1 DSP技术概述
DSP技术原理及应用教程
加强与数学、物理学、生物学等其他学科的交叉融合，以开拓DSP技 术在更多领域的应用。
注重实际应用
在研究过程中，注重与实际应用的结合，以提高DSP技术的实用性和 市场竞争力。
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应用前景
通信领域
DSP技术将在通信领域发挥重 要作用，如调制解调、信号编
解码等。
音频处理
DSP技术在音频信号处理方面 具有天然优势，如音频编解码 、音频效果处理等。
图像处理
DSP技术也可应用于图像信号 处理，如图像增强、目标检测 等。
工业控制
DSP技术将应用于工业控制领 域，实现智能化、高精度的信
号处理。
06
结论
主要观点总结
DSP技术原理
数字信号处理（DSP）是一门跨学科的综合性技术，涉及数学、电路、计算机等多个领域。其主要原理是将模拟信号转换 为数字信号，然后通过计算机进行运算处理，以达到改善信号质量或提取有用信息的目的。
应用领域
DSP技术在通信、雷达、声呐、图像处理、语音识别、生物医学工程等领域有着广泛的应用。通过DSP技术，可以实 现信号的滤波、频谱分析、参数估计、模式识别等功能。
FFT算法将DFT的计算复杂度从 $O(N^2)$降低到$O(Nlog N)$，大 大提高了计算效率。
03
DSP技术的应用领域
通信领域
调制解调
频谱分析
信道均衡
语音压缩
在数字通信中，调制解调是 将基带信号转换为频带信号 的过程，反之亦然。DSP技 术可以快速实现各种调制解 调算法，如QPSK、QAM等 ，提高通信速率和抗干扰能 力。
DSP芯片采用先进的制程技术，具有低功耗 的特点，延长了设备的待机时间。
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应用技术-DSP及其应用概述
① C55xTM DSP内核可以为高达600 MIPS的性能提供300 MHz；
② 目前TMS320C5510 DSP已经开始投产，TMS320C5509 DSP 可提供样片；
③ 在整个C5000TM DSP平台上可实现软件兼容。
(2) 应用：功能丰富的便携产品，2G、2.5G、3G手机与基站， 数字音频播放器，数码相机，电子图书，语音识别，GPS接收器， 指纹/模式识别，无线调制解调器，耳机，生物辨识。
③ 高达7 MB的片上内存；
④ 两个多通道缓冲串行端口(McBSP)(三个用于C6202与 C6203 DSP的McBSP)；
⑤ 16位主机端口接口(HPI)(32位用于C6202、C6203与C6204 DSP的扩展总线)；
⑥ 两个32位定时器；
⑦ 300 MHz时速率高达2400 MIPS(C6203 DSP)。
(6) 具有软、硬件等待功能，能与各种存取速度的存储器接 口。
(7) 针对滤波、相关和矩阵运算等需要大量乘法累加运算的 特点，DSP芯片大多配有独立的乘法器和加法器，使得在同一 时钟周期内可以完成乘、累加两个运算。
(8) 低功耗，DSP一般为0.5～4 W，而采用低功耗技术的 DSP芯片只有0.1 W，可用电池供电。
(2) 特性：OMAP5910双内核处理器同时包括。 ① 150 MHz的TI增强ARM925微处理器： * 16 KB指令高速缓冲存储器以及8 KB数据缓冲器； * 数据与指令MMU； * 32位与16位指令集。
② 150 MHz TMS320C55xTM DSP内核： * 24 KB指令高速缓冲存储器； * 160 KB SRAM； * 用于视频算法的硬件加速器。
(3) 特性：高级自动电源管理；可配置的空闲域，以延长电 池寿命；缩短调制过程，从而加快产品上市进程。
dsp原理及应用技术 pdf
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DSP（Digital Signal Processing）即数字信号处理，是利用数
字计算机来对连续或离散时间的信号进行采样、量化、编码和数字算法处理的技术。
它通过数字计算手段对信号进行采样、滤波、谱分析、编码压缩等处理，能够更加精确和灵活地分析和处理各种类型的信号。
DSP技术广泛应用于通信、音频、视频、雷达、医学图像处理、语音识别、控制系统等领域。
以下是几种常见的DSP应
用技术：
1. 数字滤波：通过数字滤波器实现对输入信号的滤波功能，包括低通滤波、高通滤波、带通滤波等，可用于信号去噪、频率选择等应用。
2. 数据压缩：通过数学算法对信号进行压缩编码，减少数据存储和传输的带宽需求，如音频压缩算法（MP3）、图像压缩算法（JPEG）等。
