DSP2812课件(201109)

DSP原理及应用DSPDSP原理及应用原理及应用合肥工业大学合肥工业大学电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院DSPDSP实验室实验室DSPLABDSPLABDSPLAB合肥工业大学电气与自动化工程学院DSP实验室DSP•DigitalSignalProcessing数字信号处理（方法、技术）•DigitalSignalProcessors数字信号处理器合肥工业大学电气与自动化工程学院DSP实验室自动化专业电气工程专业•信息是基础•控制是核心•立足于系统8086MCUDSPARM电气设备控制信息采集和处理合肥工业大学电气与自动化工程学院DSP实验室DSP合肥工业大学电气与自动化工程学院DSP实验室第1章绪论数字信号处理的实现•DSP特点•DSP芯片的分类•DSP的发展历史与现状•DSP的应用•DSP的发展趋势合肥工业大学电气与自动化工程学院DSP实验室合肥工业大学电气与自动化工程学院DSP实验室TheCompleteSignalProcessingChainandPowerArchitecturePowerManagementSignalConditioningTemperaturePressurePositionSpeedFlowHumiditySoundLightTheRealWorldAnalogSignalConversiontoDigitalDigitalSignalConversiontoAnalogSignalConditioningDigitalSignalDigitalSignalProcessorProcessorInterfaceClocks&timers什么是什么是DSPDSP信号处理信号处理解决方案解决方案??合肥工业大学电气与自动化工程学院DSP实验室•数字信号处理的实现DSP特点•DSP芯片的分类•DSP的发展历史与现状•DSP的应用•DSP的发展趋势合肥工业大学电气与自动化工程学院DSP实验室DSP特点•采用了数据总线和程序总线分离的哈佛(Harvard)结构及改进的哈佛结构，比传统处理器的冯·诺依曼(VonNeumann)结构有更高的指令执行速度；•DSP大多采用流水线操作，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；•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；•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；•配有中断处理器和定时控制器，可以方便地构成一个小规模系统；•具有软、硬件等待功能，能与各种存储器接口。快实时处理和控制合肥工业大学电气与自动化工程学院DSP实验室冯·诺依曼(VonNeumann)结构与哈佛(Harvard)结构MemoryDataandInstructionsCPUaddressbusdatabusVonNeumannProgramMemoryInstructionsonlyCPUPMaddressbusPMdatabusDataMemoryDataonlyDMaddressbusDMdatabusHarvard合肥工业大学电气与自动化工程学院DSP实验室ProgramMemoryInstructionsonlyCPUPMaddressbusPMdatabusDataMemoryDataonlyDMaddressbusDMdatabusSuperHarvardI/OControllerdataInstructioncache合肥工业大学电气与自动化工程学院DSP实验室采用流水线操作，减少了每条指令的执行时间；合肥工业大学电气与自动化工程学院DSP实验室合肥工业大学电气与自动化工程学院DSP实验室合肥工业大学电气与自动化工程学院DSP实验室采用哈佛结构的DSP处理器合肥工业大学电气与自动化工程学院DSP实验室哈佛结构的指令流的定时关系合肥工业大学电气与自动化工程学院DSP实验室00--2020WhatarethetypicalDSPalgorithms?AlgorithmEquationFiniteImpulseResponseFilterMkkknxany0)()(InfiniteImpulseResponseFilterNkkMkkknybknxany10)()()(ConvolutionNkknhkxny0)()()(DiscreteFourierTransform10])/2(exp[)()(NnnkNjnxkXDiscreteCosineTransform10122cos).().(NxxuNxfucuF•TheSumofProducts(SOP)isthekeyelementinmostDSPalgorithms:合肥工业大学电气与自动化工程学院DSP实验室专用硬件乘法器；零开销循环(增加了硬件循环控制结构)；专门的寻址方式；合肥工业大学电气与自动化工程学院DSP实验室DSPvs单片机•DSP具有高速的运算能力。DSP比16位单片机单指令执行时间快8～10倍，完成一次乘加运算快16～30倍。DSP提高了FFT(快速傅里叶变换)和滤波器的运算速度。