第1章DSP绪论 内容提要 进入21世纪之后,数字化浪潮正在席卷全球, 数字信号处理器DSP( Digital Signal Processor)正 是这场数字化革命的核心,无论在其应用的广度还 是深度方面,都在以前所未有的速度向前发展。本 章主要对数字信号处理进行简要介绍。 首先对数字信号处理进行了概述,介绍了DSP的 基本知识;接着介绍了可编程DSP芯片,对DSP芯片 的发展、特点、分类、应用和发展趋势作了论述; 然后介绍DSP系统,对DSP系统的构成、特点、设计 过程以及芯片的选择进行了详细的介绍;最后对 DSP产品作了简要介绍。 DSP原理及应用
2021年2月22日 DSP原理及应用 1 第1章 DSP绪论 内容提要 进入21世纪之后，数字化浪潮正在席卷全球， 数字信号处理器DSP（Digital Signal Processor）正 是这场数字化革命的核心，无论在其应用的广度还 是深度方面，都在以前所未有的速度向前发展。本 章主要对数字信号处理进行简要介绍。 首先对数字信号处理进行了概述，介绍了DSP的 基本知识；接着介绍了可编程DSP芯片，对DSP芯片 的发展、特点、分类、应用和发展趋势作了论述； 然后介绍DSP系统，对DSP系统的构成、特点、设计 过程以及芯片的选择进行了详细的介绍；最后对 DSP产品作了简要介绍
第1章DSP绪论 === 知识要点 ●数字信号处理 ●DSP芯片的特点 ●DSP系统 ●DSP系统的设计过程 DSP原理及应用
2021年2月22日 DSP原理及应用 2 第1章 DSP绪论 知识要点 ● 数字信号处理 ● DSP芯片的特点 ● DSP系统 ● DSP系统的设计过程
第1章DSP绪论 11数字信号处理概述 1,2可编程DSP芯片 13DSP系统 14DSP产品简介 DSP原理及应用
2021年2月22日 DSP原理及应用 3 第1章 DSP绪论 1.1 数字信号处理概述 1.2 可编程DSP芯片 1.3 DSP系统 1.4 DSP产品简介
第1章DSP绪论 1.1数字信号处理概述 数字信号处理(简称DSP)是一门涉及多门学科并广泛应 用于很多科学和工程领域的新兴学科。 数字信号处理是利用计算机或专用处理设备,以数字的 形式对信号进行分析、采集、合成、变换、滤波、估算、压 缩、识别等加工处理,以便提取有用的信息并进行有效的传 输与应用。 数字信号处理是以众多学科为理论基础它所涉及的范围 极其广泛。如数学领域中的微积分、概率统计、随机过程、 数字分析等都是数字信号处理的基础工具。它与网络理论 信号与系统、控制理论、通信理论、故障诊断等密切相关 2021年2月22日 DSP原理及应用 4
2021年2月22日 DSP原理及应用 4 第1章 DSP绪论 1.1 数字信号处理概述 数字信号处理（简称DSP）是一门涉及多门学科并广泛应 用于很多科学和工程领域的新兴学科。 数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字的 形式对信号进行分析、采集、合成、变换、滤波、估算、压 缩、识别等加工处理，以便提取有用的信息并进行有效的传 输与应用。 数字信号处理是以众多学科为理论基础,它所涉及的范围 极其广泛。如数学领域中的微积分、概率统计、随机过程、 数字分析等都是数字信号处理的基础工具。它与网络理论、 信号与系统、控制理论、通信理论、故障诊断等密切相关
第1章DSP绪论 DSP可以代表数字信号处理技术( Digital Signal Processing),也可以代表数字信号处理器( Digital SignalProcessor)。前者是理论和计算方法上的技术, 后者是指实现这些技术的通用或专用可编程微处理器 芯片。 数字信号处理包括两个方面的内容: 1.算法的研究 2.数字信号处理的实现 2021年2月22日 DSP原理及应用