3. 语音处理：利用DSP技术对语音信号进行去噪、增强、压缩、识别等处理，可应用于语音通信、语音识别、语音合成等领域。
4. 图像处理：通过DSP算法对图像进行增强、分割、检测等
处理，广泛应用于医学图像处理、目标检测、图像识别等领域。
5. 音频处理：通过DSP技术对音频信号进行均衡、混响、降
噪、音效处理等，可应用于音频播放、音效合成、音乐处理等领域。
6. 通信信号处理：包括调制解调、信号解码、信道均衡等处理，用于移动通信、无线电频谱分析、信号检测等应用。
7. 实时控制系统：通过DSP算法对反馈信号进行采样和处理，实现控制系统的实时控制和调节，如机器人控制、自动驾驶等。
总之，DSP技术在各个领域都发挥着重要作用，通过数字计
算的精确性和灵活性，能够高效地处理和分析各种类型的信号，满足不同应用的需求。
DSP技术概述
7. 硬件配置强：DSP的接口越来越强，片内有 McBSP、HPI、DMA控制器、锁相环时钟产 生器、定时器、通用I/O、JTAG边界扫描逻 辑电路等等。 8. 良好的多机性：多DSP芯片的并行处理逐渐 在应用中暂露头角。 9. 耗电省：低电压3.3V/2.5V/1.8V/0.9V 10. 高度集成：芯片的集成度在数十到数百万 门 量级。
片 内 乘 法 器 部 件 所 占 ， 更 快 速 少 以 上 减 级 积 量 面 数 个 一 加 增 减 少 数 量 内 MAC 周 期 (ns) (ns)
片 造 工 艺 从 RAM
制
1980年，第一个具有乘法器 乘法器的商用DSP芯片 乘法器 uPD7720 (日本NEC公司) 1982年，TI公司第一代 第一代DSP芯片TMS32010 第一代 1985年，TI公司第二代 第二代DSP芯片TMS32020 第二代 1986年，TI公司CMOS 1989年，TI公司第 第 1992年，TI公司第 第 1996年，TI公司第 第 1997年，TI公司第 第 本的TMS320C25 本的
参考教材： 参考教材：
1. 2. 3. 4. 5.
DSP技术及应用 陈金鹰主编 机械工业出版社 2004.6 DSP技术与应用实例 赵红怡编著 电子工业出版社 2003.6 TMS320C54xxDSP实用技术 汪安民主编 清华大学出版社
2002.7
C/C++语言硬件程序设计: 基于TMS320C5000 2003系列 DSP 张勇编著 西安电子科技大学出版社 DSP集成开发环境CCS使用指南 尹勇主编 北京航空航天大
第一节 DSP芯片的优点和应用领域(续) DSP芯片的优点和应用领域(
应 用 领 域
二、主要应用领域：
DSP技术原理与应用
现高效的图像压缩。
3
图像识别
通过图像处理和模式识别算法，实现对 图像中物体和特征的自动识别和分类。
DSP技术在雷达信号处理中的应用
1 目标检测
利用信号处理算法，提取雷达信号中的目标信息，实现目标的自动检测和跟踪。
2 目标识别
通过特征提取和分类算法，对目标进行识别和分类，提高雷达系统的目标辨识能力。
3 抗干扰处理
利用自适应滤波和抗干扰算法，降低雷达信号中的干扰和噪声。
DSP技术的发展趋势和未来展望
随着计算能力的提升和新的算法的不断涌现，DSP技术将在更多的领域得到应用，为人们的生活带来更多的便 利和创新。
信道均衡
通过数字滤波和均衡技术，提高信道传输的稳 定性和可靠性。
频谱分析
利用FFT等数学工具，对信号频谱进行精确分析， 为信号传输和调整提供指导。
自适应调整
通过自适应滤波和均衡技术，根据信道环境实 时调整传输方式，提高系统性能。
DSP技术在音频信号处理中的应用
等化器
利用数字滤波和均衡技术，调整 音频的频率响应，实现音频的均 衡和优化。
DSP技术原理与应用
介绍DSP技术的定义、背景以及基本原理，探讨了其在通信领域、音频信号处 理、图像处理和雷达信号处理中的应用，以及未来的发展趋势和展望。
什么是DSP技术？
数字信号处理（DSP）技术通过对信号进行离散化和数学计算，实现对信号的 分析、处理和改变。它是现代通信和信息处理的基石。
DSP技术的背景
DSP技术的发展起源于20世纪70年代，随着集成电路和计算机技术的迅速发展，DSP技术得到了广泛的应用和 研究。
DSP技术的基本原理
DSP技术的基本原理包括采样、离散化、数字滤波、变换和储存等，通过这些操作可以对信号进行精确的处理 和分析。
第一讲DSP技术概述
第一讲DSP技术概述DSP技术是一种广泛应用于数字信号处理、通信、信号分析等领域的先进信号处理技术。
它是一种特殊的信号处理技术，利用数字算法、处理器、存储器和硬件来提高信号处理的速度、准确性和可靠性。
