第六章DSP外围设备接口介绍数字信号处理系统设计与实践理论
高速数字信号处理器外部电路设计
高速数字信号处理器外部电路设计在现代技术大量应用数字信号处理器（DSP）的时代，高速数字信号处理器外部电路设计成为了一个非常重要的课题。
如何设计一个高效、稳定、准确的数字信号处理系统，是影响数字信号处理器性能的关键因素之一。
因此本文将探讨高速数字信号处理器外部电路设计的技巧和注意事项。
一、高速数字信号处理器概述高速数字信号处理器是一种专门用于数字信号处理任务的微处理器，通过高效的数字信号处理算法对数据进行处理，可以极大地提高处理速度和精度。
常见的高速数字信号处理器有TI的TMS320系列、ADI的ADSP系列、ARM的CORETEX-M系列等。
二、高速数字信号处理器外部电路设计的要素1.时钟设计在高速数字信号处理器的使用中，时钟电路的设计非常重要。
时钟信号的稳定性、精度和频率对于数字信号处理器的运行速度和稳定性都有着直接的影响。
因此，时钟电路的设计应该尽可能的简单、稳定、可靠。
2.电源设计数字信号处理器的电源设计也非常关键。
由于高速设备对电源质量的要求比较高，因此电源的设计应该尽可能的保证稳定性和精度，减小电源波动和噪声对系统的影响。
3.信号输入输出接口数字信号处理器的输入输出接口是数据传输的核心，信号输入输出的速度和精度对于系统的性能影响非常大。
因此，设计过程中应该尽可能的减小信号传输中的失真和噪声，保证数据的准确和可靠。
4.可编程逻辑接口可编程逻辑电路是数字信号处理器的重要组成部分，它能够实现复杂的数字处理算法和运算功能，提高DSP的运算速度和效率。
因此，可编程逻辑电路的设计也是非常重要的。
三、高速数字信号处理器外部电路设计的技巧和注意事项1.时钟电路尽量使用独立时钟源在高速数字信号处理器的设计中，可靠的时钟源能够保证系统的稳定性和精度。
因此，时钟电路应该尽可能的使用独立时钟源，避免将时钟信号引入其他模块。
2.电源电路的设计建议采用隔离式电源隔离式电源是数字信号处理器的稳定性和精度保证的关键。
数字信号处理器(DSP)原理及应用
2020年4月12日
DSP原理及应用
12
第7章 数字信号处理器(DSP)原理及应用
⑤ 利用特殊用途的DSP 芯片实现
最高可达50MIPS ，内置A/D 及PWM型D/A转换器 ，内置MAC指令
2020年4月12日
DSP原理及应用
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第7章 数字信号处理器(DSP)原理及应用
2020年4月12日
DSP原理及应用
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第7章 数字信号处理器(DSP)原理及应用
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。
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：
①③⑤⑥ 在用通单专基用片用于计机的通算实用DS机现DPS芯（，P片核用PC实的于机现A不）S，太I上C可复芯用用杂片软在的实件要数现（求字。如信信随F号o号着rt处处r专a理理n用、速。集C度不成语极适电
① 在通用的计算机上用软件实现
x(n) u(n) u(n 10)
x(n)
1.5 1 0.5
h(n) (0.9)n u(n)
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y(n) x(n) h(n)
y(n)
8
9
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DSP(数字信号处理器)原理及应用绪论
4.生活
…
2
主要内容
第01章 绪论 第02章 CCS软件应用基础 第03章 C/C++程序编写基础 第04章 TMS320X28xx系列DSP综述 第05章 双供电DSP电源设计 第06章 TMS320F2812的时钟及看门狗 第07章 可编程数字量通用I/0 第08章 中断系统及其应用 第09章 事件管理器及其应用 第10章 SPI接口及其应用 第11章 eCAN总线及其应用 第12章 SCI接口应用 第13章 A/D转换单元 第14章 存储器应用及Boot引导模式 第15章 交、直流电机的DSP控制 第16章 电力电子系统的DSP控制 第17章 DSP与Matlab联合应用 第18章 DSP2812指令系统
