“DSP技术”内部资源介绍
DSP概述及存储器
DMA
Ch 0 Ch 1 Ch 2 Ch 3 Ch 4 Ch 5 Peripheral Bus Peripheral Bus
Timer Timer 8/16-bit Host Port 8/16-bit Host Port Interface (HPI) Interface (HPI)
Multichannel Buffered Multichannel Buffered Serial Port (McBSP) Serial Port (McBSP) Multichannel Buffered Multichannel Buffered Serial Port (McBSP) Serial Port (McBSP) Multichannel Buffered Multichannel Buffered Serial Port (McBSP) Serial Port (McBSP)
Small Size
144 TQFP 144 microStar BGA (12 x 12 mm)
Addressing Unit 8 Auxiliary Registers 2 Addressing Units Power Management Power Management
PLL Clock PLL Clock Generator Generator S/W Waitstate S/W Waitstate Generator Generator
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DSP主要特点
根据数字信号处理的要求，DSP一般具有如下的主要特点： ☆ 在一个指令周期内，可完成一次乘法和一次加法； ☆ 程序和数据空间分开，可以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， 在两块芯片中同时访问； ☆ 具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持； ☆ 快速的中断处理和硬件I/O接口支持； ☆ 具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器； ☆ 可以并行执行多个操作； ☆ 支持流水线操作，使取指、译码、取操作数和执行等 操作可以重叠执行。
DSP工作原理
DSP工作原理DSP（数字信号处理）是一种通过数字信号处理器对数字信号进行处理和分析的技术。
它在许多领域中广泛应用，如通信、音频处理、图像处理等。
本文将详细介绍DSP的工作原理，包括数字信号处理的基本概念、DSP的组成部分、工作流程以及应用案例等。
1. 数字信号处理的基本概念数字信号处理是指通过对连续信号进行采样、量化和编码，将其转换为离散的数字信号，并利用数字信号处理器对其进行处理和分析的过程。
在数字信号处理中，信号被表示为一系列离散的样本，通过对这些样本进行数学运算和算法处理，可以实现信号的滤波、变换、编解码等操作。
2. DSP的组成部分DSP系统由以下几个主要组成部分构成：- 数字信号处理器（DSP芯片）：它是实现数字信号处理算法和操作的核心部件，通常包括一个或多个处理核心、运算单元、存储器和外设接口等。
- 存储器：用于存储待处理的数字信号、算法代码和中间结果等数据。
- 外设接口：用于与外部设备（如传感器、显示器、存储设备等）进行数据交换和控制。
- 时钟和定时器：用于同步和控制DSP系统的时序和时钟频率。
- 电源管理单元：用于管理和调节DSP系统的电源供应和功耗。
3. DSP的工作流程DSP的工作流程可以分为以下几个步骤：- 信号采集：将模拟信号转换为数字信号，通常通过模数转换器（ADC）实现。
- 数字信号处理：使用DSP芯片对数字信号进行处理和分析，包括滤波、变换、编解码等操作。
- 数据存储和管理：将处理后的数据存储到内部或外部存储器中，以备后续使用。
- 数据输出：将处理结果输出到外部设备或其他系统，通常通过数模转换器（DAC）实现。
- 控制和调度：根据需要对DSP系统进行控制和调度，包括时序控制、算法调度和外设管理等。
4. DSP的应用案例DSP在各个领域都有广泛的应用，以下是几个典型的应用案例：- 通信领域：DSP在通信系统中扮演着重要角色，如基站的信号处理、调制解调、信道编解码等。
DSP工作原理
