实时数字信号处理与DSP芯片31张
DSP芯片
常用芯片
1)电源： TPS73HD3xx，TPS7333，TPS，PT64xx 2)Flash： AM29F400，AM29LV400，SST39VF400 3)SRAM： CY7C1021，CY7C1009，CY7C1049 4)FIFO： CY7C425，CY7C42x5 5)Dual port： CY7C136，CY7C133，CY7C1342 6)SBSRAM： CY7C1329，CY7C1339 7)SDRAM： HY57VBTC 8)CPLD： CY系列，CY系列，CY系列 9)PCI： PCI2040，CY7C 10)USB： AN21xx，CY7C68xxx 11)Codec：TLV320AIC23，TLV320AIC10
面向低功耗、手持设备、无线终端的应用主要有：手机、PDA、GPS、数传电台等。
数字信号处理数字滤波器
数字滤波器的实用型式很多，大略可分为有限冲激响应型和无限冲激响应型两类，可用硬件和软件两种方式 实现。在硬件实现方式中，它由加法器、乘法器等单元所组成，这与电阻器、电感器和电容器所构成的模拟滤波 器完全不同。数字信号处理系统很容易用数字集成电路制成，显示出体积小、稳定性高、可程控等优点。数字滤 波器也可以用软件实现。软件实现方法是借助于通用数字计算机按滤波器的设计算法编出程序进行数字滤波计算。
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优点缺点
优点
缺点
大规模集成性 稳定性好，精度高 可编程性 高速性能 可嵌入性 接口和集成方便
成本较高 高频时钟的高频干扰 功率消耗较大等
产品应用
DSP芯片广泛应用于数字控制、运动控制方面的应用主要有磁盘驱动控制、引擎控制、激光打印机控制、喷 绘机控制、马达控制、电力系统控制、机器人控制、高精度伺服系统控制、数控机床等。
dsp芯片的原理与应用
DSP芯片的原理与应用1. DSP芯片的概述DSP芯片（Digital Signal Processor，数字信号处理器）是一种专门用于数字信号处理的芯片。
它通过对数字信号的处理来实现各种信号处理算法，如音频信号处理、图像处理、视频编解码等。
DSP芯片具有高速计算和高效能耗比的特点，在许多领域都得到了广泛的应用。
2. DSP芯片的原理DSP芯片的核心部分是一组高性能的数学运算单元，主要包括算术逻辑单元（ALU）、寄存器文件和累加器等。
这些数学运算单元可以对数字信号进行加法、减法、乘法、除法等复杂的数学运算，并实现快速的乘积累加（MAC）操作。
此外，DSP芯片还配备了高速的存储器，用于存储待处理的数据和运算结果。
3. DSP芯片的应用领域3.1 音频信号处理DSP芯片在音频信号处理方面应用广泛。
它可以通过数字滤波器对音频信号进行滤波处理，实现均衡器、消噪器、混响器等音效效果。
另外，DSP芯片还可以对音频信号进行编解码，实现音频压缩和解压缩。
3.2 图像处理DSP芯片在图像处理方面也有很多应用。
它可以对图像进行数字滤波、边缘检测和图像增强等处理，用于医学图像的分析、工业检测和图像识别等领域。
3.3 视频编解码在视频处理领域，DSP芯片可以实现视频的压缩和解压缩。
它可以对视频信号进行编码，降低视频数据的传输带宽和存储空间，提高视频传输的效率。
同时，DSP芯片还可以对编码后的视频进行解码，恢复原始的视频信号。
3.4 通信系统DSP芯片广泛应用于各种通信系统中。
它可以实现数字调制解调、误码纠正、信道均衡和信号编码等功能，用于提高通信系统的性能和效率。
此外，DSP芯片还可以实现语音信号的压缩和解压缩，用于语音通信系统和语音识别系统等领域。
3.5 控制系统在控制系统中，DSP芯片可以实现数字控制、数字滤波和模拟信号的转换等功能。
它可以对控制信号进行数字化处理，提高控制系统的精度和稳定性。
此外，DSP芯片还可以与传感器和执行器进行接口，实现实时的控制和反馈。
DSP和CPU、单片机的区别比较
DSP和CPU、单片机的区别比较DSP和CPU、单片机的区别比较摘要：在过去的几十年里，单片机的广泛应用实现了简单的智能控制功能。
随着信息化的进程和计算机科学与技术、信号处理理论与方法等的迅速发展，需要处理的数据量越来越大，对实时性和精度的要求越来越高，低档单片机已不再能满足要求。
近年来，各种集成化的单片DSP的性能得到很大改善，软件和开发工具也越来越多，越来越好；价格却大幅度下滑，从而使得DSP器件及技术更容易使用，价格也能够为广大用户接受；越来越多的单片机用户开始选用DSP器件来提高产品性能，DSP器件取代高档单片机的时机已经成熟。
本文将从结构、性能、价格等方面对DSP器件和中央处理器CPU、单片机进行比较，探讨DSP、CPU和单片机在应用方面的实用性和性价比。
DSP（digitalsingnalprocessor）是一种独特的微处理器，有自己的完整指令系统，是以数字信号来处理大量信息的器件。
一个数字信号处理器在一块不大的芯片内包括有控制单元、运算单元、各种寄存器以及一定数量的存储单元等等，在其外围还可以连接若干存储器，并可以与一定数量的外部设备互相通信，有软、硬件的全面功能，本身就是一个微型计算机。
DSP采用的是哈佛设计，即数据总线和地址总线分开，使程序和数据分别存储在两个分开的空间，允许取指令和执行指令完全重叠。
也就是说在执行上一条指令的同时就可取出下一条指令，并进行译码，这大大的提高了微处理器的速度。
