《DSP原理及应用》电子教案全套课件

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《DSP原理及应用》电子教案

作者
李兰友等
张伟雄等
出版社及出版时间
电子工业出版社，1997
电子工业出版社，2000
授课教师
何培宇
职称
教授
单位
电子信息学院
授课时间
每一学年的第二学期
注：表中（）选项请打“√”。
四川大学教案
【理、工科】
周次
第1周
备注
章节
名称
第一章概述
授课
方式
理论课（√）；实验课（）；实习
教学
时数
3
教学目的及要求
DSP技术是当今电子类相关专业人才应该掌握的一门数字信号处理技术。本次课程的目的就是要让学生了解DSP的基本概念及DSP技术在各个领域的广泛应用。
重点：中断矢量表解析及映像寄存器解析。难点：如何处理中断，如何理解映像寄存器。
讨论、练习、作业
1）理解记忆TMS320C542存储器分布图。
2）讨论：当一个串口中断发生时，DSP如何运行？
教学手段
常规+多媒体
参考资料
同首页
注：教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份。重复班授课可不另填写教案。
四川大学教案
教学手段
常规+多媒体
参考资料
同首页
注：教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份。重复班授课可不另填写教案。
四川大学教案
【理、工科】
周次
第8周
备注
章节
名称
第五章指令系统
授课
方式
理论课（√）；实验课（）；实习（）
教学
时数
3
教学目的及要求
理解指令的表示方法；
掌握指令系统的分类及查找方法；
建立编程基础。

DSP原理与应用课件

二、TMS320LF240x概述
TMS320系列DSP：定点TMS320C2000、 TMS320C5000系列，部分TMS320C6000 ，浮点TMS320C6000
TMS320同一系列产品具有相同的CPU结构，区别是片内的存储器和片上外设的配置不同，
以满足不同领域的需要。
1、定点数和浮点数介绍
片内有32K字的FLASH程序存储器，1.5K字的数据/程序RAM，544字的双口RAM(DARAM)和 2K字的单口RAM(SARAM)
两个事件管理器模块（EVA和EVB）每个EV模块包含2个16位通用定时器，3个
比较单元，3个捕获单元（其中2个具有正交编码输入电路）。可扩展总共192K字的程序存储器、数据存储器和I/O空间。看门狗定时器模块
（3）Q表示法的16位二进制数的范围：补码表示
例如: 对Q15而言,其能表示的最小负值为:
1.000 0000 0000 0000(补)=-1 其能表示的最大正值为:
0.111 1111 1111 1111 = 2-1 +2-2 +2-3 +2-4 +2-5 +2-6 +2-7 +2-8 +2-9+2-10 +2-11 +2-12 +2-13 +2-14 +2-15 = 1- 2-15
1979年，Intel的Intel 2920是第一块脱离了通用型微处理器结构的DSP芯片。
1980年，NEC的μPD7720是第一个具有硬件乘法器的商用DSP芯片。
1982年，Hitachi推出浮点DSP。
1982年，TI推出第一代DSP芯片TMS32010及其系列产品。

《DSP技术及应用》PPT课件

32
一、主要的DSP芯片种类
1．TI公司的DSP芯片
TI公司常用的DSP芯片可以归纳为三大系列：（ 1 ） TMS320C2000 系列，称为 DSP 控制器，集成了flash存储器、高速A/D转换器以及可靠的CAN 模块及数字马达控制的外围模块，适用于三相电动机、变频器等高速实时工控产品等需要数字化的控制领域。（ 2 ） TMS320C5000 系列，这是 16 位定点 DSP 。主要用于通信领域，如IP电话机和IP电话网关、数字式助听器、便携式声音/数据/视频产品、调制解调器、手机和移动电话基站、语音服务器、数字无线202电1/6/1、0 小型办公室和家庭办公室的语音和数据系统33 。
工作频率内存容量位长（ 8 位 /16 位 /32 位）接口方式（串行/并行）、工作电压（ 5V/3.3V 或其他）。
2021/6/10
20
器件的选型原则
逻辑控制
2021/6/10
先确定所用器件，如 PLD 、 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；
1.总体方案设计 DSP应用
DSP系统设计前：
定义系统性能指标
•明确设计任务 •给出设计任务书
选择DSP芯片
功能描述准确
软件编程
硬件设计
功能描述清楚描述的方式
软件调试
硬件调试
人工语言
系统集成
流程图算法描述
系统调试
•将2021设/6/10计任务书转化为量化的技术指标。 12
技术指标的确定
系统采样频率
13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ram的容量数量及程序的长短1632位定点浮点运算系统所要求的精度输入输出端口要求计算控制选定dsp芯片型号16源程序汇编器汇编目标文件链接器连接调试器调试代码转换c语言汇编语言混合语言代码写入eeprom可执行文件软件仺真17性能指标工期成本等dsp芯片adda内存电源逻辑控制通信人机接口总线等18根据是用于控制还是计算目的选择