•相对而言•均是工具，根据应用来选择•出现DSP与MCU优势互补的趋势•TI公司将C2000DSP、MSP430和M3归为MCU2011/9/5合肥工业大学DSP实验室DSP合肥工业大学电气与自动化工程学院DSP实验室•数字信号处理的实现•DSP特点DSP芯片的分类•DSP的发展历史与现状•DSP的应用•DSP的发展趋势合肥工业大学电气与自动化工程学院DSP实验室•按数据格式分定点浮点•按用途分通用专用合肥工业大学电气与自动化工程学院DSP实验室•数字信号处理的实现•DSP特点•DSP芯片的分类DSP的发展历史与现状•DSP的应用•DSP的发展趋势合肥工业大学电气与自动化工程学院DSP实验室•1978年AMI公司推出S2811•1979年Intel公司推出商用的可编程器件2920•1980年，日本NEC公司推出第一个具有乘法器的商用DSP芯片PD7720DSPDSP生产厂商生产厂商数字信号处理器（数字信号处理器（DSPDSP）是对）是对信号实现高速实时处理和控信号实现高速实时处理和控制的一种高性能制的一种高性能CPUCPU19821982美国美国TITI公司研发出第一公司研发出第一块块DSPDSP当今当今DSPDSP市场由市场由TITI、、ADIADI、、FREESCALEFREESCALE、、RENESASRENESAS等多家等多家公司占据公司占据DSPLABDSPLABDSPLAB50年代-60年代70年代-80年代90年代-现在1954生产首枚商用硅晶体管；设计第一个商用晶体管收音机1958JackKilby发明首块集成电路(IC)1967发明手持式电子计算器1978推出首个单片语言合成器，并应用于读写学习机1974推出单芯片微处理器1985推出第个4兆比特动态存储器1982TI推出第一颗单芯片数字信号处理器1993展示采用DMD技术的数字光源投影设备1996宣布推出0.18微米工艺的Timeline技术1997推出业界昀强大的DSP-TMS320C6x每秒执行16亿条指令2000推出业界功能强大的OMAP处理平台2005TI推出全球首款单芯片手机解决方案2006TI推出达芬奇技术C64x+TM2004TI推出全球首枚1GHzDSP00--3030C5000C5000C6000C6000C2000C2000EfficientIntegrationEfficientIntegrationforControlforControlDSCDSCPowerEfficientPowerEfficientPerformancePerformanceDSPDSPHighPerformanceHighPerformance‘‘CC’’EfficiencyEfficiencyDSPDSPTexasInstrumentsDSP/DSC-PortfolioTMS320TMS320––FamilyFamilyBranchesBranches00--3131TexasInstruments’TMS320family•Differentfamiliesandsub-familiesexisttosupportdifferentmarkets.LowestCostLowestCostControlSystemsControlSystemsMotorControlMotorControlStorageStorageDigitalCtrlSystemsDigitalCtrlSystemsC2000C2000C5000C5000EfficiencyEfficiencyBestMIPSperBestMIPSperWatt/Dollar/SizeWatt/Dollar/SizeWirelessphonesWirelessphonesInternetaudioplayersInternetaudioplayersDigitalstillcamerasDigitalstillcamerasModemsModemsTelephonyTelephonyVoIPVoIPC6000C6000MultiChannelandMultiChannelandMultiFunctionApp'sMultiFunctionApp'sCommInfrastructureCommInfrastructureWirelessBaseWirelessBase--stationsstationsDSLDSLImagingImagingMultiMulti--mediaServersmediaServersVideoVideoPerformancePerformance&&BestBestEaseEase--ofof--UseUseC2000ControlApplicationsIndustrialDrivesServoControlHomeappliancesElectricPowerSteeringDigitalMotorControl3-phasemeteringwithPLCTorque,pressure,liquidflow,orgassensorsAutomotiveRadarSubwoofersAdvancedSensingDigitalPowerSuppliesCommercial,Industrial,&ConsumerUPSMulti-channelDC/DCconvertersSolar&WindinvertersHybridVehiclesFast,highresolutionsignalprocessingPeripheralsuiteoptimizedforcontrolapplicationsDigitalMotorControlDigitalPowerSuppliesC2000DigitalSignalControllersMakeGreenaRealityEnergyefficiencyiskeyforalltheseapplicationsAdvancedSensing00--3434OpticalNetworkingOpticalNetworkingControloflaserdiodeControloflaserdiodeDigitalPowerSupplyDigitalPowerSupplyProvidescontrol,sens