另外还允许在程序空间和数据空间之间进行传输，因为增加了器件的灵活性。
其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号，再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。
它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。
它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。
dsp芯片特点
dsp芯片特点DSP（Digital Signal Processor）芯片是一种专用的数字信号处理器，具有以下特点：1. 高性能和低功耗：DSP芯片采用了高度优化的架构和算法，在较小的体积内实现了强大的计算能力，能够高效地执行复杂的数字信号处理任务。
同时，DSP芯片还具有低功耗的特点，能够在电池供电的设备中提供长时间的使用。
2. 并行计算能力：DSP芯片采用了多核处理器的设计，能够同时执行多个并行的运算任务，大大提高了处理效率。
这对于实时处理要求较高的应用，如语音识别、图像处理等，非常有益。
3. 高效的浮点运算：DSP芯片通常内置了高精度的浮点运算单元，能够进行复杂的浮点运算。
这使得DSP芯片在音频、视频、通信等领域得到广泛应用，能够实现高质量的信号处理和编解码。
4. 丰富的外设接口：DSP芯片通常具有丰富的外设接口，可以与各种传感器、存储器、通信设备等进行连接和通信。
这使得DSP芯片在多种应用环境下能够方便地进行数据采集、传输和处理。
5. 可编程性强：DSP芯片具有很高的可编程性，可以根据具体的应用需求进行定制化的编程和算法开发。
这使得DSP芯片具有很大的灵活性和适应性，能够应对各种不同的信号处理任务。
6. 实时性强：DSP芯片具有高效的数据处理和响应能力，能够实时地处理输入数据并输出结果。
这使得DSP芯片在很多实时信号处理领域得到广泛应用，如音频信号处理、语音识别、雷达信号处理等。
7.低延迟：DSP芯片具有低延迟的特点，能够在极短的时间内完成信号处理任务。
这使得DSP芯片在要求实时性和快速响应的应用中得到广泛使用，如视频编解码、通信系统等。
8. 强大的算法支持：DSP芯片通常具有丰富的算法库，涵盖了音频、视频、通信等多个领域的处理算法。
这使得开发人员能够借助DSP芯片的算法库快速开发出高性能的信号处理应用。
总结起来，DSP芯片具有高性能、低功耗、并行计算能力、高效的浮点运算、丰富的外设接口、可编程性强、实时性强、低延迟以及强大的算法支持等特点。
DSP芯片介绍(精)
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芯片原理与应用领域
dsp芯片原理与应用领域
DSP芯片，即数字信号处理芯片，是一种专门用于数字信号
处理的集成电路。
它采用了一系列算法和数学模型，对数字信号进行采样、量化、编码和解码，以及实现一系列数字信号处理操作，如滤波、变换和编码等。
DSP芯片的原理是基于数字信号处理的数学方法和算法。
首先，输入的模拟信号经过采样，将其转换为数字信号，然后经过量化和编码处理，使其可以被DSP芯片进行数字信号处理
操作。
在DSP芯片中，使用了一系列的数字信号处理算法和
数学模型，如快速傅里叶变换（FFT）、数字滤波器设计和应
用等，通过这些算法和模型，可以对数字信号进行滤波、变换和编码等处理。
DSP芯片的应用领域非常广泛。
首先，在通信领域中，DSP
芯片可以用于调制解调、信号处理和编码解码等方面，用于实现数字通信系统的各种功能。
其次，在音频和视频领域中，DSP芯片可以用于音频和视频信号的处理和编码，如音频合成、音频降噪和视频压缩等方面。
此外，DSP芯片还广泛应
用于雷达信号处理、医学影像处理、电力系统控制和自动化控制等领域。
总的来说，DSP芯片具有高性能，低功耗和灵活配置等优点，可以对数字信号进行高效、精确和实时的处理，因此在各个领域都有着广泛的应用。
dsp芯片有哪些
dsp芯片有哪些DSP芯片是数字信号处理器芯片的英文缩写，它是一种专用于数字信号处理的集成电路芯片。
由于其高效性和强大的信号处理能力，DSP芯片在音频、视频、通信、雷达等领域得到了广泛的应用。
以下是一些常见的DSP芯片：1. 德州仪器（Texas Instruments）的TMS320系列：TMS320是一系列广泛应用于通信、音频、视频、雷达、医疗电子设备等领域的DSP芯片。
其中，TMS320C6000系列主要用于高性能信号处理，TMS320C5000系列主要用于音频信号处理。
2. 瑞萨电子（Renesas Electronics）的SHARC系列：SHARC 是瑞萨电子公司推出的一系列高性能DSP芯片，用于音频、通信、嵌入式控制等领域。
SHARC芯片具有多核处理能力和强大的算术运算能力。
3. 模拟设备公司（Analog Devices）的Blackfin系列：Blackfin 是模拟设备公司推出的一系列融合型DSP芯片，集成了DSP 和微处理器的功能。
Blackfin芯片在音频处理、视频图像处理和通信系统中具有广泛的应用。
4. 哈工大芯片（Harbin Microelectronics）的HME系列：HME 系列是哈工大芯片推出的一系列低功耗、高集成度的DSP芯片。
