数字信号处理器原理及应用第五章 DSP开发工具及环境
数字信号处理器(DSP)原理及应用
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2020年4月12日
DSP原理及应用
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第7章 数字信号处理器(DSP)原理及应用
⑤ 利用特殊用途的DSP 芯片实现
最高可达50MIPS ,内置A/D 及PWM型D/A转换器 ,内置MAC指令
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DSP原理及应用
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第7章 数字信号处理器(DSP)原理及应用
2020年4月12日
DSP原理及应用
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第7章 数字信号处理器(DSP)原理及应用
1.2.1 DSP芯片的发展概况
第二阶段,DSP的成熟阶段(1990年前后)。
这个时期的DSP器件在硬件结构上更适合数字信号处理的 要求,能进行硬件乘法、硬件FFT变换和单指令滤波处理,其 单指令周期为80~100ns。
数字信号处理的实现是用硬件、软件或软硬结
合的方法来实现各种算法。数字信号处理的实现一般
有以下几种方法:
①③⑤⑥ 在用通单专基用片用于计机的通算实用DS机现DPS芯(,P片核用PC实的于机现A不)S,太I上C可复芯用用杂片软在的实件要数现(求字。如信信随F号o号着rt处处r专a理理n用、速。集C度不成语极适电
① 在通用的计算机上用软件实现
x(n) u(n) u(n 10)
x(n)
1.5 1 0.5
h(n) (0.9)n u(n)
0
h(n0)
1.5
1
0.5
10
20
30
40
n
50
0
0
10
20
30
40
50 n
y(n) x(n) h(n)
y(n)
8
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DSP(Digital Signal Processor 数字信号处理器)简介
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DSP(Digital Signal Processor 数字信号处理器)简介DSP是什么?DSP是数字信号处理器(Digital Signal Processor)的缩写,是一种独特的微处理器,是以数字信号来处理大量信息的器件。
其工作原理是接收模拟信号,转换为0或1的数字信号,再对数字信号进行修改、删除、强化,并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。
它与CCD一样是摄像机的核心元件,如果说CCD是摄像机的“心脏”,那么DSP就是摄像机的“大脑”。
DSP的应用很广泛,并不局限与摄像机,不过大多数人并不了解DSP,下面就来揭开DSP的神秘面纱,简单介绍下DSP。
数字信号处理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。
而日本的SONY,SHARP以及韩国的三星,LG等厂商在摄像机上的DSP领域有着较强的实力。
DSP微处理器DSP(digital signal processor)是一种独特的微处理器,是以数字信号来处理大量信息的器件。
其工作原理是接收模拟信号,转换为0或1的数字信号,再对数字信号进行修改、删除、强化,并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。
它不仅具有可编程性,而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序,远远超过通用微处理器,是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。
它的强大数据处理能力和高运行速度,是最值得称道的两大特色。
DSP芯片,也称数字信号处理器,是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器器,其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。
《DSP原理及应用》电子教案全套课件
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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
返回本节
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(数字信号处理器)原理及应用绪论
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4.生活
…
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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
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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
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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