2021年2月22日 DSP原理及应用 5 第1章 DSP绪论 DSP可以代表数字信号处理技术（Digital Signal Processing）,也可以代表数字信号处理器（Digital Signal Processor）。前者是理论和计算方法上的技术, 后者是指实现这些技术的通用或专用可编程微处理器 芯片。 数字信号处理包括两个方面的内容: 1．算法的研究 2．数字信号处理的实现
第1章DSP绪论 1.算法的研究 算法的研究是指如何以最小的运算量和存储器的 使用量来完成指定的任务,如20世纪60年代出现的快 速傅里叶变换(FFT),使数字信号处理技术发生了 革命性的变化。 近几年来,数字信号处理的理论和方法得到了迅 速的发展,诸如:语音与图像的压缩编码、识别与鉴 别,信号的调制与解调、加密和解密,信道的辨识与 均衡,智能天线,频谱分析等各种快速算法都成为研 究的热点、并取得了长足的进步,为各种实时处理的 应用提供了算法基础。 2021年2月22日 DSP原理及应用 6
2021年2月22日 DSP原理及应用 6 第1章 DSP绪论 1．算法的研究 算法的研究是指如何以最小的运算量和存储器的 使用量来完成指定的任务，如20世纪60年代出现的快 速傅里叶变换（FFT），使数字信号处理技术发生了 革命性的变化。 近几年来，数字信号处理的理论和方法得到了迅 速的发展，诸如：语音与图像的压缩编码、识别与鉴 别，信号的调制与解调、加密和解密，信道的辨识与 均衡，智能天线，频谱分析等各种快速算法都成为研 究的热点、并取得了长足的进步，为各种实时处理的 应用提供了算法基础
第1章DSP绪论 2、数字信号处理的实现 数信号处理舵实现是用硬件软或孰 自的方法亲兴合神法数信处理的奥现一般 有以几方法 ⑥用基于通用DSP核的ASC芯片实现。随着专用集成电 路ASIC( Application Specific Integrated Circuit)的广泛使用,可 以将DSP的功能集成到ASC中。一般说来,DSP核是通用DSP 器件中的CPU部分,再配上用户所需的存储器包括 Cache、 RAM、ROM、nash、 EPROM)和外设(包括串口、并口、主机 接口、DMA、定时器等),组成用户的ASC 2021年2月22日 DSP原理及应用
2021年2月22日 DSP原理及应用 7 第1章 DSP绪论 2．数字信号处理的实现 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： ① 在通用计算机（PC机）上用软件（如Fortran、C语 言）实现，但速度慢，不适合实时数字信号处理，只用于算 法的模拟； ② 在通用计算机系统中加入专用的加速处理机实现，用 以增强运算能力和提高运算速度。不适合于嵌入式应用，专用 性强，应用受到限制； ③ 用单片机实现，用于不太复杂的数字信号处理。不适 合于以乘法-累加运算为主的密集型DSP算法； ④ 用通用的可编程DSP芯片实现，具有可编程性和强大 的处理能力，可完成复杂的数字信号处理的算法，在实时DSP 领域中处于主导地位； ⑤ 用专用的DSP芯片实现，可用在要求信号处理速度极 快的特殊场合，如专用于FFT、数字滤波、卷积、相关算法的 DSP芯片，相应的信号处理算法由内部硬件电路实现。用户无 需编程，但专用性强，应用受到限制； ⑥ 用基于通用DSP核的ASIC芯片实现。随着专用集成电 路ASIC(Application Specific Integrated Circuit)的广泛使用,可 以将DSP的功能集成到ASlC中。一般说来，DSP核是通用DSP 器件中的CPU部分，再配上用户所需的存储器(包括Cache、 RAM、ROM、flash、EPROM)和外设(包括串口、并口、主机 接口、DMA、定时器等)，组成用户的ASIC
第1章DSP绪论 1.2可编程DSP芯片 数字信号处理器(DSP)是一种特别适合于进行 数字信号处理运算的微处理器,主要用于实时快速实 现各种数字信号处理的算法。 在20世纪80年代以前,由于受实现方法的限制, 数字信号处理的理论还不能得到广泛的应用。直到20 世纪80年代初,世界上第一块单片可编程DSP芯片的 诞生,才使理论研究成果广泛应用到实际的系统中, 并且推动了新的理论和应用领域的发展。可以毫不夸 张地讲,DSP芯片的诞生及发展对近20年来通信、计 算机、控制等领域的技术发展起到十分重要的作用。 2021年2月22日 DSP原理及应用