架构方式： 单片机＋逻辑电路 单片机＋CPLD DSP＋CPLD 单片机＋DSP＋CPLD FPGA＋DSP ASIC SOIC
15
基础知识：µ C--总线结构 P/µ
2种基本的总线结构: Von Neumann- 冯.诺依曼 Harvard – 哈弗 Von Neumann: 数据、代码共享内存空间 数据、代码共享内存总线 Example: Intel‘s x86 Pentium Processor family Harvard: 数据、代码独立存储空间 数据、代码独立存储总线 Example: TMS320F系列DSP
22
流水线
流水线深度从2~6级不等
多个指令重叠进行，理想情况下，K 段流水能
在 K+N-1个周期内，处理 N 条指令
23
多级流水线
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专用的硬件乘法器
在通用的微处理器中，乘法指令是由一
dsp基本系统设计
04
同时，随着人工智能、物联网等技术的快速发展， DSP技术将与这些技术进行更紧密的结合，以实现更 高效、智能的数据处理和分析。
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算法实现与优化
总结词
DSP系统的核心是实现各种数字信号处理算法，因此算法实现与优化是DSP系统软件设计的关键环节 。
详细描述
在算法实现与优化方面，需要考虑算法的复杂度、运算量、存储需求等因素，并采用适当的优化技术 ，如循环展开、流水线设计、并行计算等，以提高DSP系统的性能。
程序结构与流程控制
总结词
存储器与I/O接口设计
存储器设计
根据DSP系统的需求，设 计适当的存储器容量和类 型，如SRAM、DRAM、 Flash等。
I/O接口设计
根据应用需求，设计适当 的I/O接口，如GPIO、SPI、 I2C、UART等。
考虑因素
在存储器和I/O接口设计时， 需要考虑容量、速度、功 耗以及与处理器的兼容性 等因素。
信号的频域分析
频域分析是将信号从 时域转换到频域进行 分析的方法。
频谱分析可以揭示信 号的频率成分、频率 范围和频率变化等特 性。
傅里叶变换是频域分 析的基础，可以将信 号表示为不同频率分 量的叠加。
04 DSP系统硬件设计
硬件平台选择
通用硬件平台
选择通用的DSP硬件平台，如TI 的TMS320系列或ADI的Blackfin 系列，这些平台具有成熟的开发 工具和丰富的应用案例。
05 DSP系统软件设计
软件开发环境选择
总结词
选择合适的软件开发环境是DSP系统设计的重要步骤，它影响着软件开发的效 率、可维护性和可扩展性。
dsp数字信号处理课程设计报告(精)
淮阴工学院《DSP技术与应用》课程设计报告选题名称:基于TMS320C54DSP的数字电话系统设计系（院）:计算机工程学院专业:计算机工程系（嵌入式系统软件设计方向）班级:计算机1073姓名:王翔学号: 1071306121指导教师:马岱，常波学年学期: 2009 ~ 2010 学年第 2 学期2010 年 6 月 12 日设计任务书课题名称基于TMS320C54xDSP的数字电话系统设计设计 1. 理解DSP TMS320C54x和目的TLV1571的工作原理；2. 理解DSP应用系统开发的基本思路及方法；3. 练习使用汇编语言中循环、分支等知识编写应用程序的基本步骤；4. 学习软件开发过程及资料收集与整理，学会撰写课程设计报告；5. 学会对所学知识进行总结与提高；实验环境1．Windows 2000以上操作系统；2．CSS集成开发环境；任务要求1. 利用课余时间去图书馆或上网查阅课题相关资料，深入理解课题含义及设计要求，注意材料收集与整理；2. 在第14周末之前完成预设计，并请指导教师审查。