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多级流水线
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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(数字信号处理器)
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DSP技术(数字信号处理器)DSP技术概况数字信号处理(DigitalSignalProcessing,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DSP技术图解的应用。
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。
近来新兴的一些学科,如人工智能、模式识别、神经网络等,都与数字信号处理密不可分。
可以说,数字信号处理是把许多经典的理论体系作为自己的理论基础,同时又使自己成为一系列新兴学科的理论基础。
世界上第一个单片DSP芯片应当是1978年AMI公司发布的S2811,1979年美国Intel公司发布的商用可编程器件2920是DSP芯片的一个主要里程碑。
这两种芯片内部都没有现代DSP芯片所必须有的单周期乘法器。
1980年,日本NEC公司推出的μPD7720是第一个具有乘法器的商用DSP芯片。
在这之后,最成功的DSP芯片当数美国德州仪器公司(T exasInstruments,简称TI)的一系列产品。
TI公司在1982年成功推出其第一代DSP芯片TMS32010及其系列产品TMS32011、TMS320C10/C14/C15/C16/C17等,之后相继推出了第二代DSP芯片TMS32020、TMS320C25/C26/C28,第三代DSP芯片TMS320C30/C31/C32,第四代DSP芯片TMS320C40/C44,第五代DSP芯片TMS320C5X/C54X,第二代DSP芯片的改进型TMS320C2XX,集多片DSP 芯片于一体的高性能DSP芯片TMS320C8X以及目前速度最快的第六代DSP 芯片TMS320C62X/C67X等。
数字信号处理器原理及应用PPT全套课件
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(1) 对密集的乘法运算的支持
GPP不是设计来做密集乘法任务的,即使 是一些现代的GPP,也要求多个指令周期来做 一次乘法。而DSP处理器使用专门的硬件来实 现单周期乘法。DSP处理器还增加了累加器寄 存器来处理多个乘积的和。累加器寄存器通常 比其他寄存器宽,增加称为结果bits的额外 bits来避免溢出。 同时,为了充分体现专门的乘法-累加硬件 的好处,几乎所有的DSP的指令集都包含有显 式的MAC指令。
实时性
高频信号的处理
可以处理包括微波毫米波乃 按照奈准则的要求, 至光波信号 受S/H、A/D和处理速 度的限制
3、一个硬件系统适用于不同的软件
4、数字信号处理的实现
(1) 在通用的微机上用软件实现。 (2)用单片机来实现。
(3)利用专门用于信号处理的可编程DSP来实现。
(4)利用特殊用途的DSP芯片来实现。 (5)用FPGA开发ASIC芯片实现数字信号处理算法。
传统上,GPP使用冯.诺依曼存储器结构。这种结构中, 只有一个存储器空间通过一组总线(一个地址总线和一 个数据总线)连接到处理器核。通常,做一次乘法会发 生4次存储器访问,用掉至少四个指令周期。 大多数DSP采用了哈佛结构,将存储器空间划分成两个, 分别存储程序和数据。它们有两组总线连接到处理器核, 允许同时对它们进行访问。这种安排将处理器存贮器的 带宽加倍,更重要的是同时为处理器核提供数据与指令。 在这种布局下,DSP得以实现单周期的MAC指令。 还有一个问题,即现在典型的高性能GPP实际上已包含 两个片内高速缓存,一个是数据,一个是指令,它们直 接连接到处理器核,以加快运行时的访问速度。从物理 上说,这种片内的双存储器和总线的结构几乎与哈佛结 构的一样了。然而从逻辑上说,两者还是有重要的区别。
DSP原理及应用-(修订版)--课后习题答案
![DSP原理及应用-(修订版)--课后习题答案](https://img.taocdn.com/s3/m/3af79b7067ec102de2bd89f4.png)
第一章:1、数字信号处理的实现方法一般有哪几种?答:数字信号处理的实现是用硬件软件或软硬结合的方法来实现各种算法。
(1) 在通用的计算机上用软件实现;(2) 在通用计算机系统中加上专用的加速处理机实现;(3) 用通用的单片机实现,这种方法可用于一些不太复杂的数字信号处理,如数字控制;(4)用通用的可编程 DSP 芯片实现。
与单片机相比,DSP 芯片具有更加适合于数字信号处理的软件和硬件资源,可用于复杂的数字信号处理算法;(5) 用专用的 DSP 芯片实现。
在一些特殊的场合,要求的信号处理速度极高,用通用 DSP 芯片很难实现( 6)用基于通用 dsp 核的asic 芯片实现。
2、简单的叙述一下 dsp 芯片的发展概况?答:第一阶段, DSP 的雏形阶段( 1980 年前后)。
代表产品: S2811。
主要用途:军事或航空航天部门。
第二阶段, DSP 的成熟阶段( 1990 年前后)。
代表产品: TI 公司的 TMS320C20主要用途:通信、计算机领域。
第三阶段, DSP 的完善阶段( 2000 年以后)。
代表产品:TI 公司的 TMS320C54 主要用途:各个行业领域。
3、可编程 dsp 芯片有哪些特点?答: 1、采用哈佛结构( 1)冯。
