第一章DSP概述-new

DSP处理技术及应用任课教师：严济鸿Tel：13408589299Addr：科B523Email：[e-mail]参考书ADSP双核嵌入式处理器程序设计Blackfin系列DSP原理与系统设计（第二版）Blackfin双核处理器与应用开发课程构成实验成绩：40分期末考试：60分考核方式课堂讲授：12学时实验：20学时一些有用网站公司Blackfin系列DSPADI各个DSP系列的在线培训课程开发交流网站（以TI的DSP为主）公司DSP电子技术论坛-DSP版）=24电子设计应用论坛-DSP版）第一章DSP概述DSP基本概念DigitalSignalProcessing-------DSPDigitalSignalProcessor---------DSP0.80-0.80.4-0.4加噪图像恢复信号处理x(t)y(t)模拟信号及其处理x(t)t量化采样保持x(tn)tn…x[n]n…DSPx[n]y[n]采样、量化及DSP系统经典的DSP系统框图DSPADCDACPrefilterPostfilter抗混叠滤波时间上离散幅度上量化DSP系统核心数模转换平滑滤波()axt()ayt()xt()yt01110110110100101011[]xn00101101111001000111[]yn数字信号处理的优点精度高编程方便，灵活性好可靠性强，可重复性好易于实现系统集成易于采用计算机辅助设计和系统仿真完成系统设计可实现多维信号处理接口方便DSP算法的基本特点乘累加（MAC）[][][]kynxkhnk21100[][][]NNjknknNNnnXkxnWxneDFT:卷积:DSP的实现方法通用计算机上用软件实现通用计算机+专用处理机通用单片机专用的DSP芯片可编程逻辑器件通用可编程DSP芯片通用DSP芯片内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可以用来快速地实现各种数字信号处理算法。DSP发展历程DSP理论从20世纪60’s开始迅速发展20世纪70’s提出了DSP的理论和算法基础（Colley_Tubey提出的FFT算法），DSP系统也是由分立元件组成的，其应用领域仅局限于军事、航空航天等20世纪80’s初，可编程DSP器件出现，使DSP技术能低成本移植应用到音、视频及图像处理系统中20世纪90’s以后，DSP器件除了要求更高的处理速度和精度外，更朝着将多个DSP核、MPU核、专用处理单元、外围电路单元、存储单元集成于一个芯片上的系统级集成DSP发展各发展阶段典型DSP器件第一代.1982.TI.TMS320C10第二代.1987.AT&T.DSP16AADI.ADSP-2100Motorola.DSP56001TI.TMS320C50第三代.1995.定点DSPDSP56301、ADSP2180、TMS320C54浮点DSPDSP56000、ADSP21020、TMS320C3x第四代.1999以来.TMS320C62xx、TMS320C67xxADSP21160、TS101S、TS201SBF5xx，BF60x定点浮点定点浮点TigerSHARCTS101S,TS102SSHARC21061,21160,2136516位定点处理器32位浮点处理器ADSP-21XXBlackfinBF533,BF53516位定点处理器16位双核处理器BlackfinBF561BlackfinBF60xDSP内部结构简图DSP芯片一般特点一个周期内完成一次乘法/加法/乘累加程序和数据空间分开，可同时访问指令和数据片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线具有低开销或无开销的循环及跳转的硬件支持快速的中断处理和硬件I/O支持具有单周期多个地址产生器可以并行执行多个操作支持流水线操作，可重叠执行取指、译码、执行等操作具有特殊的DSP指令系统，支持汇编和高级语言编程DSPvsMPU&MCU运算单元存储器程序控制器I/O单元MPU&MCU：硬件差别、多周期DSP针对相乘累加、加、减、与/或、移位等操作进行结构优化，所提供的计算单元可在单时钟周期内完成操作DSP采用哈佛结构或超级哈佛结构；支持对存储器的重复访问；有专门的DAG（数据地址产生器）