还提供 DSP 的低功耗实时信号处理能力，最适合移动上网设备和多媒体家电。

其他系列的 DSP 曾经有过风光，但现在都非 TI 主推产品了，除了 C3X 系列外，其他基本处于淘汰阶段，如：C3X 的浮点系列：C30，C31，C32 C2X 和 C5X 系列：C20，C25，C50 每个系列的 DSP 都有其主要应用领域.

设计中如何得到技术参考资料以及如何得到相关源码

原则是碰到问题就去

1）在 TI 网站的搜索中用 keyword 搜索资料，主要要注意的就是 Application Notes，user guides 比如不知道怎样进行 VC5402 的 McBSP 编程，搜 McBSP 和 VC5402 如果不知道如何设计

VC5402 和 TLV320AIC23 的接口以及编程，搜 TLV320AIC23 和 VC5402; 这样可以搜到一

堆的资料，这些资料一般均有 PDF 文档说明和相应的源程序包提供，download 后做少许改

动即可