诺依曼结构,( 2)哈佛结构( 3)改进型哈佛结构2、采用多总线结构 3.采用流水线技术4、配有专用的硬件乘法-累加器5、具有特殊的 dsp 指令6、快速的指令周期7、硬件配置强8、支持多处理器结构9、省电管理和低功耗4、什么是哈佛结构和冯。
诺依曼结构?它们有什么区别?答:哈佛结构: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。
冯。
诺依曼结构: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。
第5章 数字信号处理算法的DSP实现 《DSP原理及实践应用》电子课件
![第5章 数字信号处理算法的DSP实现 《DSP原理及实践应用》电子课件](https://img.taocdn.com/s3/m/71b6310ba58da0116d17496f.png)
第五章 数字信号处理算法的DSP实现
④运行应用程序,观察波形 将上述的三个文件添加到工程项目中,之后对工程项目 中的文件进行编译,汇编,链接,生成可以在目标系统 中运行的可执行的输出文件FIR.out。选择View->Graph>Time/Frequency命令,在打开的图形参数设置对话框中 设置参数,就可显示出高通滤波器的频谱响应,输入序 列,输出序列。 按图5-3所示进行图形参数对话框中的参数设置,生成的 高通滤波器的频谱响应如图5-4所示。
第五章 数字信号处理算法的DSP实现
5.1 数字滤波器的实现
• 数字滤波是DSP最基本的应用,它是图像处理,模式识别 ,语音处理,频谱分析等应用的基本处理算法。本节主要 介绍最常用的数字滤波器----FIR(有限冲激响应滤波器)的编 程实现方法。
第五章 数字信号处理算法的DSP实现
• 5.1.1 FIR滤波器的基本结构 图5-1是FIR滤波器的结构图,它的差分方程表达式为:
/
f s )]
sin[2n ( fc1 2n
/
f
s
)] ]
第五章 数字信号处理算法的DSP实现
• 【例5-2】 在CCS开发平台中用C语言实现FIR高通滤波器, 其阶数为30,截止频率为10Hz。构造一个输入信号,它由 频率4Hz和12Hz两个正弦信号叠加而成,设采样频率为 fs=50Hz。用设计的高通滤波器对输入序列进行滤波。
N 1
y(n) bi x(n i)
0
式中,x(n)为输入序列,y(n)为输出序列, bi 为滤波器系数,N
为滤波器的阶数。
第五章 数字信号处理算法的DSP实现
x(n)
x(n-1)
z-1
z-1
基于28335的dsp课程设计
![基于28335的dsp课程设计](https://img.taocdn.com/s3/m/b84b36940408763231126edb6f1aff00bfd57007.png)
基于28335的dsp课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握基于28335的DSP(数字信号处理器)的基本原理和功能。
2. 使学生了解28335 DSP的内部结构、工作原理及其在数字信号处理中的应用。
3. 帮助学生掌握28335 DSP的编程方法和开发技巧。
技能目标:1. 培养学生运用C语言进行28335 DSP程序设计的能力。
2. 使学生能够利用28335 DSP完成基本的数字信号处理任务,如滤波、傅里叶变换等。
3. 培养学生运用仿真软件对28335 DSP程序进行调试和优化。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对数字信号处理技术的兴趣,激发他们探索未知、勇于创新的科学精神。
2. 培养学生具备良好的团队合作意识,学会与他人共同解决问题。
3. 增强学生的实践操作能力,提高他们解决实际问题的信心。
分析课程性质、学生特点和教学要求:1. 课程性质:本课程为实践性较强的专业课程,注重理论与实践相结合。
2. 学生特点:学生具备一定的C语言基础和数字信号处理理论知识,但实践经验不足。
3. 教学要求:教师需采用案例教学、任务驱动等方法,引导学生动手实践,提高实际操作能力。
1. 掌握28335 DSP的基本原理和功能。
2. 熟练运用C语言进行28335 DSP程序设计。
3. 完成基本的数字信号处理任务,如滤波、傅里叶变换等。
4. 运用仿真软件对28335 DSP程序进行调试和优化。
5. 增强实践操作能力,提高解决问题的信心。
6. 养成良好的团队合作意识和科学探索精神。
二、教学内容本课程教学内容分为以下五个部分:1. 28335 DSP概述- 了解DSP的发展历程、应用领域及28335 DSP的特点。
- 熟悉28335 DSP的内部结构、外部接口及功能模块。
2. 28335 DSP编程基础- 学习C语言在28335 DSP编程中的应用。
- 掌握28335 DSP的指令集、汇编语言及程序结构。
3. 数字信号处理算法及实现- 学习基本数字信号处理算法,如滤波、傅里叶变换等。
DSP原理及应用TMS320C54x片内外设及应用实例
![DSP原理及应用TMS320C54x片内外设及应用实例](https://img.taocdn.com/s3/m/808b34bebb0d4a7302768e9951e79b89680268fc.png)
应用领域拓展
随着数字信号处理技术的不断发展,DSP的应用领 域也在不断拓展,需要不断探索新的应用场景和市 场需求。
人才培养和生态系统建设
为了推动DSP技术的发展和应用,需要加强 人才培养和生态系统建设,建立完善的开发 环境和工具链。
06
参考文献
参考文献
1
[1] 张雄伟, 杨吉斌. 数字信号处理——原理、算 法与实现[M]. 北京: 清华大学出版社, 2011.
