实时数字信号处理概述
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➢ 输入通道重要：a.应用情况 ；b. 量化噪声（ADC为 主）；c.设计难度。
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➢ 输出通道：DAC、重构滤波器、放大器（如CD 播放机） DAC：精度（位数）、采样频率（速度）、并串、 处理（内插滤波） 重构滤波器：低通、截止频率 放大器：变压器（差分变单端）、电流、电压、 带宽、驱动能力等
⑥配有中断处理器和定时控制器，可以很方便 地构成一个小规模系统；
⑦具有软、硬件等待功能，能与各种存储器接 口。
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2.2.2.2 DSP硬件比较
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2.3 DSPs的选择和发展
DSP的应用范围十分广阔，不同的应用领域和不 同的性能需要不同类型的DSP。在军事和尖端科技领 域，对性能因素的考虑远远高于对成本等因素的考虑， 因而这一应用领域总是集中体现了当今最先进的DSP 发展水平。而在广阔的民用产品设计中，成本和性能 同样重要，例如定点DSP的成本远低于浮点DSP，通 信、语音、图像处理往往采用定点DSP就可以满足要 求。定点DSP功耗也较低，一般在 0.5～1.5W，其低 电压（2.5V、3.3V）型仅 200mw以下，而且在休眠模 式下（Power down或Sleep）功耗更低。浮点 DSP由 于片内集成度、运算复杂性较高，功耗是定点DSP的 3～5倍。因而过去和现在定点DSP在应用广泛性上占 主导地位。但随着VLSI技术的发展，决定芯片生产成 本的因素中，生产批量的大小起着越来越大的作用， 尽管浮点DSP的结构复杂、集成度很
综合起来，选择合适的DSP所应考虑的主要方面有： ①性能指标
指令速度MIPS或运算速度MFLOPS，考虑是否 必须多片并行处理。高速实时信号处理要求DSP处理 系统必须在限定时间内完成任务，或者在允许的输 出—输入响应迟延范围内，系统的数据输入／输出吞 吐率必须达到一定速度。
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②精度和动态范围。数据字宽、定点／浮点；
了很大的改动，其结构特点如下：
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①DSP采用数据和程序总线分离的哈佛结构及 改进的哈佛结构，而非冯·诺依曼结构，指令执 行速度更高；
②DSP大多采用流水技术，从而在不提高时钟 频率的条件下减少了每条指令的执行时间；
③片内有多条总线可以同时进行取指令和多个 数据存取操作，并且有辅助寄存器用于寻址， 它们可以在寻址访问前或访问后自动修改内容， 以指向下一个要访问的地址；
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2.2.1 输入、输出通道
➢ 输入通道：放大器、抗混叠滤波器、ADC 放大器：放大倍数(增益)、带宽、电平、耦合形式 [直流（视频）、交流（变压器耦合、中频）] 抗混叠滤波器：低通为主（中频带通）、截止频率 ADC：精度（位数）、采样频率（视频、中频）、 SNR≈6BdB(16BIT:96dB)、并串、自校验等
④针对滤波、相关、矩阵运算等需要大量乘法 累加运算的特点，DSP大都配有独立的乘法器
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和加法器，使得同一时钟周期内可以完成相乘、 累加两个运算，许多DSP可以同时进行乘、加、 减运算，大大加快了FFT的蝶形运算速度；
⑤许多DSP带有DMA通道控制器，以及串行 通信口等，配合片内多总线结构，数据块传送 速度大大提高；
介绍实时数字信号处可编理辑版系统的基本概念。
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2.2 实时数字信号处理系统的组成
数字信号处理实现：非实时与实时 非实时：PC机等 实时：1、快速的算法、高效的编程；
2、高性能的硬件支持。 完成实时数字信号处理任务的高性能硬件包 括：DSPs、FPGA等器件。另外还有输入/输出通 道、通信（串、并行）、人机接口、总线（PCI、 USB、VXI、 3xBUS 、LAN、CAN）等，整个系 统的协调运行还要依靠正确的逻辑控制电路设计。
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2.2.2 DSP硬件
2.2.2.1 数字信号处理器的特点