HME芯片主要用于音频处理、语音识别等应用。
5. 三星（Samsung）的Exynos DSP系列：Exynos DSP系列是三星公司推出的一系列高性能DSP芯片，广泛应用于智能手机和移动设备中的图像处理、音频处理等场景。
6. 英特尔（Intel）的Xeon Phi系列：Xeon Phi系列是英特尔公司推出的一系列协处理器，具有超级计算能力。
Xeon Phi芯片通常配合主流的英特尔Xeon处理器使用，用于科学计算、高性能计算等领域。
7. 中兴通讯（ZTE）的龙骁（LongXiao）系列：龙骁系列是中兴通讯公司自主研发的一系列高性能DSP芯片，主要用于5G 通信系统中的信号处理和数据传输。
什么是数字信号处理芯片如何选择合适的数字信号处理芯片
什么是数字信号处理芯片如何选择合适的数字信号处理芯片数字信号处理芯片 (Digital Signal Processing Chip，简称DSP芯片)是一种硬件设备，能够对数字信号进行高效的处理与分析。
数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是指对数字信号进行滤波、变换、降噪、编码等一系列算法的处理。
数字信号处理芯片由专门的处理器和相关硬件构成，广泛应用于音频、视频、通信、雷达以及医疗设备等领域。
数字信号处理芯片的选择非常重要，因为不同的芯片具有不同的性能、功耗、价格等方面的特点。
以下是选择合适的数字信号处理芯片时需要考虑的几个因素：1. 性能：性能是选择数字信号处理芯片的关键因素之一。
性能包括芯片的处理速度、噪声性能、精度、频率响应等。
在选择芯片时，需要根据具体的应用需求来确定所需的性能指标。
2. 功耗：功耗也是选择数字信号处理芯片时需要考虑的一个重要因素。
功耗的高低会直接影响设备的运行时间和使用寿命。
通常情况下，功耗越低越好，但需要根据具体的应用场景来平衡性能和功耗之间的关系。
3. 接口：数字信号处理芯片与其他设备之间的通信需要通过接口来实现。
在选择芯片时，需要确保芯片具有与其他设备兼容的接口，如UART、I2C、SPI等。
4. 支持的算法：不同的应用场景需要用到不同的算法。
在选择芯片时，需要确保芯片支持所需的算法，如滤波、变换、编码等。
5. 可编程性：可编程性是指芯片是否具备可以自定义算法的能力。
对于一些特殊需求或者未来可能会有新的算法需求的应用，可编程性是一个重要的考虑因素。
6. 价格：价格是选择数字信号处理芯片时需要考虑的一个重要因素。
不同的芯片价格可能会有较大的差异，需要根据预算来选择合适的芯片。
在选择数字信号处理芯片时，可以参考厂商提供的技术文档和产品手册，了解芯片的性能参数、功能特点等。
同时，还可以查阅相关的评测和用户反馈，获取更多的信息。
综上所述，选择合适的数字信号处理芯片需要综合考虑性能、功耗、接口、算法支持、可编程性以及价格等因素。
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• 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
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DSP与通用处理器的比较
1 对密集的乘加法运算的支持 2 存储器结构 3 零开销循环 4 定点，浮点计算 5 专门的寻址方式 6 执行时间的预测 7 多处理器接口 8 开发工具的要求 9 JTAG（Joint Test Action Group）标准测试接口（IEEE 1149标准接口）
Single Chip Computer/ Micro Controller Unit（MCU）
• 具有通用CPU所具有的ALU和CU，还有存储器（RAM/ROM）寄存器，时钟，计数器 ，定时器，串/并口，有的还有A/D，D/A
• INTEL MCS/48/51/96（98） • MOTOROLA HCS05/011 • ARM 7，9，……
还有多种不同领域的DSP芯片（P13 图1.1 ）
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发展趋势
从运算速度来看，MAC（一次乘法和一次加法）时间已 经从80年代初的400ns（如TMS32010）降低到40ns （如TMS32C40），处理能力提高了10多倍。
内部关键的乘法器部件从1980年的占模区的40左右下降 到5以下，片内RAM增加一个数量级以上。
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医疗诊断
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为什么要用DSP芯片，而不是模拟 器件来对信号进行处理？
• 模拟电路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影响。
• DSP易于在非常小的宽容度内进行计算，因为其 性能并不取决于性能离散的器件组合。
• 一个模拟电路一旦制造出来，其特性（例如通带 频率范围）是不容易改变的。使用DSP实现数字 信号处理，就可以通过对其重新编程来改变系统 的特性。
Siemens (Infineon)
TriCore
16
16
80
Core
Fixed
16
16
130
Core
Fixed 16/20/24