DSP工作原理一、简介DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理器）是一种专门用于数字信号处理的微处理器。
它具有高性能、低功耗和高度可编程的特点，广泛应用于通信、音频、视频、雷达、医疗等领域。
本文将详细介绍DSP的工作原理。
二、DSP的基本组成1. 数据通路（Data Path）：数据通路是DSP的核心部分，用于执行算术运算、逻辑运算和数据传输等操作。
数据通路由运算器、寄存器和数据通路控制器组成。
2. 控制器（Controller）：控制器用于控制DSP的操作，包括指令的获取、解码和执行等功能。
控制器由指令寄存器、程序计数器和控制单元等组成。
3. 存储器（Memory）：存储器用于存储程序代码、数据和中间结果等信息。
存储器包括指令存储器（程序存储器）和数据存储器。
4. 外设接口（I/O Interface）：外设接口用于与外部设备进行数据交换，如与传感器、显示器、键盘等设备的连接。
三、DSP的工作流程1. 指令获取阶段：DSP从指令存储器中获取指令，并将其存储到指令寄存器中。
2. 指令解码阶段：DSP解码指令，确定执行的操作类型和操作数。
3. 数据处理阶段：根据指令中的操作类型和操作数，DSP执行算术运算、逻辑运算或数据传输等操作。
这些操作通常涉及数据的加载、存储、运算和传输。
4. 结果存储阶段：DSP将计算结果存储到数据存储器中，以备后续使用。
5. 控制流程阶段：DSP根据控制指令中的条件判断，决定下一条要执行的指令的地址。
6. 循环处理：DSP可以通过循环指令实现对一段代码的重复执行，实现高效的数据处理。
四、DSP的优势1. 高性能：DSP具有专门优化的指令集和硬件结构，能够快速执行复杂的信号处理算法。
2. 低功耗：DSP采用高度优化的架构和电源管理技术，能够在低功耗下实现高性能的信号处理。
3. 高度可编程：DSP具有灵活的指令集和丰富的外设接口，使其能够适应各种不同的应用需求。
DSP资料介绍
RC-DSP-Ⅱ＋型数字信号处理实验开发系统一、适用范围数字信号处理器实验开发系统主要适合于《数字信号处理》等相关课程的实验教学及科研的要求；也可为信号处理、自动化、通信工程、物理、测控等专业作为实验开发平台。
亦可用于DSP项目的开发设计，本产品也是大学生电子设计制作竞赛的最佳工具。
该系统采用全表贴器件设计以保证系统整体的稳定性，同时也使产品美观大方，让学生接触到最新的设计潮流。
二、结构简介实验目标系统功能模块如下：1、AD/DA模块：该模块采用AD50芯片，16位，最高抽样率为22k，利用AD50可做模拟信号的AD/DA实验，采样信号的FIR,FFT实验等；2、音频AD/DA模块：该模块采用AIC23芯片，该芯片为16位双声道，自带滤波器，数字可编程的专用音频AD/DA芯片，抽样率为0－90k，精度最高可达32位，因此利用AIC23可做专业音频（如MP3）的AD/DA实验等；3、USB模块：USB模块采用Philips公司今年3月推出的最新USB芯片1362，利用USB模块可做USB协议的编程实验（如主从实验、OTG实验），还可以利用USB模块与外部USB设备（MP3播放机、U盘）进行数据交换实验等；4、UART模块：利用UART模块可做串口实验，也可以利用UART模块与计算机交换数据等；5、电机控制模块：电机控制模块采用插件扩展可选的形式。
电机控制模块自带一个直流电机和一个步进电机，利用电机控制模块可做直流电机和步进电机控制方面的实验，可进行PID参数调节等；6、以太网接口模块：以太网接口模块采用8019芯片和RJ45双绞线接口，利用以太网接口模块可实现嵌入式TCP/IP的实验等；7、LCD显示模块：LCD显示模块采用128×64图形点阵液晶屏，利用LCD显示模块可做各种图形和字符显示编程方面的设计实验；8、LED显示模块：LED显示模块采用8个发光数码管。
利用LED显示模块可做LED（数据）显示方面的实验；亦可通过CPLD配置显示其它任何位信息；9、键盘输入模块：利用键盘输入模块可做键盘输入控制方面的实验；10、模拟信号产生模块：模拟信号产生模块可产生频率和幅度可调的正弦波、三角波和方波，以方便实验使用；11、HPI通信接口：本实验箱的HPI主要以2407与5410进行数据通信。
DSP芯片的存储资源管理
数字信号处理