应用场景
在音频处理、信号测量、控制系统 等领域广泛应用。
存储器和I/O引脚
存储器和I/O引脚功能
01
TMS320C54x芯片具有外部存储器和多个I/O引脚,用于扩展外
部存储空间和连接外设。
工作原理
02
通过读写外部存储器实现数据存储,I/O引脚用于输入输出电平
信号。
应用场景
03
在数据存储、外设控制、信号采集等方面具有广泛应用。
FFT在TMS320C54x上的实现
TMS320C54x的硬件结构支持FFT运算,其乘法器和累加器运算单元可以高效地完成 FFT计算。在实现FFT时,需要注意数据的位序和存储方式。
FFT应用实例
通过FFT算法,可以分析语音、图像、雷达等信号的频谱成分,从而实现信号的频域分 析、滤波、调制解调等功能。
TMS320C54x的优势与局限性
• 丰富的外设接口:TMS320C54x系列DSP具有多种外设接口, 如串行通信接口、并行输入输出接口等,方便与外部设备进行 数据交换。
TMS320C54x的优势与局限性
价格较高
由于TMS320C54x系列DSP采用高性能的制程技术和复杂的内 部结构,导致其价格较高,增加了应用成本。
数字信号处理器(DSP)
![数字信号处理器(DSP)](https://img.taocdn.com/s3/m/c12b383428ea81c759f57895.png)
数字信号处理器数字信号处理器(DSP)是一种专门的微处理器芯片,其架构的业务需要优化的数字信号处理。
DSP在MOS集成电路芯片上制造。
它们广泛用于音频信号处理,电信,数字图像处理,雷达,声纳和语音识别系统以及常见的消费类电子设备中,例如手机,磁盘驱动器和高清电视(HDTV)产品。
DSP的目标通常是测量,过滤或压缩连续的真实世界模拟信号。
大多数通用微处理器也可以成功执行数字信号处理算法,但是可能无法实时实时地进行这种处理。
而且,专用DSP通常具有更好的电源效率,因此,由于功耗限制,它们更适合于便携式设备(如移动电话)。
DSP通常使用特殊的存储器体系结构,这些体系结构能够同时获取多个数据或指令。
DSP通常还采用离散余弦变换来实现数据压缩技术。
(DCT)特别是DSP中广泛使用的压缩技术。
1 概述数字信号处理算法通常需要对一系列数据样本快速且重复地执行大量数学运算。
信号(可能来自音频或视频传感器)不断地从模拟转换为数字,进行数字处理,然后再转换回模拟形式。
许多DSP应用都有对延迟的限制;也就是说,要使系统正常工作,DSP操作必须在某个固定时间内完成,并且延迟(或批处理)处理是不可行的。
大多数通用微处理器和操作系统可以成功执行DSP算法,但由于功率效率方面的限制,因此不适合在便携式设备(如移动电话和PDA)中使用。
[5]然而,专用DSP将倾向于提供一种成本更低的解决方案,具有更好的性能,更低的等待时间,并且不需要专用的冷却或大型电池。
这种性能的提高导致在商业通信卫星中引入了数字信号处理,其中需要数百甚至数千个模拟滤波器,开关,变频器等来接收和处理上行链路信号,并为下行链路做好准备,并且可以替换为专用DSP会对卫星的重量,功耗,构造的复杂性/成本,操作的可靠性和灵活性产生重大好处。
例如,运营商SES于2018年发射的SES-12和SES-14卫星都是由空客防务和太空公司制造的,使用DSP的容量为25%。
DSP的体系结构专门针对数字信号处理进行了优化。
数字信号处理器(DSP)原理与应用.ppt
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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工作原理
![DSP工作原理](https://img.taocdn.com/s3/m/781e5f6eec630b1c59eef8c75fbfc77da3699768.png)
DSP工作原理DSP(数字信号处理)是一种通过数字信号处理器对数字信号进行处理和分析的技术。
它在许多领域中广泛应用,如通信、音频处理、图象处理等。
本文将详细介绍DSP的工作原理,包括数字信号处理的基本概念、DSP的组成部份、工作流程以及应用案例等。
1. 数字信号处理的基本概念数字信号处理是指通过对连续信号进行采样、量化和编码,将其转换为离散的数字信号,并利用数字信号处理器对其进行处理和分析的过程。