通过后方可进行下一步工作；3. 按指导书要求设计软件，实现设计的功能，并显示正确的结果；4. 要求形成稳定的程序软件，可以运行，方可申请参加答辩；工作进度计划序号起止日期工作内容12010.6.6~2010.6.7在预设计的基础上，进一步查阅资料，完成硬件电路设计。
22010.6.8~2010.6.8编写软件代码，调试与完善。
32010.6.8~2010.6.9测试程序，优化代码，增强功能，撰写课程设计报告。
42010.6.10~2010.6.10提交软件代码、硬件电路成果和设计报告，参加答辩。
指导教师（签章）：年月日摘要：电话已成为现代生活不可缺少的交流工具之一，它方便了人们的交流使交流不再受物理距离的限制！基本上每个人都要用到电话，我们的身边的电话基本都是模拟电话。
虽然它基本可以买足我们的日常生活，语音效果也很好！但在有雷电等恶劣自然条件的情况下它的通话效果就很不近人意了。
dsp课件
在代码实现完成后，进行代码调试，确保程序的正确性和稳定性。
调试与测试结果分析总结
调试过程
在代码调试完成后，进行系统调试，确保各个模块之间的协调和正 常运行。
测试结果分析
对测试结果进行分析，包括性能测试、功能测试等，找出可能存在 的问题和不足。
总结
根据调试和测试结果，对项目进行总结，包括经验教训、改进方向等 ，为后续的项目提供参考和借鉴。
DSP课件
目录
• DSP概述 • DSP硬件结构与工作原理 • DSP软件编程与开发环境 • 典型应用案例分析 • DSP发展趋势与挑战 • 实践项目设计与实现
01 DSP概述
定义与发展
定义
数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是一门涉及多个学科 的交叉学科，主要研究将模拟信号转换为数字信号，并对数字信号进行各种处 理。
通信信号处理应用
总结词
通信信号处理是数字信号处理的另一个重要应用领域，涉及信号的调制、传输和解调等环节。
详细描述
在通信信号处理中，数字信号处理技术可以用于信号的调制、编码、解调和解码等环节，同时还可以 进行信号特征提取、分类和识别等任务。具体的应用包括移动通信、卫星通信、数字电视和雷达信号 处理等。
未来DSP将进一步提高处理速度和效率，满足更 多复杂应用的需求。
更低的功耗
通过不断优化技术，降低DSP的功耗，延长设备 的使用寿命。
更广泛的应用领域
DSP将在更多领域得到应用，如智能家居、自动 驾驶、医疗保健等。
06 实践项目设计与 实现
项目需求分析与设计思路
明确项目目标
01
在开始实践项目之前，需要明确项目的目标，包括要实现的功
数字信号处理的理论与实践
数字信号处理的理论与实践数字信号处理（DSP）是一种数字化的信号处理技术，与传统的模拟信号处理相似，但使用数字信号代替模拟信号。
由于数字信号处理器的强大计算能力和广泛适用性，DSP技术已被广泛应用于通信，娱乐，生物医学和音频处理等领域。
一、理论基础在DSP技术中，数字信号通常通过模数转换器（ADC）转换为数字形式，然后由数字信号处理器（DSP器）进行采样，量化和处理。
DSP技术的理论基础主要包括时域信号处理，频域信号处理和滤波技术。
时域信号处理是指将数字信号看作随时间变化的信号，并利用时间域的方法进行信号分析的过程。
典型的时域分析方法包括卷积，相关和自相关分析，以及快速傅里叶变换（FFT）等。
频域信号处理是指将数字信号转换为频率域信号，并使用频域分析技术解决问题。
典型的频域分析方法包括傅里叶变换，数字滤波器的设计和数字化滤波器的设计。
滤波技术是数字信号处理中的核心问题，用于去除通信中的噪声，改善音频信号，以及调制和解调数字信号。
滤波分为两种类型：数字滤波和数字化滤波。
数字滤波是指直接对数字信号进行处理，而数字化滤波是指使用数字滤波器对模拟信号进行处理。
二、实践应用DSP技术在许多领域都有广泛的应用。
在通信领域中，DSP技术用于调制和解调数字信号，对信号进行滤波和二进制解码，以在数字通信中提高通信质量和信号传输速率。
在娱乐领域中，DSP技术用于处理音频和视频信号，以改善音频和视频质量，并提供环绕声和多媒体体验。
在生物医学领域中，DSP技术用于声波成像和信号处理，以辅助医疗诊断和治疗。
在自动控制领域中，DSP技术用于实时控制系统，包括机器人控制，自动驾驶汽车和航空器自动导航等。
此外，DSP技术还被广泛应用于音频和视频编解码，图像和视觉处理，雷达，信号处理以及旅游导航等领域。