用户编写的C源程序经过C 用户编写的C源程序经过C 编译器的处理后, 编译器的处理后,转化为具 有相同功能的汇编语言代码 。之后再作为独立的汇编源 程序经过汇编处理产生COFF 程序经过汇编处理产生COFF 目标文件, 目标文件,其中包含上述的 各类程序块或数据块。 各类程序块或数据块。接下 来,链接器以这些块作为输 入将其组合起来, 入将其组合起来,并参照具 体的CMD文件, CMD文件 体的CMD文件,最终生成可执 行的COFF文件。 COFF文件 行的COFF文件。此外在链接 过程中系统将自动访问目标 文件库和运行库, 文件库和运行库,以简化链 接过程, 接过程,缩短链接过程所需 的时间。 的时间。
数字信号处理
块的链接
链接器对块的处理主要包括下面2个方面。首先,链接器将COFF目 标文件中的块建立为程序块或数据块并以这些块作为输入块,链接器 再把这些输入块组合起来以建立可执行的COFF输出模块。然后,链接 器为输出块选择存储器地址。链接器提供Memory和Sections 2个命令 来完成上述工作。其中,Memory命令定义目标系统的存储器分配,程序 员可以通过指定存储器起始地址和长度来定义每一块存储器。 Sections命令定义如何组合输入块以及在存储器何处存放输出块。若 不用这二条命令,链接器就会采用默认的分配方法;若采用这二条命令, 则需要在链接器命令文件(扩展名为.cmd)中确定。
数字信号处理
.data .sect “块名” .asect “块名”,地址 在这些命令中,.text和.data命令建立的块名称就 是.text和.data,而后二个命令建立的块是自定义的块。 其中.asect建立的块具有绝对地址,一般不要使用。当 汇编器遇到上述命令时,立即停止汇编当前块,且开始 将随后的代码或数据汇编到当前命令所对应的块中。
dsp原理及技术
dsp原理及技术DSP（Digital Signal Processing）原理及技术一、概述DSP，即数字信号处理，是指利用数字计算机或数字信号处理器（DSP芯片）对模拟信号进行采样、量化、编码、数字滤波、数字调制和解调等一系列算法和技术的处理过程。
本文将介绍DSP的基本原理和技术。
二、DSP的基本原理1. 信号采样与量化在DSP系统中，模拟信号首先要经过采样和量化过程转换为数字信号。
采样是指将连续的模拟信号在时间上离散化，量化则是将采样后的信号在幅度上离散化。
2. 数字信号的编码与解码编码是将模拟信号的采样值转换为二进制代码，使其能够被数字计算机或DSP芯片进行处理。
解码则是将数字信号重新转换为模拟信号。
3. 数字滤波技术数字滤波是DSP中一项重要的技术，用于对信号进行频率分析和去除干扰。
常见的数字滤波器包括FIR（有限脉冲响应）滤波器和IIR （无限脉冲响应）滤波器等。
4. 数字调制与解调技术数字信号在传输过程中，通常需要进行调制和解调。
调制是将数字信号转换为模拟信号，解调则将模拟信号还原为数字信号。
常见的数字调制方式包括ASK（振幅键控）、FSK（频移键控）和PSK（相移键控）等。
三、DSP的应用领域1. 通信领域DSP在通信领域中有着广泛的应用，如无线通信、数字电视、音频处理等。
DSP的高效处理能力和灵活性使得通信系统能够更好地实现信号处理、噪声抑制、编解码等功能。
2. 视频与音频处理在视频和音频处理中，DSP能够实现视频压缩编码（如MPEG）、音频解码（如MP3）等技术，提供更高质量、更高压缩率的音视频传输和存储。
3. 图像处理DSP在图像处理中广泛应用于图像滤波、边缘检测、图像增强、数字图像识别等领域。
DSP能够快速高效地处理大量图像数据，提供准确可靠的图像处理结果。
4. 控制系统DSP在控制系统中的应用也十分重要，可用于数字控制环节、算法实时运算以及信号控制等。
DSP的高性能使得控制系统具备更高的精度和更灵活的控制方式。
《DSP内部结构》课件
指令调度：通过指令调度，优化指令顺序，提高流水线的 执行效率
寄存器分配：通过寄存器分配，减少寄存器冲突，提高流 水线的执行效率
内存优化：通过内存优化，减少内存访问次数，提高流水 线的执行效率
并行处理优化
并行处理技术：将任务分解为多个 子任务，同时执行
并行处理技术
并行处理技术是 DSP的核心技术之 一，可以实现多个 任务同时执行
并行处理技术可 以提高DSP的处 理速度和效率， 降低功耗
并行处理技术可 以实现数据的并 行处理，提高数 据处理速度
并行处理技术可 以实现指令的并 行执行，提高指 令执行效率