在数字信号处理中,信号被表示为一系列离散的样本,通过对这些样本进行数学运算和算法处理,可以实现信号的滤波、变换、编解码等操作。
2. DSP的组成部份DSP系统由以下几个主要组成部份构成:- 数字信号处理器(DSP芯片):它是实现数字信号处理算法和操作的核心部件,通常包括一个或者多个处理核心、运算单元、存储器和外设接口等。
- 存储器:用于存储待处理的数字信号、算法代码和中间结果等数据。
- 外设接口:用于与外部设备(如传感器、显示器、存储设备等)进行数据交换和控制。
- 时钟和定时器:用于同步和控制DSP系统的时序和时钟频率。
- 电源管理单元:用于管理和调节DSP系统的电源供应和功耗。
3. DSP的工作流程DSP的工作流程可以分为以下几个步骤:- 信号采集:将摹拟信号转换为数字信号,通常通过模数转换器(ADC)实现。
- 数字信号处理:使用DSP芯片对数字信号进行处理和分析,包括滤波、变换、编解码等操作。
- 数据存储和管理:将处理后的数据存储到内部或者外部存储器中,以备后续使用。
- 数据输出:将处理结果输出到外部设备或者其他系统,通常通过数模转换器(DAC)实现。
- 控制和调度:根据需要对DSP系统进行控制和调度,包括时序控制、算法调度和外设管理等。
4. DSP的应用案例DSP在各个领域都有广泛的应用,以下是几个典型的应用案例:- 通信领域:DSP在通信系统中扮演着重要角色,如基站的信号处理、调制解调、信道编解码等。
dsp原理与应用的摘要
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DSP原理与应用的摘要概述数字信号处理(Digital Signal Processing,简称DSP)是一种利用数字技术对模拟信号进行采样、处理和重构的技术。
DSP技术经过半个多世纪的发展,已广泛应用于通信、音频、图像、视频和雷达等领域。
本文将介绍DSP的基本原理和主要应用。
原理1.采样和量化:–采样是将连续时间的模拟信号转换为离散时间的数字信号,采样频率应满足奈奎斯特采样定理。
–量化是将连续的幅度值转换为有限数量的离散幅度值。
2.离散时间信号和系统:–离散时间信号是在离散时间点上取值的信号。
–离散时间系统是对离散时间信号进行处理的系统,包括线性时不变系统和非线性时不变系统。
3.频域分析:–快速傅里叶变换(FFT)是常用的频域分析方法,可以将信号从时域转换到频域。
–频率响应是描述系统对不同频率信号的响应情况。
4.滤波器设计:–无限脉冲响应(IIR)滤波器基于差分方程实现,具有较高的频率选择性和阶数较低的特点。
–有限脉冲响应(FIR)滤波器基于线性相位的冲击响应实现,具有较高的稳定性和可控性。
应用1.通信领域:–调制和解调:利用DSP技术实现信号的调制和解调,如频率调制、振幅调制等。
–信号编码和解码:DSP可以对音频、视频等信号进行压缩编码和解码,如MP3、H.264等。
2.音频处理:–降噪:利用DSP技术对音频信号进行滤波处理,降低噪音干扰。
–声音增强:通过DSP算法对音频信号进行增强,提高听音效果。
3.图像处理:–图像滤波:DSP可以对图像进行平滑滤波、锐化滤波等,改善图像质量。
–特征提取:利用DSP算法对图像进行特征提取,如边缘检测、目标检测等。
4.视频处理:–视频编解码:DSP可以对视频信号进行压缩编码和解码,如MPEG、H.264等。
–运动估计:通过DSP算法对视频序列进行运动估计,实现视频压缩和增强。
总结DSP技术在各个领域都有着广泛的应用。
通过采样和量化、频域分析、滤波器设计等原理,可以对信号进行数字化处理。
数字信号处理器(DSP)原理与应用
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• 个人计算机(PC)与网络(LAN,WAN,
Internet)
2013年7月17日
12
1. 预备知识
数字信号处理器(DSP)原理与应用
计算机技术的发展与普及
控制与嵌入式系统(隐藏的计算机系统)
• 单片机(微控制器:Microcontroller) • DSP(Digital Signal Processor)
数字信号处理器(DSP)原理与应用
CPU概况
• 低成本32位定点数字信号处理器
• 适合数字信号处理的设计
• 精简指令集(RISC) • 改进的哈佛结构
