DSP原理与应用 教材：《TMS320C55xDSP应用系统设计》 (第3版) 刘忠国：liuzhg(@sdu.edu.cn 电话：18764171197，微信：jnliuzg 山东大学生物医学工程 1
教材:《TMS320C55x DSP应用系统设计》 (第3版) DSP原理与应用 刘忠国：liuzhg@sdu.edu.cn 电话:18764171197 ; 微信: jnliuzg 山东大学生物医学工程 1
第1章绪论 本章内容提要： 主要对数字信号处理器(DSP,Digital Signal Processor)进行简要介绍。 ■1.1DSP的基本概念 ■1.2DSP芯片的发展、特点、分类 ■1.3DSP产品概况 5
第1章 绪 论 本章内容提要： 主要对数字信号处理器（DSP, Digital Signal Processor ）进行简要介绍。 ◼ 1.1 DSP的基本概念 ◼ 1.2 DSP芯片的发展、特点、分类 ◼ 1.3 DSP产品概况 5
微处理器是数字 1.1DSP的基本概念 信号处理系统的核 心部件，通常采用 DSP芯片，也可采 用其它处理器芯片 。一个典型的数字信号处理系统 x(t) x(n) y(n) y(t) 抗混叠 A/D 微处 D/A 平滑 滤波 理器 滤波 A/D与D/A转换器建立 起了数字世界与现实模拟 世界之间的桥梁。 6
1.1 DSP的基本概念 ⚫ 一个典型的数字信号处理系统 抗混叠 滤波 A/D 微处 理器 平滑 滤波 D/A x(t) x(n) y(n) y(t) 微处理器是数字 信号处理系统的核 心部件，通常采用 DSP芯片，也可采 用其它处理器芯片 A/D与D/A转换器建立 起了数字世界与现实模拟 世界之间的桥梁。 6
1.1DSP的基本概念 ●DSP的含义 数字信号处理(Digital Signal Processing) ◆ 数字信号处理的理论和算法 数字信号处理器(Digital Signal Processor) 实现数字信号处理算法的微处理器芯片 7
⚫DSP的含义 ◆数字信号处理(Digital Signal Processing) 数字信号处理的理论和算法 ◆数字信号处理器(Digital Signal Processor) 实现数字信号处理算法的微处理器芯片 1.1 DSP的基本概念 7
。一个典型的数字信号处理算法一FIR滤波器 乘与累加(MAC)是数字信号处理 L-1 中的典型计算 [n=∑h,n-i] i=0 =hn]+hn-1]+.+h-n-L+l] ·数字信号处理的特点 ◆灵活 ◆精确 ◆重复性好 8
⚫ 数字信号处理的特点 ◆ 灵活 ◆ 精确 ◆ 重复性好1 0 0 1 1 [ ] [ ] [ ] [ 1] ... [ 1] L i i L y n h x n i h x n h x n h x n L − = − = − = + − + + − + ⚫ 一个典型的数字信号处理算法—FIR滤波器 乘与累加（MAC）是数字信号处理 中的典型计算 8
优点：编程容易，便于实现 ·数字信号处理系统中 缺点：速度慢、成本高、体 积大，难以进行实时信号处 微处理器的选择 理和嵌入式应用 ◆通用微型计算机（PC机) 优点：成本低廉 缺点：性能差、 ◆普通单片机（如MCS-51、96系列等） 速度慢 ◆用专用集成电路（ASIC) ◆ DSP处理器 优点：速度高、大规模生产成本低； 缺点：开发成本高、通用性差。 针对数字信号处理的要求而设计，是数字信号 处理系统设计中采用的主流芯片。 优点：灵活、高速、便于嵌入式应用 9
⚫ 数字信号处理系统中 微处理器的选择 ◆ 通用微型计算机（PC机） ◆ 普通单片机（如MCS-51、96系列等） ◆ 用专用集成电路（ASIC） ◆ DSP处理器 优点：编程容易，便于实现 缺点：速度慢、成本高、体 积大，难以进行实时信号处 理和嵌入式应用 优点：成本低廉 缺点：性能差、 速度慢 优点：速度高、大规模生产成本低； 缺点：开发成本高、通用性差。 针对数字信号处理的要求而设计，是数字信号 处理系统设计中采用的主流芯片。 优点：灵活、高速、便于嵌入式应用 9