三、未来发展趋势随着人工智能和机器学习技术的不断发展，DSP技术将面临更大的挑战和机遇。
DSP技术将有助于构建更高效的人工智能算法，并推动物联网，智能城市和自动驾驶等领域的发展。
什么是数字信号处理器(DSP)如何设计一个简单的DSP电路
什么是数字信号处理器（DSP）如何设计一个简单的DSP电路数字信号处理器（DSP）是一种专门用于处理数字信号的集成电路。
DSP可以对数字信号进行滤波、采样、压缩、降噪等处理，广泛应用于通信、音频、视频、雷达、医学影像等领域。
本文将介绍数字信号处理器的基本原理和设计一个简单的DSP电路的步骤。
一、数字信号处理器（DSP）的基本原理数字信号处理器（DSP）是一种专门设计用于执行数字信号处理任务的微处理器。
与通用微处理器相比，DSP的设计更加专注于数字信号处理和算法运算能力。
其主要特点包括：1. 高性能和低功耗：DSP采用了高性能的算法执行引擎和专用的数据通路结构，以实现高效的信号处理和低功耗运行。
2. 并行性和高密度：DSP通常拥有多个算术逻辑单元（ALU）和多路访问存储器（RAM），能够并行处理多个数据流，提高处理速度和效率。
3. 特定接口和指令集：DSP通常具有专门的接口和指令集，以适应数字信号处理算法的需要，如乘积累加、快速傅里叶变换等。
4. 可编程性和灵活性：DSP具备一定的可编程性，可以通过修改指令序列或参数配置，适应不同的应用需求，并能够方便地进行算法的更新和升级。
5. 软件开发支持：DSP通常有配套的开发环境和软件库，支持算法开发、调试和优化，简化开发流程。
二、设计一个简单的DSP电路的步骤设计一个简单的DSP电路涉及到以下几个主要步骤：1. 需求分析：确定所需信号处理任务的具体要求和性能指标，如采样率、频带宽度、处理算法等。
2. 系统建模：基于需求分析结果，对系统进行建模，包括信号源、传感器、前端采集电路、信号处理电路等组成部分。
3. 算法设计：选择适合的数字信号处理算法，如滤波、变换、解调等，根据系统建模结果进行算法设计和优化。
4. DSP芯片选择：根据系统要求和算法设计结果，选择合适的DSP 芯片，考虑性能、功耗、接口等因素，以及DSP芯片的开发和调试支持。
5. 电路设计：设计DSP电路的硬件部分，包括时钟、存储器、接口电路等，使用原理图和PCB布局工具进行设计。
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BRINT0_ISR:
✓ 串行ADC和DAC ✓ 并行ADC或DAC
▪ ADC/DAC主要性能指标
✓ 采样频率 ✓ 采样精度 ✓ 接口类型 ✓ 自带采样保持与否 ✓ 通道数目 ✓ 电源数量和特性 ✓ 封装尺寸
▪ TLC320AD50C结构
▪ TLC320AD50C操作
✓ 主、从工作方式 ❖ 当M/S为高电平时，工作在主设备方式，此时FS和 SCLK为输出信号。当M/S为低电平时，工作在从设 备方式，数据传输由输入FS的和SCLK同步 ❖ 在与DSP的McBSP连接时，一般将TLC320AD50C 配置为主方式，而McBSP为从方式
✓ 主通信和辅助通信模式
❖ 主通信用于正常的ADC或DAC的数据传输，辅助 通信用于控制寄存器的读写 ❖ 辅助通信模式可由硬件和软件两种方式触发
✓ 两种数据格式 16位数据格式和15+1数据格式
▪ TLC320AD50C时序
FS
DIN or D O UT
FS DIN or D O UT
Primary 16 SCLKs
数字信号处理系统 设计和实践理论
第六章 DSP外围设备接口介绍
主要内容
➢ DSP与ADC、DAC的接口 ➢ DSP与外部存储器的接口 ➢ DSP与串口通信的接口 ➢ DSP与PCI总线的接口 ➢ 小结
➢ DSP与ADC、DAC的接口
▪ ADC/DAC的分类 ✓ 集成的模数(A/D)和数模(D/A)转换器(CODEC) ✓ 独立ADC或DAC ✓ 可编程 ADC和DAC ✓ 固定ADC或DAC
✓ 控制寄存器2（默认值00000000b，地址00010b）
比特位 描述 7 FLAG管脚输出值 6 D6=1：电话模式使能，D6=0：电话模式禁止 5 抽取FIR滤波器溢出标志 4 D4=1：16比特ADC数据格式，D4=0：15+1比特ADC数据格式 3 D3=1：模拟环路使能，D3=0：模拟环路禁止 2-0 保留