• 环型寻址 • 微控制器结构 • …… • 固件(Firmware) • 工具集
2013年7月17日 35
3. TMS320C28x结构概况
数字信号处理器(DSP)原理与应用
数字信号处理器(DSP)原理与应用
TMS320C2000TM系列
2013年7月17日
29
2. TI公司 DSP系列产品
数字信号处理器(DSP)原理与应用
TMS320C2000TM系列
2013年7月17日
30
3. TMS320C28x结构概况
数字信号处理器(DSP)原理与应用
嵌入式系统的组成部分
• 单片机(Microcontroller)
DSP 基准
700 800 900 1000
1 GHz
9130
C64x
TM
BDTIsimMark2000TM TI 1 GHz C64xTM DSP BDTImark2000TM TI 720 MHz C64xTM DSP BDTImark2000TM TI 600 MHz C64xTM DSP 2013年7月17日
DSP第五章 数字信号处理课件
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,为N阶FIR系统的横向结构
, 时,为全极点IIR格型结构
(3) 上半部分对应全极点系统
下半部分对应全零点系统 按全极点系统的方法求出 而上半部分对下半部分有影响,故需求
令
为由
到
之间的系统函数
整个系统的系统函数
由
两边同次幂系数相等,得
解法一:
解法二 :
全极点IIR滤波器的系统函数
其中
表示M 阶全极点系统的第 i 个系数, 的关系
讨论与格型结构
全极点格型结构基本单元:
M=1
M=2
格型同全零点系数与
的递推关系完全一样。
3、零极点系统(IIR系统)的格型结构
在有限 z 平面 的IIR系统 上既有极点又有零点
(1) 当
差分方程:
需N+M个 延时单元
2、直接Ⅱ型(典范型)
只需实现N阶滤波器所需的最少的N个延时单元, 故称典范型。( )
直接型的共同缺点:
系数
, 对滤波器的性能控制作用不明显
极点对系数的变化过于灵敏,易出现不稳定或
较大误差
运算的累积误差较大
3、级联型
将系统函数按零极点因式分解:
将共轭成对的复数组合成二阶多项式,系数即为实数。 为采用相同结构的子网络,也将两个实零点/极点组合成二 阶多项式
导致系统不稳定
系数多为复数,增加了复数乘法和存储量
修正频率抽样结构
将零极点移至半径为r的圆上:
为使系数为实数,将共轭根合并
由对称性:
又h(n)为实数,则
将第k个和第(N-k)个谐振器合并成一个实系数的二阶网络:
当N为偶数时,还有一对实数根
k=0, N / 2处:
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3、标准评估模块(EVM)
TMS320的评估模块(EVM)是廉价的 开发板,用于器件评估、标准程序检查、 以及有限的系统调试。EVM是一个PC 插件,包括目标处理器、一个小容量的 存储器、和有限的外设。EVM可以用来 实时运行代码,并与外部系统接口。
4 、硬件仿真器XDS510
扩展开发系统(XDS,extended development system)是功能强大的全速 仿真器,用以作系统级的集成与调试。 扫描式仿真(Scan-Based Emulator)是 一种独特的、非插入式的系统仿真、集 成、调试方法。使用这种方法,程序可 以从片内或片外的目标存储器实时执行, 在任何时钟速度下都不会引入额外的等 待状态。
三、CCS的使用
1、程序的编写、汇编、链接、调试过程
源程序:lab1.asm 链接命令文件:lab1.cmd 建立项目:lab1.pjt
过程如下:
(1)双击桌面图标, 进入仿真环 境 (2)建立项目文件:lab1.pjt
在Project下选择New,出现:
(3)编写汇编源程序及链接命 令文件
3 、计算y =mx+b
LD MPY ADD STL @m,T @x,A @b,A A,@y
4 、计算y =x1*a1+x2*a2
LD LD LD MAC STL STH @x1,T @a1,B @x2,T @a2,B B,@y B,@y+1
5、在 中找出 ai xi 最 大值,并存放在累加器A中