The implementation of DSP technology mainly includes the following four aspects: analog signal sampling, digital signal filtering, digital signal detection and digital signal conversion.DSP技术的实施主要包括以下四个方面：模拟信号采样、数字信号滤波、数字信号检测和数字信号转换。
1. Analog signal sampling---Analog signal sampling is the basic process of DSP technology. In this process, the analog signal is sampled in regular intervals to obtain a discrete signal, which is then stored in the digital memory.1.模拟信号采样-模拟信号采样是DSP技术的基本过程。
在此过程中，模拟信号以定期间隔被采样，以获得离散信号，然后存储在数字存储器中。
2. Digital signal filtering--- Digital signal filteringrefers to the process of filtering out the noise of the signal before processing the digital signal. This process will help to reduce the distortion of the signal, improve the signal to noise ratio, and make the signal more uniform.2.数字信号滤波-数字信号滤波是指在处理数字信号之前过滤信号噪声的过程。
第一讲DSP技术概述
DSP芯片的特点 芯片的特点
多处理单元
DSP内部一般都包括有多个处理单元，如算术逻辑运算单元(ALU)、辅 助寄存器运算单元(ARAU)、累加器(ACC)以及硬件乘法器（MUL）等。 它们可以在一个指令周期内同时进行运算 例如，当执行一次乘法和累加的同时，辅助寄存器单元已经完成了下一 个地址的寻址工作，为下一次乘法和累加运算做好了充分的准备。因此， DSP在进行连续的乘加运算时，每一次乘加运算都是单周期的 DSP的这种多处理单元结构，特别适用于FIR和IIR滤波器 许多DSP的多处理单元结构还可以将一些特殊的算法．例如FFT的位码 倒置寻址和取模运算等，在芯片内部用硬件实现以提高运行速度。
早期的微处理器内部大多采用冯诺依曼(Von-Neumann)结构．其片内 程序空间和数据空间是合在一起的，取指令和取操作数都是通过一条总 线分时进行的。当高速运算时。不但不能同时取指令和取操作数，而且 还会造成传输通道上的瓶颈现象。 DSP内部采用的是程序空司和数据空间分开的哈佛(Havard)结构，允许 同时取指令(来自程序存储器)和取操作数（来自数据存储器）。而且， 还允许在程序空间和数据空间之间相互传送数据，即改进的哈佛结构。
DSP芯片的发展趋势 芯片的发展趋势
提供更加完善的开发环境 特别是开发效率更高的、优化的C编译器和代数式指令系统，以克服汇 编语言程序可读性和可移植性较差的不足，缩短开发周期
DSP芯片的发展趋势 芯片的发展趋势
扩大应用领域 DSP芯片将向航空、航天、雷达、声纳、图像、影视、医疗设备、家用 电器等众多领域渗透，进一步扩大应用范围
DSP芯片的特点 芯片的特点
特殊的DSP指令 特殊的 指令
为了更好地满足数字信号处理应用的需要，在DSP的指令系统中，设计 了一些特殊的DSP指令。 TMS320C25中的MAD(乘法、累加和数据移动)指令，具有执行LT、 DMOV、MPY和APAC等4条指令的功能 TMS320C54x中的FIRS和LM5指令，则专门用于系数对称的F1R滤波器 和LMS算法。
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二、DSP系统的设计思路 DSP系统的设计思路
器件的选型原则
总线选择
根据使用场合、 根据使用场合、数据 传输速率的高低（ 传输速率的高低（总线 宽度、频率高低、 宽度、频率高低、同步 方式等）选择： 方式等）选择： PCI ISA 现场总线
DSP技术及应用 技术及应用 技术
成都理工大学工程技术学院电子信息工程系
A/D变换 A/D变换
根据采样频率、精度： 根据采样频率、精度： 确定A/D A/D型号 确定A/D型号 是否要求片上自带采样 保持器 多路器 基准电源等。 基准电源等。 根据信号频率、精度： 根据信号频率、精度： 是否要求基准电源 多路器 输出运放等。 输出运放等。