16 or 15+1 Data Primary 16 SCLKs
Secondary 16 SCLKs
16 or 15+1 Data
Register related data
128 SCLKs 256 SCLKs
▪ TLC320AD50C内部控制寄存器 ✓ 控制寄存器1（默认值00000000b，地址00001b）
；************************ macro definition ***********************eg
stm
#SPSA0, aux_reg
st
#0, *aux_reg+
orm
#0x0001, *aux_reg-
st
#1, *aux_reg+
✓ 控制寄存器3（默认值00000000b，地址00011b）
比特位 描述 7-6 从设备个数 5-0 FSD延迟于FS的SCLK个数，最小为18
✓ 控制寄存器4（默认值00000000b，地址00100b）
比特位 描述 7 D7=1：旁通内部PLL，D7=0：使能内部PLL 6-4 采样频率选择（N）：fs=MCLK/(128N)或MCLK/(512N)， 001b:N=1，010b:N=2，000b:N=8 3-2 D3D2=11b：模拟输入增益关闭 D3D2=10b：模拟输入增益=12 dB D3D2=01b：模拟输入增益=6 dB D3D2=00b：模拟输入增益=0 dB 1-0 D1D0=11b：模拟输出增益关闭 D1D0=10b：模拟输出增益=12 dB D1D0=01b：模拟输出增益=6 dB D1D0=00b：模拟输出增益=0 dB
▪ 辅助通信模式下DIN和DOUT数据格式
▪ TLC320AD50C与DSP的连接
✓TLC320AD50C的初始化例程
；*************************** begin *****************************
.mmregs
.include "AD50C_cnst.h54" ；include the constants used by the aic
andm
#0xfffe, *aux_reg-
.endm
；************************ memory allocation ************************
.bss
serial_int_flag, 1
；************************ interrupt vectors table **********************
比特位 描述 7 D7=1：软件复位 6 D6=1：软件下电 5 D5=1：AUXP和AUXM为输入，D5=0：INP和INM作为输入 4 D4=1：监控AUXP和AUXM，D4=0：监控INP和INM 3-2 D3D2=11b：监控放大器增益=-18dB D3D2=10b：监控放大器增益=-8dB D3D2=01b：监控放大器增益=0dB D3D2=00b：监控放大器关闭 1 D1=1：数字环路使能，D1=0：数字环路禁止 0 D0=1：16比特DAC数据格式，D0=0：15+1比特DAC数据格式
.sect "vectors"
int_reset: b
Main ;Main program
nop
nop
.space 76*16
int_brint0:
；McBSP0 reveive interrupt
bd
BRINT0_ISR
pshm ST0
pshm ST1
.space 44*16
.text
；************************ Interrupt Service Routine *******************
orm
#0x0001, *aux_reg-
.endm
；reset RRST/XRST to disable McBSP
McBSP0_DISABLE
.macro aux_reg
stm
#SPSA0, aux_reg
st
#0, *aux_reg+
andm
#0xfffe, *aux_reg-
st
#1, *aux_reg+