ch1DSP简介
CH1单片机基础知识概述
物联网设备需要大量的单片机进行数据处理和控制。单片机作为物联网的底层硬 件，承担着数据采集、传输和处理的任务。随着物联网技术的不断成熟，单片机 在智能家居、工业自动化和智慧城市等领域的应用将更加广泛。
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ROM用于存储程序，RAM用于存储运 行时的变量和数据。
输入/输出接口
输入/输出接口是单片机与外部设备进行通信的桥 梁。
单片机通过输入接口接收外部设备的数据，通过 输出接口发送数据给外部设备。
常见的输入/输出接口有并行接口、串行接口和模 拟数字转换接口等。
时钟电路
时钟电路为单片机提 供时钟信号，控制单 片机的运行速度和时 序。
软件编程与调试
编程语言选择
根据开发环境和单片机型 号，选择合适的编程语言 （如C、汇编等）。
程序编写
根据系统需求，编写程序 代码，实现所需功能。
程序调试
通过调试工具和方法，测 试和修正程序中的错误和 问题，确保程序正确性和 稳定性。
系统集成与测试
系统集成
将硬件和软件集成在一起，搭建完整的单片机应用系统。
Visual Studio
其他
这是一个通用的开发环境，通过安装相应 的插件，也可以用于单片机的开发。
如Proteus、MPLAB等，这些软件主要用 于电路设计和单片机仿真。
04 单片机的开发流程
系统需求分析
确定系统功能
明确单片机应用系统的功能需求，如控制、检测、 通信等。
确定性能指标
根据应用需求，确定系统的性能指标，如响应时 间、精度、稳定性等。
单片机的应用领域
总结词
单片机广泛应用于智能家居、工业控制、医疗器械等 领域。
Ch1 控制系统仿真概述1
本章小结
仿真是对系统进行研究的一种实验方法，它的基本原则是 相似性原理。
数字仿真具有经济、安全、快捷的特点。 仿真是在模型上进行的，建立系统的模型是仿真的关键内
近三十年来，随着计算机技术的飞速发展，各类 CACSD 软 件频繁出现且种类繁多，MATLAB 语言出现以来，就深受 控制领域学生和研究者的欢迎，已经成为控制界最流行、最 有影响的通用计算机语言，成为控制界学者的首选。
7
1.1 控制系统的分析方法
利用实验的方法对控制系统进行分析与设计，有三种实验
方法：解析法、实验法、仿真实验法。
计 算 机：工具与手段
一、系统的组成与分类
（1）组成系统的三要素：实体，属性和活动 实体：存在于系统中的具有确定意义的物体。
属性：实体所具有的任何有效特性。
活动：系统内部发生的任何变化过程称为内部活动；系统 外部发生的对系统产生影响的任何变化过程称为 外部活动。
21
（2）系统具有的三种特性：整体性，相关性和隶属性
采用数学模型在模拟计算机上进行仿 真实验 。
采用数学模型在数字计算机上利用数 值计算的方法进行仿真实验 。
混合仿真
将两种方法结合起来的混合仿真实验 系统 。
19
1.3 系统、模型与数字仿真
系 统：研究的对象，可分为连续系统、离散系统和 混合系统。如锅炉温度调节系统、计算机系 统等
模 型：对实际系统的抽象(重要)，可分为物理模型、 数学模型和描述模型
22
（3）系统的分类 若以时间作为分类依据
连续系统
离散系统 离散时间系统 离散事件系统
混合系统
23
数字仿真的基本内容：
建模 仿真试验 结果分析
数字仿真的基本过程：
CH1通道指示等等说明书
2 Output voltage indication, refers to the actual output voltage value of CH1. 3 Output current indication, refers to the actual output current value of CH1. 4 Output power indication, fefers to the actual output power value on CH1. 5 OVP and OCP setting and switch status, when OCP and OVP are OFF, it
shows OFF while it indicates the set value when OVP and OCP are ON. 6 CH1 set value of voltage and current. 7 Output ON/OFF ie and constant current mode
1
1 23
4 AC power input port 5 Vent 6 USB communication port 7 RS232 communication port
8 LAN communication port 9
1
2
3
4
56
8 9 10 11 12 13 14 15
dsp芯片的原理与开发应用张雄伟
DSP芯片的原理与开发应用1. DSP芯片简介DSP芯片（Digital Signal Processor）是一种专门用于数字信号处理的半导体集成电路。
它可以高效地执行各种数字信号处理算法，如滤波、变换、编解码等。
DSP芯片拥有较强的计算能力和并行处理能力，广泛应用于音频、视频、通信、雷达、医疗设备等领域。
2. DSP芯片的原理DSP芯片主要由以下几个部分组成：2.1 控制单元控制单元用于控制DSP芯片的工作模式和执行指令。