2021年2月22日 DSP原理及应用 8 第1章 DSP绪论 1.2 可编程DSP芯片 数字信号处理器（DSP）是一种特别适合于进行 数字信号处理运算的微处理器，主要用于实时快速实 现各种数字信号处理的算法。 在20世纪80年代以前，由于受实现方法的限制, 数字信号处理的理论还不能得到广泛的应用。直到20 世纪80年代初，世界上第一块单片可编程DSP芯片的 诞生，才使理论研究成果广泛应用到实际的系统中， 并且推动了新的理论和应用领域的发展。可以毫不夸 张地讲，DSP芯片的诞生及发展对近20年来通信、计 算机、控制等领域的技术发展起到十分重要的作用
第1章DSP绪论 1.2.1DSP芯片的发展概况 DSP芯片诞生于20世纪70年代末,至今已经得到 了突飞猛进的发展,并经历了以下三个阶段。 第一阶段,DSP的雏形阶段(1980年前后)。 1978年AM公司生产出第一片DSP芯片S2811。 1979年美国nte公司发布了商用可编程DSP器件 Intel2920, 由于内部没有单周期的硬件乘法器,使芯片的运算速度、数据 处理能力和运算精度受到了很大的限制。运算速度大约为单指 令周期200-250n3,应用领域仅局限于军事或航空航天部门。 这个时期的代表性器件主要有:nte2920(Inte) uPD7720(NEC)、TMs32010(TD、DsP16(AT&T)、 S2811(AMD)、ADSp21(AD)等。 2021年2月22日 DSP原理及应用 9
2021年2月22日 DSP原理及应用 9 第1章 DSP绪论 1.2.1 DSP芯片的发展概况 DSP芯片诞生于20世纪70年代末，至今已经得到 了突飞猛进的发展，并经历了以下三个阶段。 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公司发布了商用可编程DSP器件Intel2920, 由于内部没有单周期的硬件乘法器，使芯片的运算速度、数据 处理能力和运算精度受到了很大的限制。运算速度大约为单指 令周期200~250ns，应用领域仅局限于军事或航空航天部门。 这个时期的代表性器件主要有：Intel2920（Intel）、 PD7720（NEC）、TMS32010（TI）、DSP16（AT&T）、 S2811（AMI）、ADSp—21（AD）等
第1章DSP绪论 1.2.1DSP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FF变换和单指令滤波处理,其 单指令周期为80-100ns 如T公司的TMS320C20,它是该公司的第二代DSP器件 采用了CMos制造工艺,其存储容量和运算速度成倍提高,为 语音处理、图像硬件处理技术的发展奠定了基础。 20世纪80年代后期,以T公司的TM320c30为代表的第 三代DSP芯片问世,伴随着运算速庋的进一步提高,其应用范 围遜步扩大到通信、计算机领域。 这个时期的器件主要有:T公司的TMS320C20、30、40 50系列, Motorola公司的DSP5600、9600系列,AT&T公司的 DSP32等。 2021年2月22日 DSP原理及应用 10
2021年2月22日 DSP原理及应用 10 第1章 DSP绪论 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。 如TI公司的TMS320C20，它是该公司的第二代DSP器件, 采用了CMOS制造工艺，其存储容量和运算速度成倍提高，为 语音处理、图像硬件处理技术的发展奠定了基础。 20世纪80年代后期，以TI公司的TMS320C30为代表的第 三代DSP芯片问世，伴随着运算速度的进一步提高，其应用范 围逐步扩大到通信、计算机领域。 这个时期的器件主要有: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