高速缓存技术
作用：提高DSP的运行速度和效率 原理：将频繁访问的数据存储在高速缓存中，减少对主存的访问次数 特点：速度快、容量小、价格高 应用：在DSP中广泛应用于指令和数据的缓存
数字信号处理单元
算术逻辑单元（ALU）：进 行基本的算术和逻辑运算
添加标题
寄存器组（REG）：存储数 据和指令
添加标题
指令存储器（ROM）：存 储指令
添加标题
输入/输出接口（I/O）：与 外部设备进行数据交换
添加标题
添加标题
添加标题
累加器（ACC）：存储中间 运算结果
添加标题
程序计数器（PC）：指示当 前指令的地址
集成开发环境（IDE）
集成开发环境（IDE）是 DSP编程和开发的重要 工具
常见的IDE包括Keil uVision、IAR Embedded Workbench等
IDE提供了代码编辑、编 译、调试等功能
IDE支持多种编程语言， 如C、C++等
dsp技术原理及应用
DSP的字长有16位、24位、32位。为防止运算过程中溢出，累加 器 达 到 40 位 。 此 外 ， 一 批 浮 点 DSP ， 例 如 TMS320C3x 、 TMS320C4x、 TMS320C67x、 TMS320F283x、 ADSP21020等， 则提供了更大的动态范围。
DSP主要特点续
⑷图形/图像：二位/三维图形处理、图像压缩与传输、图像增强、 动画、机器人视觉等。
⑸军事：保密通信、雷达处理、声纳处理、导航、导弹制导等。
⑹仪器仪表：频谱分析、函数发生、锁相环、地震处理等。
⑺自动控制：引擎控制、声控、自动驾驶、机器人控制、磁盘控制 等。
⑻医疗：助听、超声设备、诊断工具、病人监护等。
⑼家用电器：高保真音响、音乐合成、音调控制、玩具与游戏、数 字电话/电视等。
DSP/多核处理器主要的生产厂家
• TI (德仪)：/ • ADI: / • Agere: / • Freescale: / • ST(意法半导体) : • Lucent(朗讯)：/ • Analog Device(模拟器件)： • Motorola:/ • Samsung：/ • Microchip: / • Intel: / • AMD: /
平滑滤波
Y(t)
抗混叠滤波器将输入信号X(t)中比主要频率高的信号分量滤除， 避免产生信号频谱的混叠现象。
A/D——将输入的模拟信号转换为DSP芯片可接收的数字信号。
DSP芯片——对A/D输出的信号进行某种形式的数字处理。
D/A——经过DSP芯片处理的数字样值经D/A转换为模拟量，然 后进行平滑滤波得到连续的模拟信号。
⑻硬件配置强
新一代DSP的接口功能愈来愈强，片内具有定时器、串行口、主机 接口(HPI)、DMA控制器、软件控制的等待状态产生器、锁相环时 钟产生器、A/D转换以及实现在片仿真符合IEEE 1149.1标准的测试 仿真接口，使系统设计更易于完成。另外，许多DSP芯片都可以工 作在省电方式，大大降低了系统功耗。
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湖南文理学院电信学院 《DSP技术》 叶华
2.1 TMS320LF240x DSP的CPU内部功能 模块介绍
乘法器相关指令及操作
（ 3） DSP2407锁相环的工作方式
（ 4） DSP2407数字I/O引脚的使用 R2的理解
湖南文理学院电信学院 《DSP技术》 叶华
2.1 TMS320LF240x DSP的CPU内部功能模 块介绍
中央处理单元(CPU)
输入定标器
乘法单元
中央算术逻辑单元
湖南文理学院电信学院 《DSP技术》 叶华
2.1 TMS320LF240x DSP的CPU内部功能 模块介绍
乘法器的输入
乘法器的输出
16 位 临 时 寄 存 器 (TREG)， 在 乘 法 之 前把数据读总线的 值加载到TREG；
数据读总线的数据 存储器值和程序读 总线的程序存储器 值。
两个输入值相乘后的32 位结果保存在乘积寄存 器(PREG)中； PREG的输出连接到32 位的乘积定标移位器 (PSCALE)，通过 PSCALE将乘积结果送 到CALU或数据存储器。
输入移位器的输出值
最低有效位LSBs段填0； 未使用的最高有效位MSBs填0或者根据状态寄存器 ST1的SXM位的值来确定是否需要进行符号扩展
AF11 16 AF11 16 输入移位器 接收数据 左移8位后的 输出值 (SXM=1) XXXX AF11 32 FFAF 1100