它包含指令译码器、寄存器、程序计数器等，能够根据程序中的指令来执行相应的操作。
2.2 运算单元运算单元是DSP芯片的核心部件，负责进行各种数学运算。
它通常包括乘法器、累加器、数据通路等，能够高效地执行乘法、加法、移位等运算操作。
2.3 存储器存储器用于存储程序和数据。
DSP芯片通常有多级的存储器结构，包括片内存储器（Internal Memory）和片外存储器（External Memory）。
片内存储器通常包括指令存储器（Instruction Memory）和数据存储器（Data Memory），能够满足程序的执行和数据的存储需求。
2.4 输入输出接口输入输出接口用于与外部设备进行数据交换。
DSP芯片通常具有多种输入输出接口，如通用输入输出口（GPIO）、模拟输入输出口（ADC、DAC）等。
这些接口能够将模拟信号转换为数字信号，或将数字信号转换为模拟信号。
3. DSP芯片的开发应用DSP芯片在各个领域都有广泛的应用，下面列举了一些常见的开发应用：3.1 音频处理DSP芯片能够对音频信号进行滤波、混响、降噪等处理，使音频效果更加清晰和丰富。
它被广泛应用于音频设备、音乐制作、语音识别等领域。
3.2 视频处理DSP芯片能够对视频信号进行编码、解码、压缩等处理，以实现高清晰度和高压缩比的视频传输和存储。
它被广泛应用于视频监控、视频会议、数字电视等领域。
3.3 通信系统DSP芯片在通信系统中扮演着重要角色，能够实现数据的调制解调、编码解码、信号处理等功能。
dspch1_7全通滤波器与最小相位系统
zm dm z m
z m Dm (z 1) Dm (z)
(a) 幅度响应
Am (z) Am (z1)
zmDm (z1) Dm (z)
zmDm (z) Dm (z1)
1
利用实序列DTFT的对称性，有
Am (e j ) 2 Am (z) Am (z 1) zej 1
全通数字滤波器
(b) m阶实系数全通滤波器的极点和零点
e j
1 re j e j 1 re j ej
A1 (e j ) 1
全通数字滤波器
➢一阶复系数全通数字滤波器
A1(z)
z1 d 1 dz1
z
1
1 1
dz dz 1
(b) 相位响应
d 1 d re j
A1(e j ) e j
1 re jθe j 1 re jθe j
e j
1 r cos( 1 r cos(
全通滤波器与最小相位系统
全通滤波器及特性 最小相位系统定义 全通滤波器的应用 最小相位系统应用
为什么讨论全通和最小相位系统
可以利用全通滤波器进行相位均衡 可以利用最小相位系统进行幅度均衡 可以利用这两个系统表示任意因果系统
全通数字滤波器
➢定义： Am(z)表示m 阶实系数全通滤波器的系统函数
(z z1)(z (z p1)(z
z2 ) p2 )
(z zm) (z pm )
pi
( 1 )* zi
( 1( 2 ( m (
因为 Am (e j0) 1 所以 (0) 0 且 1( 0, 2 ( 0, ,m ( 0
所以 m阶实系数全通系统的相位响应是非正且递减的。
全通数字滤波器
(c) m阶实系数全通滤波器的相位响应
DSP芯片介绍
DSP芯片介绍1 什么是DSP芯片DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种具有特殊结构的微处理器。
DSP 芯片的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。
根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下的一些主要特点：（1）在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法。
（2）程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据。
（3）片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问。
（4）具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持。
（5）快速的中断处理和硬件I/O支持。
（6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器。
（7）可以并行执行多个操作。
（8）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。
与通用微处理器相比，DSP芯片的其他通用功能相对较弱些。
2 DSP芯片的发展世界上第一个单片DSP芯片是1978年AMI公司宣布的S2811，1979年美国Iintel公司发布的商用可编程期间2920是DSP芯片的一个主要里程碑。
这两种芯片内部都没有现代DSP芯片所必须的单周期芯片。
1980年。
日本NEC公司推出的μPD7720是第一个具有乘法器的商用DSP 芯片。
第一个采用CMOS 工艺生产浮点DSP芯片的是日本的Hitachi 公司，它于1982年推出了浮点DSP 芯片。
1983年，日本的Fujitsu公司推出的MB8764，其指令周期为120ns ，且具有双内部总线，从而处理的吞吐量发生了一个大的飞跃。