DSP原理与应用DSP系统设计PPT课件

第37页/共56页
244/245逻辑图
第38页/共56页
244/245的作用
作用：驱动、总线隔离、总线隔离器、芯片保护、电平转换
第39页/共56页
244/245的作用
第40页/共56页
244/245的作用
第41页/共56页
电平变换
为什么需要电平变换
➢ DSP系统中难免存在5V/3.3V混合供电现象 ➢ I/O为3.3V供电的DSP，其输入信号电平不允许超过电源电压3.3V ➢ 5V器件输出信号高电平可达4.4V ➢ 长时间超常工作会损坏DSP器件 ➢ 输出信号电平一般无需变换
时钟对PCB布局的影响
用被动元件滤波方式给时钟电路供电，供电电源加10～100μF钽电容旁路，每个电源引脚加0.01～0.1μF瓷片电容去耦
晶振、负载电容、PLL滤波器等应尽可能靠近时钟器件
在靠近时钟源的地方串接 10–50Ω端接电阻，以提高时钟波形的质量
第34页/共56页
JTAG仿真接口
UART（RS232、RS422/RS485） CAN总线 USB ……
DSP系统需要的电源种类数字电源和模拟电源电源滤波电源对PCB布局的影响供电方案及器件选型上电次序电源监视与系统监视电源电路实例
电源
第4页/共56页
电源
给TI DSP供电
核
I/O
电源电源
模拟电源
TMS320™ DSP
锁相环电路PLL（Phase-Locked Loops）
用于对输入时钟信号进行分频或倍频的
振
电路
荡电
路
晶体
第21页/共56页
时钟
基础知识（2）：PLL
FVCO／P = FREF／Q FOUT = FVCO／N FOUT = FREF ×P／（Q×N）

DSP原理与应用-课件

第5章 CCS集成开发软件
第6章 TMS320C54x片内外设
本书的封面
走走信信息息路路读读北北邮邮书书
《 DSP原理与应用》课件
第1章绪论
第2章 TMS320C54x硬件系统
第3章 TMS320C54x指令系5统.1 CCS主要功能 5.2 CCS的安装和设置
第4章 TMS320C54x的软件5开.3发CCS的使用
《 DSP原理与应用》课件
第1章绪论第2章 TMS320C54x硬件系统第3章 TMS320C54x指令系统第4章 TMS320C54x的软件开发
第5章 CCS集成开发软件第6章 TMS320C54x片内外设
走走信信息息路路读读北北邮邮书书
本书本的书的封面封面
《 DSP原理与应用》课件
1.2.1 DSP芯片的特点 1.2.2 与CPU、MCU、FPGA/CPLD的比较 1.2.3 DSP产品简介
走信息路读北邮书
本书的封面
1.1
数字信号处理概述
数字信号处理概述
DSP可以代表数字信号处理技术（Digital Signal Processing），也可以代表数字信号处理器（Digital Signal Processor
第1章绪论
第2章 TMS320C54x硬件系统
1.1 数字信号处理概述 1.2 可编程DSP芯片 1.3 DSP芯片的发展及应用
第3章 TMS320C54x指令系统第4章 TMS320C54x的软件开发第5章 CCS集成开发软件
第6章 TMS320C54x片内外设
本书的封面
走走信信息息路路读读北北邮邮书书
FPGA/CPLD进行各种数字信号处理混合功能实现就不如 DSP，进行复杂运算如解方程或浮点数据处理也不行