实时数字信号处理技术的核心和标志是数字信 号处理器(DSPs)。第一个DSPs（TMS32010） 以来，处理器技术水平得到了十分迅速的提高， 而FFT等提出促进DSPs的发展。DSPs有别于普 通的科学计算与分析，它强调运算处理的高速实 时性，因此DSPs除了具备普通微处理器所强调的 高速运算和控制功能外，针对高速实时数字信号 处理，在处理器结构、指令系统、指令流程上做
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高，如果它能获得市场的承认而得到广泛应用，其价 格会大幅度下降。
另外，各种DSP面向不同应用领域，有其各自的 结 构 和 功 能 特 点 。 以 TMS320 系 列 为 例 ， TMS320F240适合于电机控制，TMS320C54X适合于 通信及语音处理，TMS320C80则面向多媒体应用，雷 达、声纳信号处理所需要的大动态范围和高速实时处 理需要TMS320C4X／C67X这样的高性能或并行DSP。
⑦ 应用开发时间周期。应具备完善的开发调试工具， DSP本身易学易用；
⑧ 型号延续性。产品有较好的应用前景，或者未来有 兼容／替代型号，这要求生产厂家有相当实力，能在 芯片生产或开发调试系统上得到其它厂商的支持。
2 实时数字信号处理技术概述
2.1 绪论 2.2 实时数字信号处理系统的组成 2.3 数字信号处理器的选择和发展 2.4 实时数字信号处理系统的设计
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2.1 绪论
信号类型：连续时间信号（模拟信号）、离散 时间信号、数字信号
模拟信号：有源、无源器件处理
随着信息科学和微电子技术的快速发展，数字 信号处理的理论及数字信号处理器己广泛应用于 通信、家电、航空航天、工业测量和控制、生物 医学工程及军事等许许多多的领域。由于设计和 实现一个实时的数字信号处理系统不仅需要系统 地掌握信号处理的理论，而且要熟练地掌据DSP 硬件的知识，因此，对设计者的要求是非常高、 也是相当全而的。
③是否具备本应用所需要的某些特殊功能。如串行通 信口、片内语音处理功能、片内A／D或D／A集成、 与特定外部设备接口等等；
④价格成本。不单指芯片本身价格，还包括必需的外 部配套器件成本；
⑤ 体积。同样包括了构成最小系统的电路尺寸；
⑥ 功耗。是否有低功耗（3.3 V／2.5 V/1.8V/1.5V）型 号，能否电池供电；
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➢ 输出通道：DAC、重构滤波器、放大器（如CD 播放机） DAC：精度（位数）、采样频率（速度）、并串、 处理（内插滤波） 重构滤波器：低通、截止频率 放大器：变压器（差分变单端）、电流、电压、 带宽、驱动能力等
⑥配有中断处理器和定时控制器，可以很方便 地构成一个小规模系统；
⑦具有软、硬件等待功能，能与各种存储器接 口。
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2.2.2.2 DSP硬件比较
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2.3 DSPs的选择和发展
DSP的应用范围十分广阔，不同的应用领域和不 同的性能需要不同类型的DSP。在军事和尖端科技领 域，对性能因素的考虑远远高于对成本等因素的考虑， 因而这一应用领域总是集中体现了当今最先进的DSP 发展水平。而在广阔的民用产品设计中，成本和性能 同样重要，例如定点DSP的成本远低于浮点DSP，通 信、语音、图像处理往往采用定点DSP就可以满足要 求。定点DSP功耗也较低，一般在 0.5～1.5W，其低 电压（2.5V、3.3V）型仅 200mw以下，而且在休眠模 式下（Power down或Sleep）功耗更低。浮点 DSP由 于片内集成度、运算复杂性较高，功耗是定点DSP的 3～5倍。因而过去和现在定点DSP在应用广泛性上占 主导地位。但随着VLSI技术的发展，决定芯片生产成 本的因素中，生产批量的大小起着越来越大的作用， 尽管浮点DSP的结构复杂、集成度很
综合起来，选择合适的DSP所应考虑的主要方面有： ①性能指标
指令速度MIPS或运算速度MFLOPS，考虑是否 必须多片并行处理。高速实时信号处理要求DSP处理 系统必须在限定时间内完成任务，或者在允许的输 出—输入响应迟延范围内，系统的数据输入／输出吞 吐率必须达到一定速度。
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②精度和动态范围。数据字宽、定点／浮点；
了很大的改动，其结构特点如下：
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①DSP采用数据和程序总线分离的哈佛结构及 改进的哈佛结构，而非冯·诺依曼结构，指令执 行速度更高；