而第一个高性能的浮点DSP芯片应是AT&T公司于1984年推出的DSP32。
在这么多的DSP芯片种类中，最成功的是美国德克萨斯仪器公司（Texas Instruments，简称TI）的一系列产品。
TI公司灾982年成功推出启迪一代DSP 芯片TMS32010及其系列产品TMS32011、TMS32C10/C14/C15/C16/C17等，之后相继推出了第二代DSP芯片TMS32020、TMS320C25/C26/C28，第三代DSP 芯片TMS32C30/C31/C32，第四代DSP芯片TMS32C40/C44，第五代DSP芯片TMS32C50/C51/C52/C53以及集多个DSP于一体的高性能DSP芯片TMS32C80/C82等。
DSP芯片介绍及其选型(精)
DSP芯片介绍及其选型DSP芯片介绍及其选型类别：单片机/DSP 引言 DSP芯片也称数字信号处理器，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器具，其主机应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。
根据数字信号处理的要求，DSP 芯片一般具有如下主要特点： （1）在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法； （2）程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据； （3）片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；  （4）具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；  （5）快速的中断处理和硬件I/O支持； （6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器； （7）可以并行执行多个操作； （8）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。
 在我们设计DSP应用系统时， DSP芯片选型是非常重要的一个环节。
在DSP系统硬件设计中只有选定了DSP芯片，才能进一步设计其外围电路及系统的其他电路。
因此说，DSP芯片的选择应根据应用系统的实际需要而确定，做到既能满足使用要求，又不浪费资源，从而也达到成本最小化的目的。
 DSP实时系统设计和开发流程如图1所示。
 主要DSP 芯片厂商及其产品 德州仪器公司 众所周知，美国德州仪器（Texas Instruments，TI）是世界上最知名的DSP芯片生产厂商，其产品应用也最广泛，TI公司生产的TMS320系列DSP芯片广泛应用于各个领域。
TI公司在1982年成功推出了其第一代DSP芯片TMS32010，这是DSP应用历史上的一个里程碑，从此，DSP芯片开始得到真正的广泛应用。
由于TMS320系列DSP芯片具有价格低廉、简单易用、功能强大等特点，所以逐渐成为目前最有影响、最为成功的DSP系列处理器。
华睿（国产DSP介绍）
华睿（国产DSP介绍）华睿1号”是中国电科14所牵头研制的国内首款具有国际先进水平的高端四核DSP芯片，填补了我国多核DSP领域的空白。
经过七年艰苦卓绝的奋斗，芯片设计、软件开发、平台研制、应用验证等工作顺利完成，目前华睿1号信号处理平台已成功应用于十多型雷达产品中，为我国雷达装备高端处理芯片国产化写下浓墨重彩的一笔。
（中国电科14所也携带众多技术成果参加了这次展会。
在展会上，由中电14所联合清华大学、龙芯中科等单位研发的华睿DSP虽然并不起眼，但这款小小的芯片，却结束了中国国产雷达长期依赖进口DSP 的历史。
）（“华睿１号”专用ＤＳＰ芯片项目，２００９年初列入国家“核高基”重大专项，由中国电子科技集团公司第十四研究所、北京国睿中数科技股份有限公司、清华大学联合承担，技术指标高，设计难度大，其复杂的ＤＳＰ芯片设计和处理器配套软件开发是世界前沿的研究课题。
）（相信“华睿1号”项目团队的所有成员仍会清晰记得2010年12月27日北京人民大会堂北京厅里那场振奋人心的“核高基”重大专项——“华睿1号”DSP芯片发布会。
那一天，我所正式对外宣布“华睿1号”这颗备受集成电路业界瞩目、填补国内多核DSP领域空白的芯片诞生了。
2012年，“华睿1号”核高基课题验收会在北京举行，验收专家组对课题成果给予了高度评价和一致认可，成为“十一五”国家“核高基”高端芯片重大专项中首个通过验收的DSP 项目。
）华睿1号作为第一款自主可控高端DSP芯片，短时间内替代国外成熟芯片8640D在雷达产品上的应用，，目前华睿1号处理平台在产品上的应用已趋于稳定，并成功应用于十四所十多型雷达产品中，创造了国产多核DSP芯片产品应用的“三个之最”：雷达装备应用型号最多、单台套应用数量最多和总应用数量最多。
展望未来，按照我所“研制一代、应用一代、预研一代”的思路，下一代DSP芯片目前已完成第三方测评，基于该下一代芯片的国产化信号处理平台的产品验证与推广应用即将拉开帷幕。
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What are the typical DSP algorithms?