1.2DSP芯片简介 ■1.2.1DSP芯片的发展历史、现状和趋势 ■1.2.2DSP芯片的特点 ■1.2.3DSP芯片的分类 ■1.2.4DSP芯片的应用领域 ■1.2.5选择DSP芯片考虑的因素 10
1.2 DSP芯片简介 ◼ 1.2.1 DSP芯片的发展历史、现状和趋势 ◼ 1.2.2 DSP芯片的特点 ◼ 1.2.3 DSP芯片的分类 ◼ 1.2.4 DSP芯片的应用领域 ◼ 1.2.5 选择DSP芯片考虑的因素 10
1.2.1DSP芯片的发展历史、现状和趋势 ●1.DSP芯片的发展历史 ◆诞生于20世纪70年代末 ◇第一阶段，DSP的雏形阶段(1980年前后) >1978年，AMI公司生产出第一片DSP芯片S2811 >1979年，美国ntel公司推出商用可编程器件DSP芯片Intel2920 >1980年，日本NEC公司推出PD7720,第一片具有乘法器的商 用DSP芯片 >1982年，TI公司成功推出其第一代DSP芯片TMS32010及其系 列产品TMS32011、TMS320C10/C14/C15/C16/C17 11
1.2.1 DSP芯片的发展历史、现状和趋势 ⚫ 1. DSP芯片的发展历史 ◆ 诞生于20世纪70年代末 ◆ 第一阶段，DSP的雏形阶段（1980年前后） ➢ 1978年,AMI公司生产出第一片DSP芯片S2811 ➢ 1979年,美国Intel公司推出商用可编程器件DSP芯片Intel2920 ➢ 1980年,日本NEC公司推出μPD7720, 第一片具有乘法器的商 用DSP芯片 ➢ 1982年,TI公司成功推出其第一代DSP芯片TMS32010及其系 列产品TMS32011、TMS320C10/C14 /C15/C16/C17 11
◆第一阶段，DSP的雏形阶段（1980年前后) ~1982年，日本Hitachi公司第一个采用CMOS工 艺生产浮点DSP芯片 >1983年，日本Fujitsu公司推出的MB8764,指 令周期为120ns,具有双内部总线，使数据吞吐 量发生了一个大的飞跃 1984年，AT&T公司推出DSP32,是较早的具 备较高性能的浮点DSP芯片 12
◆ 第一阶段，DSP的雏形阶段（1980年前后） ➢1982 年, 日本Hitachi公司第一个采用CMOS工 艺生产浮点DSP芯片 ➢1983年，日本Fujitsu公司推出的MB8764，指 令周期为120ns，具有双内部总线，使数据吞吐 量发生了一个大的飞跃 ➢1984年，AT&T公司推出DSP32，是较早的具 备较高性能的浮点DSP芯片 12
◆第二阶段，DSP的成熟阶段(1990年前后) ,硬件结构：更适合数字信号处理的要求，能进行硬件 乘法和单指令滤波处理，其单指令周期为80~100ns。 如：TI公司的TMS320C20和TMS320C30,CMOS 制造工艺，存储容量和运算速度成倍提高，为语音 处理、图像处理技术的发展奠定了基础。 >主要器件有：TI公司的TMS320C20、30、40、50系 列，Motorola公司的DSP5600、9600系列，AT&T 公司的DSP32等 13
◆ 第二阶段，DSP的成熟阶段（1990年前后） ➢硬件结构: 更适合数字信号处理的要求, 能进行硬件 乘法和单指令滤波处理, 其单指令周期为80~100ns。 如: TI公司的TMS320C20和TMS320C30, CMOS 制造工艺，存储容量和运算速度成倍提高，为语音 处理、图像处理技术的发展奠定了基础。 ➢主要器件有：TI公司的TMS320C20、30、40、50系 列，Motorola公司的DSP5600、9600系列，AT&T 公司的DSP32等。 13