②DSP大多采用流水技术，从而在不提高时钟 频率的条件下减少了每条指令的执行时间；
③片内有多条总线可以同时进行取指令和多个 数据存取操作，并且有辅助寄存器用于寻址， 它们可以在寻址访问前或访问后自动修改内容， 以指向下一个要访问的地址；
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2.2.1 输入、输出通道
➢ 输入通道：放大器、抗混叠滤波器、ADC 放大器：放大倍数(增益)、带宽、电平、耦合形式 [直流（视频）、交流（变压器耦合、中频）] 抗混叠滤波器：低通为主（中频带通）、截止频率 ADC：精度（位数）、采样频率（视频、中频）、 SNR≈6BdB(16BIT:96dB)、并串、自校验等
④针对滤波、相关、矩阵运算等需要大量乘法 累加运算的特点，DSP大都配有独立的乘法器
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ห้องสมุดไป่ตู้
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和加法器，使得同一时钟周期内可以完成相乘、 累加两个运算，许多DSP可以同时进行乘、加、 减运算，大大加快了FFT的蝶形运算速度；
⑤许多DSP带有DMA通道控制器，以及串行 通信口等，配合片内多总线结构，数据块传送 速度大大提高；
介绍实时数字信号处可编理辑版系统的基本概念。
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2.2 实时数字信号处理系统的组成
数字信号处理实现：非实时与实时 非实时：PC机等 实时：1、快速的算法、高效的编程；
2、高性能的硬件支持。 完成实时数字信号处理任务的高性能硬件包 括：DSPs、FPGA等器件。另外还有输入/输出通 道、通信（串、并行）、人机接口、总线（PCI、 USB、VXI、 3xBUS 、LAN、CAN）等，整个系 统的协调运行还要依靠正确的逻辑控制电路设计。
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2.2.2 DSP硬件
2.2.2.1 数字信号处理器的特点
实时数字信号处理技术的核心和标志是数字信 号处理器(DSPs)。第一个DSPs（TMS32010） 以来，处理器技术水平得到了十分迅速的提高， 而FFT等提出促进DSPs的发展。DSPs有别于普 通的科学计算与分析，它强调运算处理的高速实 时性，因此DSPs除了具备普通微处理器所强调的 高速运算和控制功能外，针对高速实时数字信号 处理，在处理器结构、指令系统、指令流程上做
可编辑版
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高，如果它能获得市场的承认而得到广泛应用，其价 格会大幅度下降。
另外，各种DSP面向不同应用领域，有其各自的 结 构 和 功 能 特 点 。 以 TMS320 系 列 为 例 ， TMS320F240适合于电机控制，TMS320C54X适合于 通信及语音处理，TMS320C80则面向多媒体应用，雷 达、声纳信号处理所需要的大动态范围和高速实时处 理需要TMS320C4X／C67X这样的高性能或并行DSP。
⑦ 应用开发时间周期。应具备完善的开发调试工具， DSP本身易学易用；
⑧ 型号延续性。产品有较好的应用前景，或者未来有 兼容／替代型号，这要求生产厂家有相当实力，能在 芯片生产或开发调试系统上得到其它厂商的支持。
2 实时数字信号处理技术概述
2.1 绪论 2.2 实时数字信号处理系统的组成 2.3 数字信号处理器的选择和发展 2.4 实时数字信号处理系统的设计
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2.1 绪论
信号类型：连续时间信号（模拟信号）、离散 时间信号、数字信号
模拟信号：有源、无源器件处理
随着信息科学和微电子技术的快速发展，数字 信号处理的理论及数字信号处理器己广泛应用于 通信、家电、航空航天、工业测量和控制、生物 医学工程及军事等许许多多的领域。由于设计和 实现一个实时的数字信号处理系统不仅需要系统 地掌握信号处理的理论，而且要熟练地掌据DSP 硬件的知识，因此，对设计者的要求是非常高、 也是相当全而的。
③是否具备本应用所需要的某些特殊功能。如串行通 信口、片内语音处理功能、片内A／D或D／A集成、 与特定外部设备接口等等；
④价格成本。不单指芯片本身价格，还包括必需的外 部配套器件成本；
⑤ 体积。同样包括了构成最小系统的电路尺寸；
⑥ 功耗。是否有低功耗（3.3 V／2.5 V/1.8V/1.5V）型 号，能否电池供电；