The Sum of Products (SOP) is the key element in most DSP algorithms:
Equation
Algorithm Finite Impulse Response Filter
TI的 DSP系列
Texas Instruments’ TMS320 family
Different families and sub-families exist to support different markets.
C2000 C5000
C6000
Lowest Cost
Control Systems Motor Control Storage Digital Ctrl Systems
PC A
regs
A D A D
A D
External Interface
x32
B
regs
Peripherals
x32
DMA Addr - Read
DMA Data - Read DMA Addr - Write DMA Data - Write
x32
x32 x32 x32
DMA
‘C67x can perform 64-bit data loads.
数字信号处理的实现
1.在通用的微机上用软件实现。
2.用单片机来实现。
3.利用专门用于信号处理的可编程DSP来实现。
4.利用特殊用途的DSP芯片来实现。
5.用FPGA开发ASIC芯片实现数字信号处理算法。
6.在通用的计算机系统中使用加速卡来实现。
应用领域：
通信：
[移动电话] [IP电话(voice over IP)] [ADSL] [HFC]
采用哈佛结构，程序和数据分开存储 采用一系列措施保证数字信号的处理速度，如 对FFT的专门优化
采用冯.诺依曼结构的处理器
机器周期、 指令周期
采用哈佛结构的DSP处理器
独立的程序和数据空间、总线
哈佛结构的指令流的定时关系
改进的哈佛结构
程序总线
数据总线
数据总线和程序总线局部交叉 高速缓存
TI 07年销售额为138.35亿美元， 营业利润34.97亿美元， 纯利润为26.57亿美元。
DSP的特点
1.
DSP与其它CPU的比较
2.
DSP特点
几种微处理器Microprocessor
通用处理器（GPP）
采用冯.诺依曼结构，程序和数据的存储空间合二 而一 8086/286/…….. Pentium Ⅳ PowerPc 64-bit CPU（SUN Sparc，DEC Alpha） CISC 复杂指令计算机, RISC 精简指令计算机 采取各种方法提高计算速度，提高时钟频率，高速 总线，多级Cache，协处理器等
‘C6x Internal Buses
Internal Memory
Program Addr Program Data Data Addr - T1 Data Data - T1 Data Addr - T2 Data Data - T2 x32 x256 x32 x32/64 x32 x32/64
y(n)
a
k 0
M
M
k
x( n k )
Infinite Impulse Response Filter
y(n)
a
k 0
k
x ( n k )
b y (n k )
k k 1
N
Convolution
y ( n)
x ( k ) h( n k )
k 0
N
Discrete Fourier Transform
（单周期if.. Then ..功能）
2 结构特点
a) 硬件乘法器
定点乘法器、浮点乘法器 单机器周期：GPP一般需要上百周期
b)多功能单元
ALU、乘法器、地址发生器等 C6X 内部八个功能单元
TMS320C67x CPU
可 同 时 执 行 8 条 指 令
2 结构特点
c)总线结构
哈佛总线结构或改进的哈佛总线结构 C6X：256位程序总线 2套32位数据总线 多套DMA总线
3 性能指标
（1） 指令周期。就是执行一条指令所需要的时间， 通常以ns为单位。 （2） MAC时间。即一次乘法加上一次加法 的时间。 （3） FFT执行时间。即运行一个N点FFT程序 所需 的时间。 （4） MIPS。即每秒执行百万条指令。
2000.3, C64xx, 1.1GHz, 9000MIPS
DSP简介
主要内容
1）为什么用DSP 2）DSP特点 3）TI的DSP 4）DSP系统开发步骤
5）课程内容
6）如何学这门课程
DSP
Digital
Signals Processing 数字信号处理（方法、技术） Signals Processor 数字信号处理器
Digital
FIR filter with linear phase. Adaptive filters.