从Project 目录下选择Add Files to Project (给项目中添加文件),将需用的文件 (源程序文件、链接文件等)lab1.asm, lab1.cmd添加入:lab1.mak。 分别对汇编器、编译器、链接器进行设计。 查看编译、链接过程中的信息 加载运行文件。 运行程序。 对程序进行调试。
y
M STM LD MPY loop1 LD MPY MAX BANZ
#a,AR1 #x,AR2 #2,AR3 *AR1+,T *AR2+,A *AR1+,T *AR2+,B A loop1,*AR3-
6、数组初始化x[5]={0,0,0,0,0}
方法一: .bss STM LD RPT STL 方法二: x ,5 #x,AR1 #0,A #4 A,*AR1+ .bss STM RPTZ STL x ,5 #x,AR1 A, #4 A,*AR1+
四、程序设计举例
xi 1、计算 y i 1
.bss x ,5 .bss y,1 STM #x,AR1 STM #4,AR2 LD #0,A loop: ADD *AR1+,A BANZ loop,*AR2STL A,y
5
2、计算z=x+y-w
LD ADD SUB STL @x,A @y,A @w,A A,@z
2、调试过程及数据记录:
系 统 默 认 的 环 境 为 当 前 CCS 所 在 的 Projects下,即所有的源程序、链接命令文 件、项目文件以及调试过程中生成的目 标文件 *.obj 、映射文件 *.map、绝对列 表文件等以及链接成功后生成的COFF文 件等都在此子目录下。如果想改变,就 得设置路径使指向目标所在。
第五章
DSP开发工具及环境
一、DSP开发工具介绍
◆ ◆ ◆ ◆ ◆ 软件仿真器(Simulator) DSP入门套件(DSK,DSP Starter Kit) 标准评估模块(EVM) 硬件仿真器XDS510 集成开发软件CCS
1、软仿真器(Simulator)
软仿真器是一个软件程序,使用主机的处 理器和存储器来仿真TMS320 DSP的微处理 器和微计算机模式,从而进行软件开发和 非实时的程序验证。 使用这种软仿真器,可以在没有目标硬件 的情况下作DSP软件的开发和调试。
2、 DSP入门套件(DSK,
DSP Starter Kit)
DSK是一个较完整的DSP系统,它既具 备良好的硬件平台,又配有CCS软件和 应用示例,同计算机连接也十分方便。 可以用于初学者的学习平台,或用于大 学的教学使用。同时DSK也提供详细的 原理图和PLD原码,对于开发是一个很 好的参考。
存储器窗口
例:软件仿真器Simulator的使用
建立子目录d:\tic5000\c5400\exerice 将lab1.asm,lab1.cmd文件拷贝在exerice 子目录下。 进入CCS C5000 从Project 目录下选择new,建立一个新 项目文件。 输入文件名:lab1.mak。(或lab1.pjt)
(a)选择File\New\Source File,打开编辑窗口 (b)编写lab1.asm
(c) 编写lab1.cmd
(4)将lab1.asm、 lab1.cmd 添加到lab1.pjt中
(5)对该项目进行汇编、链接 (6)查看汇编、链接过程中的信息 (7)加载并运行文件 (8)调试程序,记录相应的数据
5、集成开发软件CCS
CCS是开放的软件平台,它可以支持不同 的硬件接口,因此不同的硬件接口必须通 过标准的Driver同CCS连接。 ◆ 集成可视化代码编辑界面 ◆集成代码生成工具 ◆基本调试工具 ◆支持多DSP调试 ◆断点工具
二、硬件仿真系统
PCI开发系统 ISA开发系统 EPP开发系统
(1)观察CPU寄存器变化
软件的调试
在设置完成后,就可进行调试。调试主 要包括汇编、编译、链接。 当汇编完全通过后,即可进行输出文件 的加载。 文件加载成功后,即可运行调试 。F5键 连续运行;F8键单步执行。 可通过观察DSP的寄存器、数据存储器 等进行调试。
检查调试情况
选择View菜单下的CPU Registers\ CPU Registers, 观察CPU寄存器在程序运行时的变化情况; 选择View菜单下的CPU Register\Peripheral Regs 观察CPU外围寄存器在程序运行时的变化情况; 选择View菜单下的Memory,可选数据区、程序 区、I/O空间的数据变化情况