成都理工大学工程技术学院电子信息工程系
DSP技术及应用 技术及应用 技术 成都理工大 DSP芯片技术的发展
1978年 AMI公司生产的S2811 公司生产的S2811； 1978年，AMI公司生产的S2811； 1979年美国Intel公司的商用可编程器件 Intel公司 1979年美国Intel公司的商用可编程器件 2920； 2920；
存储器
DSP技术及应用 技术及应用 技术
成都理工大学工程技术学院电子信息工程系
二、DSP系统的设计思路 DSP系统的设计思路
器件的选型原则
先 确 定 所 用 器 件 ， 如 PLD 、 EPLD或FPGA； EPLD或FPGA； 再根据自己的特长和公司芯片 的特点决定采用哪家公司的哪一 系列产品； 系列产品； 最后根据DSP DSP芯片的频率决定 最后根据 DSP 芯片的频率决定 芯片的工作频率， 芯片的工作频率，并以此来确定 使用的芯片。 使用的芯片。
二、DSP系统的设计思路 DSP系统的设计思路
器件的选型原则
人机接口 可以通过单片机构成 通信， 也可在DSP DSP的基 通信 ， 也可在 DSP 的基 础上直接构成。 础上直接构成。 键盘 显示器等 主要考虑电压的高低 和电压的大小。 和电压的大小。 电压高低要匹配 电流容量要足够
成都理工大学工程技术学院电子信息工程系
3.集成度高 3.集成度高
DSP系统 DSP系统
DSP CPLD FPGA
表面贴装
DSP技术及应用 技术及应用 技术
开发
ASIC芯片 ASIC芯片
压缩体积 降低成本
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一、DSP系统的特点 DSP系统的特点
4. 接口方便
以现代数字技术为基础的系统或设备都是兼 容的，系统接口方便。 容的，系统接口方便。
软、硬件调试
借助仿真工具或开发工具进行软、 借助仿真工具或开发工具进行软、硬件仿 真调试时，往往要反复多次调试。 真调试时，往往要反复多次调试。
DSP技术及应用 技术及应用 技术 成都理工大学工程技术学院电子信息工程系
二、DSP系统的设计思路 DSP系统的设计思路 4. 系统集成
系统集成：是将软硬件结合起来， 系统集成：是将软硬件结合起来，并 组合成样机，在实际系统中运行， 组合成样机，在实际系统中运行，进行 系统测试。 系统测试。 如果系统测试结果符合设计指标， 如果系统测试结果符合设计指标，则 样机设计完毕。 样机设计完毕。 但由于在软硬件调试阶段调试的环境 是模拟的， 是模拟的，因此在系统测试时往往会出 现一些问题，应找出原因，不断改进。 现一些问题，应找出原因，不断改进。
16、32位 16、32位 定点、 定点、浮点运算 系统所要求的精度 DSP技术及应用 技术及应用 技术
输入输出 端口要求 计算、 计算、控制
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二、DSP系统的设计思路 DSP系统的设计思路 其它因素的考虑 DSP A/D D/A RAM 性能指标
DSP技术及应用 技术及应用 技术
DSP技术及应用 技术及应用 技术
Digital Signal Processor 数字信号处理器
主讲教师：徐灵飞
成都理工大学工程技术学院 电子信息工程系
课程性质
本课程是实践性、应用性较强的课程，具 实践性、应用性 实践性 有很强的实用性。通过本课程的理论学习和 实际操作，使大家掌握DSP程序编程和硬件 电路设计的基本方法。
DSP技术及应用 技术及应用 技术
成都理工大学工程技术学院电子信息工程系
课程安排
理论课:讲述基本原理结构和应用方法（46学时） 实验课:根据实验指导书的要求自己完成 （10学时） 参考书:
TMS320C54xx DSP使用技术 DSP集成开发环境
-CCS及DSP/BIOS的原理与应用
汪安民 编 彭启琮 编
硬件实现方案
性能指标 工期 成本等
器件的选型
DSP芯片、 DSP芯片、A/D 芯片 D/A、内存、 D/A、内存、电 逻辑控制、 源、逻辑控制、 通信、 通信、人机接 口、总线等
确定最优硬件实现方案 画出硬件系统框图
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二、DSP系统的设计思路 DSP系统的设计思路
实时性要求不 高的场合。 高的场合。
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系统n 系统n
DSP系统 DSP系统
DSP技术及应用 技术及应用 技术
二、DSP系统的设计思路 DSP系统的设计思路
输 入 抗混 叠滤 波器