例：滤波---对信号进行处理，以改善其特性。
为什么要用微处理器，而不是模拟器件对信号 做滤波呢？我们来看看其优越性： • 模拟滤波器的性能要取决于温度等环境因素。而数 字滤波器则基本上不受环境的响。 • 数字滤波易于复制，其性能并不取决于已偏离正常 值的器件的组合。 • 一个模拟滤波器一旦制造出来，其特性（例如通带 频率范围）是不容易改变的。使用微处理器来实现 数字滤波器，就可以通过对其重新编程来改变滤波 的特性。 • 只有数字系统能够实现高阶滤波.
PC A
regs
A D A D
A D
External Interface
x32
B
regs
Peripherals
x32
DMA Addr - Read
DMA Data - Read DMA Addr - Write DMA Data - Write
x32
x32 x32 x32
DMA
‘C67x can perform 64-bit data loads.
定点与浮点DSP芯片 通用与专用DSP芯片
在全球DSP产品市场中，TI公司独占鳌头，占世界 市场45%的份额，其次是朗讯（28%）、ADI （12%）、摩托罗拉（12%）、其他公司（3%）
每2个数字蜂窝电话中就有1 个采用 TI产品，全世界90%的硬盘和33%的 Modem均采用TI DSP技术。
DSP芯片的特点
考虑一个数字信号处理的实例，比如有限冲击 响应滤波器（FIR）。用数学语言来说，FIR滤 波器是做一系列的点积。取一个输入量和一个 序数向量，在系数和输入样本的滑动窗口间作 乘法，然后将所有的乘积加起来，形成一个输 出样本。 类似的运算在数字信号处理过程中大量地重复 发生，使得为此设计的器件必须提供专门的支 持，促成了了DSP器件与通用处理器（GPP）的 分流
（5） MOPS。即每秒执行百万次操作。 （6） MFLOPS。即每秒执行百万次浮点操作。
C6711 150MHz, 1200MFLOPS
（7） BOPS。即每秒执行十亿次操作。 （8） MBPS。每秒传送百万位（数据传输能力）
C62x 200MHz， 800MB/S=6400MBPS
DSP的种类
Digital
Signal Processors (DSPs)
Why go digital?
Digital signal processing techniques are now so powerful that sometimes it is extremely difficult, if not impossible, for analogue signal processing to achieve similar performance. Examples:
实时性
高频信号的处理 可以处理包括微波毫米波乃 至光波信号
Why go digital?
With DSP it is easy to:
Change applications. Correct applications. Update applications.
Noise susceptibility.(灵敏度、敏感度) Chip count. Development time. Cost. Power consumption.
‘C6x Internal Buses
Internal Memory
Program Addr Program Data Data Addr - T1 Data Data - T1 Data Addr - T2 Data Data - T2 x32 x256 x32 x32/64 x32 x32/64
控制
[电机控制] [光驱] [硬盘驱动器]
测试/测量
[虚拟仪器] [自动测试系统] [医疗诊断]
电子娱乐
[高清晰度电视(HDTV)] [机顶盒(STB)] [AC-3] [家庭影院] [DVD]
其他
[数字相机] [网络相机] [雷达]
DSP的市场规模
DSP市场正处于高速成长的阶段。在数字化、个人化 和网络化的推动下，从2001年到2007年，复合增长率为 25～30%,估计 2007年通用DSP销售额为90亿美元左右 ， 嵌入DSP销售额为180亿美元 。因此，全球DSP市场的前 景非常广阔，DSP产业将成为21 世纪最具发展潜力的朝阳 产业。