支持不同方式寻址MPU&MCU：单总线结构，指令与数据区分相同层次上的集成和时钟频率DSP采用硬件方式执行条件测试和指令跳转，低开销或零开销程序循环MPU&MCU：软件开销DSP包含EMIF、HPI、JTAG口及多个工作方式可选的串口和并口MPU&MCU：接口较少应用领域DSP面向高性能、重复性、数值运算密集型的实时处理MPU大量应用于计算机MCU适用于控制为主的处理过程DSP的应用通信及语音处理：手机、传真、MP3、语音识别、语音合成图像处理：DV、人像识别、指纹识别定位系统：雷达、声纳、GSP仪器仪表：测量数据谱分析、自动检测医学电子：助听器、心脑电图、超声波、CT………..DSP发展方向微处理器MPU和DSP结合可编程逻辑器件和DSP核结合支持高级编程语言的DSP开发软件并行处理结构低功耗多核处理器高速、高性能DSP的特点高速大电流低电压高度集成多种并行体系采用DSP芯片的典型DSP系统连接图Analog-to-DigitalConverterDigital-to-AnalogConverterAnalogSignalinAnalogSignalout抗混叠滤波A/DD/A平滑滤波输入输出信号限制输入带宽采样&量化实现各种所需的数字信号处理操作将数字比特流转为模拟样值DSP系统框图DSP芯片DSP系统研制内容数据采集ADC数据存储MEM信号产生DDS电路集成EPLD/FPGA/ASICDSP与并行体系结构总线技术VME/VXI/PCI系统设计EDA每一项都具有挑战性DSP芯片的选型要求运算速度价格硬件资源运算精度开发工具功耗封装的形式、质量标准、供货情况、生命周期等指令周期、MAC时间、FFT执行时间、MIPS、MFLOPSADSP-21061和BF609性能比较特性ADSP-21061BF609指令执行时间15ns2nsDMA通道数量646（USB自带的DMA除外）除法6周期16周期（可用PVP模块的ACU，硬件实现）零开销的循环嵌套6级2级（LC寄存器）串口的数量2个3个是否支持无干预的DMA支持支持（增加TRU，根据用户配置事件触发）数据寄存器数量328个（R寄存器，每个32位）支持环行缓冲区数量322（通过硬件寄存器配置）是否支持32位浮点支持支持32bit/64bit浮点运算（非单一指令）是否支持IEEE数据格式支持是内核BF53xBF54xBF561BF60x内核性能600MHz600MHz600MHz500MHz计算性能1200MMAC1200MMAC2400MMAC2000MMAC内核数量1122片内1级存储器148KB132KB200KB296KB片内2级存储器0KB128KB128KB256KB片外存储器SDRAMDDR1SDRAMDDR2片外位宽16bit16bit32bit16bit最大外存访问带宽266MB/s532MB/s532MB/s1000MB/s硬件加速无PIXC无PIXC,PVP功耗低中高中Blackfin处理器内核对比接口BF53xBF54xBF561BF60xGPIO1615248112RotaryCounters01013-PhasePWMUnits0002SPORTs2423USB2.0OTG0Single0MultiplePPI13EPPI23EPPIRSI0SD0SD/MMCCAN0201TWI0202ADCControlModule0001LinkPorts0004EthernetMAC0002Blackfin处理器外设接口对比容易设计和开发代码完全兼容高性能双核500MHz大容量296KB1级片上存储器,256KB2级片上存储器高带宽DDR2外存Blackfin系列处理器中接口最丰富•USB2.0OTG,2Ethernet,3EPPI,RSI,4LinkPorts,etc.视频子系统•增强型并行外设接口•像素合成器•流水线视觉处理器高性价比低功耗性能比BF60x系列处理器优势汇聚原有Blackfin处理器的所有优势到BF60x系列处理器可用于目标检测、目标分类和目标验证BF60x开发环境新的软件集成开发环境CCES开发工具前向碰撞检测行人检测灯光检测交通标志识别车道线检测BF60X在汽车辅助驾驶系统的应用BF60X应用BF60X在工业方面的应用一维条形码解码二维条形码解码BF60X在安防监控的应用课后作业1、登陆器件