输入移位器 接收数据 左移8位后的 输出值 (SXM=0)
湖南文理学院电信学院 《DSP技术》 叶华
2.1 TMS320LF240x DSP的CPU内部功能 模块介绍
乘法定标移位REG的输出。 输出：完成移位后，全部32位送到CALU，或将结果的16位存到数 据存储器。 移位模式：该移位器可用4中移位模式，这些模式由状态寄存器 ST1的乘积移位方式(PM)位确定。
XXXX
AF11 32
00AF
1100
(a)
湖南文理学院电信学院 《DSP技术》 叶华
(b)
2.1 TMS320LF240x DSP的CPU内部功 能模块介绍
2、乘法器
数 据 读 总 线 16
程 序 读 总 线 16
16×16位的硬件乘法 器，在单个周期内产 生一个32位乘积结果 的有符号或无符号数；
2.1 TMS320LF240x DSP的CPU内部功能 模块介绍
1、输入定标移位器
是一个16位到32位的滚动式
程 序 读 总 线 16 Input scaling section
数 据 读 总 线 16
左向移位器；
能将输入的16位数据的0～ 15位在本周期内向左移位以 得到32位的输出；
PM 00 01 10 11
注：PREG 的内容保持不变，其值被复制到PSCALE中，进行移位。
移位 不移位 左移1位 左移4位 右移6位 说明 乘积结果没有移位地送到CALU单元或数据总线 移去在一次2的补码乘法运算中产生的1位附加符号位，以得到一个Q31的乘积 当与一个13位的常数相乘时，移去在16×13位的2的补码乘法运算中产生的4位附加符
除了MPYU指令，所 有的乘法指令都执行 有符号的乘法操作。
16 Multiplication section
16 TREG Multiplier 16× 16 PREG 32 Product shifter(32bits) 32 16 中央算术逻辑 单元
MUX 16
数据写总线
湖南文理学院电信学院 《DSP技术》 叶华
2.3 系统配置和中断
2.4 程序控制
湖南文理学院电信学院 《DSP技术》 叶华
第2章： TMS320LF240x DSP内部资源介绍
重点： TMS320LF240x DSP CPU控制器的内部功能模块；存储器和I/O
空间；系统配置和中断；程序控制工作原理
难点： ） DSP2407的中断系统 （ 2） DSP2407的存储器映射
小测验
1） DSP的基本特点
2）什么是哈佛结构 ?（并画出示意图）
3） DSP与单片机的主要区别
湖南文理学院电信学院 《DSP技术》 叶华
第2章： TMS320LF240x DSP内部资源介绍
2.1 TMS320LF240x DSP的CPU内部功能模块
介绍
2.2 存储器和I/O空间
使用MPY指令时，可以对一个13位的立即数进行操作，每两个指 令周期得到一个乘积。
代码执行多路乘法和乘积求和运算时，CPU支持流水线操作。
操作 把通过CALU得到的前次乘积结果装载到TREG 把PREG的值装载入ACC 把PREG的值加载到ACC
指令 LT LTP LTA
DMOV,LTD
LTS
把PREG的值加到ACC，移位TREG输入数据到数据存储器的下一地址
号位，以生成一个Q31的乘积
对乘积结果进行定标，以使得运行128次的乘积累加器不会溢出
湖南文理学院电信学院 《DSP技术》 叶华
2.1 TMS320LF240x DSP的CPU内部功能 模块介绍
乘法器相关指令及操作
用LT指令将数据从数据总线载入TREG提供1操作数，MPY指令提 供第2个操作数或从数据总线上得到。
程序读总线(PRDB), 改输入是指令操作 数给出的常数。
嵌在指令字中的常数。 把移位量放在指令字中， 该程序代码使用特定的 数据比例； 临时寄存器TREG的提 位。根据TREG的值移 位，数据的定标因子是 动态确定的，可适应不 同的系统要求。
湖南文理学院电信学院 《DSP技术》 叶华
2.1 TMS320LF240x DSP的CPU内部功 能模块介绍
MUX 16
31
16 15 Input shifter (32bits) 32 中央算术逻辑 单元
0
本操作不需要额外的周期。
湖南文理学院电信学院 《DSP技术》 叶华
2.1 TMS320LF240x DSP的CPU内部功能 模块介绍
移位器的输入来源
移位量的来源
数据读总线(DRDB)， 该输入值来自指令 操作数据所引用的 数据存储单元；