16/32
150
Core
Fixed
16
16/32
70
Chip
Fixed
16
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16/32
66
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DSP厂商的芯片（二）
公司/名称
芯片/核
IBM
C54XDSP
Core
Mentor Graphics
M320C50
Core
公司/名称
DSP Group PineDSPCore OakDSPCore TeakDSPCore PalmDSPCore ARM Piccolo Hitachi SH-DSP
芯片/核 定点/浮 字长(bits) 指令长度(bits) 钟频
点
(MHz)
Core
Fixed
16
16
40
Core
Fixed
少、集成度不高、价格较高
致性好、使用方便、性能/价格比高
实时性
除开电路引入的延时外，处理是实时的 由计算机的处理速度决定
高频信号的处理
可以处理包括微波毫米波乃至光波信号
按照奈准则的要求，受S/H、A/D和处 理速度的限制
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能够进行数字信号处理的CPU
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 • 8-bit Apple（6502），NEC PC-8000（Z80） • 8086/286/386/486/Pentium/Pentium II/ Pentium III • PowerPc 64-bit CPU（SUN Sparc，DEC Alpha, HP） • 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Cashe，协处理器等
DSP 原理及应用
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1
什么是DSP芯片
DSP ： Digital Signal Processing DSPs: Digital Signal processors 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； 适用于快速实现各种数字信号处理算法。
从制造遍采用亚微米CMOS工艺。
引脚数量从1980年的最多64个增加到现在的200个以上， 引脚数量的增加，意味着结构灵活性的增加。
DSP芯片的发展，使DSP系统的成本、体积、重量和功 耗都有很大程度的下降。
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DSP厂商的芯片（一）
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DSP芯片的第一步
• 1978 AMI公司
1979 美国Iintel公司第一个单片DSP芯片。但是这两 种芯片内部都没有现代DSP芯片所必须的单周期指令 功能。
• 1980年。日本NEC公司 μPD7720 第一个具有乘法 器的商用DSP 芯片。
• 1982 日本Hitachi 公司 浮点DSP芯片（CMOS工艺）。
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2
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3
实时性的要求（一）：
系统必须在有限的时间内对外部输入信号 完成指定的操作，即信号的处理速度必须 大于或等于信号的输入速度。
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IP电话（voice over IP）
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电动机 方向舵
实时性的要求（二） 从信号输入到结果输出的延迟必须足够小， 即响应时间满足系统的要求。
• 1983 日本Fujitsu公司 指令周期120ns ，双内部总 线
• 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。
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目前最成功：美国德克萨斯仪器公司 （Texas Instruments，TI）
第一代 （1982） TMS320C1x； 第二代 TMS320C2x； 第三代 TMS320C3x； 第四代 TMS320C40/C44； 第五代 TMS320C50/C51/C52/C53； 第六代 TMS320C6000；
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9
信号处理方式的比较
比较因素
模拟方式
数字方式
修改设计的灵活性 修改硬件设计，或调整硬件参数
改变软件设置
精度
元器件精度
A/D的位数和计算机字长，算法
可靠性和可重复性
受环境温度、湿度、噪声、电磁场等干 扰和影响大
不受这些因素的影响
大规模集成
尽管已有一些模拟集成电路，但品种较 DSP器件体积小、功能强、功耗小、一