A/D
DSP 芯片
D/A
输 平滑 出 滤波 器
典型的DSP系统 典型的DSP系统 DSP
D/A变换 D/A变换
DSP技术及应用 技术及应用 技术
二、DSP系统的设计思路 DSP系统的设计思路
器件的选型原则
RAM 、 EPROM （ 或 EEPROM 、 Memory） 主要考虑： Flash Memory），主要考虑： 工作频率 内存容量位长（ 16位 内存容量位长 （ 8 位 /16 位 /32 位） 接口方式（串行/并行） 接口方式（串行/并行）、 工作电压（ V/3 或其他） 工作电压 （ 5V/3.3V 或其他 ） 。
DSP技术及应用 技术及应用 技术 成都理工大学工程技术学院电子信息工程系
二、DSP系统的设计思路 DSP系统的设计思路 技术指标的确定
系统采样 频率 信号 频率 最复杂的算法 所需最大时间 对实时程 度的要求 片内、 片内、外 RAM的容量 RAM的容量 数量及程序 的长短 选定 DSP 芯片 型号
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逻辑控制
DSP技术及应用 技术及应用 技术
二、DSP系统的设计思路 DSP系统的设计思路
器件的选型原则
通信接口
根据与其他 系统通信的速 率决定采用的 通信方式： 通信方式： 串口 并口 总线
DSP技术及应用 技术及应用 技术
成都理工大学工程技术学院电子信息工程系
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第一章 DSP技术概述 DSP技术概述
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
DSP技术及应用 技术及应用 技术
DSP系统概述 DSP系统概述 DSP芯片技术的发展 DSP芯片技术的发展 DSP芯片的选择 DSP芯片的选择 DSP芯片的主要优点与应用领域 DSP芯片的主要优点与应用领域 DSP应用系统的开发工具 DSP应用系统的开发工具
电源选取
DSP技术及应用 技术及应用 技术
二、DSP系统的设计思路 DSP系统的设计思路
原理图设计
必须清楚了解器件的使用和系统的开发， 必须清楚了解器件的使用和系统的开发， 对于关键环节要做仿真。 对于关键环节要做仿真。
PCB板设计 PCB板设计
要求DSP系统设计人员既要熟悉系统工作 要求 DSP系统设计人员既要熟悉系统工作 DSP 原理， 又要清楚布线工艺和系统结构设计。 原理 ， 又要清楚布线工艺和系统结构设计 。
隐蔽内部总线地址变化 做成ASIC 做成ASIC
DSP CPLD FPGA
可编 保密 可编 程 性好 程
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一、DSP系统的特点 DSP系统的特点
7.时分复用 7.时分复用
信道n 信道n 信道2 信道1 信道2 信道1
系统1 系统1 系统2 系统2 应 用 场 合 信号的采样 频率与DSP 频率与DSP 系统的运算 速度相比较 低的场合。 低的场合。
1. 精度高
模拟网络元件 （R 、L 、C 等） 模拟网络系统 DSP、 DSP、D/A 数字系统
DSP技术及应用 技术及应用 技术 成都理工大学工程技术学院电子信息工程系
难
精度10 精度10-3
17位字长 17位字长
精度10 精度10-3
一、DSP系统的特点 DSP系统的特点
2.可靠性强 2.可靠性强
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第一节
DSP系统概述 DSP系统概述
DSP系统 DSP系统 数字信号 强调控制 FPGA/CPLD 运算过程 DSP芯片
模拟系统 模拟信号 实时处理 模拟器件
DSP技术及应用 技术及应用 技术
成都理工大学工程技术学院电子信息工程系
一、DSP系统的特点 DSP系统的特点
5.灵活性好 5.灵活性好
DSP系统 DSP系统
改变软件
不同的功能
硬件更简单
DSP CPLD FPGA
DSP技术及应用 技术及应用 技术
可编程
DSP系统开发 DSP系统开发 周期大大缩短
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一、DSP系统的特点 DSP系统的特点
6.保密性好 6.保密性好
DSP系统 DSP系统 保密 性能 几乎 无懈 可击
这两种是DSP芯片的一个主要里程碑。 这两种是DSP芯片的一个主要里程碑。 DSP芯片的一个主要里程碑 特点：没有现代DSP DSP芯片所必须有的单周期乘法 特点：没有现代DSP芯片所必须有的单周期乘法 器。