《DSP原理与应用》课件

DSP与模拟信号处理的比较
原始信号
模拟信号处理基于连续信号，数字信号处理基于离散信号。
处理方式
数字信号处理能够使用计算机技术来高效地实现复杂的处理算法。
系统复杂度
数字信号处理系统通常比模拟信号处理系统更加复杂，但可以实现更高的处理精度。
数字信号处理中的时间和频率分析
时间域分析
时间域分析用于了解信号随时间变化的规律，以便更好地理解信号。
DSP在音频信号处理中的应用
音频数字信号处理
音频数字信号处理可以提高音质，混响消除，消回声降噪等方面都可以运用。
立体声
DSP在立体声方面可以实现环绕音效、模拟融合等处理。
语音识别
DSP技术在语音识别中发挥着极其重要的作用。
DSP在视频信号处理中的应用
视频编解码
DSP在视频编解码方面可以提高压缩速度和压缩比；
数字滤波器分为有限脉冲响应（FIR）和无限脉冲响应（IIR）两种类型。
数字滤波器的特点
数字滤波器可以实现各种复杂滤波算法，具有高精度和处理速度快等特点。
FIR与IIR数字滤波器的比较
FIR数字滤波器
FIR数字滤波器具有线性相位、相对稳定的稳态性能，但计算复杂度通常较高。
IIR数字滤波器
IIR数字滤波器具有更低的计算复杂度，但是在一些特殊情况下可能会出现不稳定性。
先进芯片技术
先进芯片技术是DSP未来发展的必要条件，新的芯片技术必将会为DSP的智能化、小型化开辟新的道路。
人工智能
随着人工智能的发展，DSP将有更广泛的应用场景，如机器人、自动驾驶等领域。
DSP在智能控制领域的应用前景
自动控制
在自动控制领域，DSP可以用于传感器数据采集、处理、控制回路与调节等方面。

DSP技术原理及应用(课件)

数的补码表示
例：求-3.25的补码。用8位二进制数表示。解： [方法1] +3.25的二进制数为：0011.0100,这也就是+3.25的补码。
则-3.25的原码为：1011.0100 -3.25的反码为：1100.1011，最末位加1得补码
1100.1100 [方法2] 将+3.25的补码0011.0100所有位取反得到1100.1011，最
⑸特殊的DSP指令 DSP主要特点续
在 DSP 的指令系统中，设计了一些特殊的 DSP 指令。例如 TMS320C54x中的FIRS和LMS指令，则专门用于系数对称的FIR 滤波器和LMS算法。 ⑹指令周期短
DSP广泛采用亚微米CMOS制造工艺，如TMS320C54x，其运行速度可达100MIPS。TMS320C6203的时钟为300MHz，运行速度达到2 400 MIPS。 ⑺运算精度高
DSP的选择
选择DSP芯片时应考虑如下几个因素：
⑴DSP芯片的运算速度：运算速度可以用以下几种性能指标来衡量； ① 指令周期：即执行一条指令所需要的时间，通常以ns为单位。 ② MAC时间：即完成一次乘法和一次加法时间。 ③FFT执行时间：即运行一个N点FFT程序所需时间。 ④ MIPS：每秒执行百万条指令。 ⑤ MOPS：每秒执行百万次操作。 ⑥MFLOPS：每秒执行百万次浮点操作。 ⑦ BOPS：每秒执行十亿次操作。
DSP技术原理及应用
目录
• 第1章绪论 • 第2章 TMS320C54x的结构原理 • 第3章 TMS320C54x硬件系统设计 • 第4章 TMS320C54x指令系统 • 第5章 DSP软件开发与设计 • 第6章 TMS320C54x的开发应用

DSP原理及应用第2章ppt课件

精选课件ppt
4
3. 片内存储器
内部配置数量不同的RAM和ROM存储器，有的芯片还配有闪烁存储器Flash。
利用闪烁存储器存储程序，不仅能降低成本，减小体积，而且系统升级也比较方便。
精选课件ppt
5
4. 片内资源配置
DSP芯片资源配置比较灵活。目前该系列已有10多种不同配置的芯片。
精选课件ppt
累加器32位
输出移位器
16位到数据总线
精选课件ppt
26
移位方法：
左移，移位时高位丢失，低位补0
例：
3 C F 0 F A0 3
累加器： 0011 1100 1111 0000 1111 1010 0000 0101 左移6位：0011 1100 0011 1110 1000 0001 0100 0000
• 12路PWM
• 3路加/减计数器 • 多种比较单元等
• 扩展外设
• ADC/DAC
• 6 EXT-INTERRUPTs、28 GLOBAL I/Os
• 多种通信口
精选课件ppt
11
TMS320C2812:
1) 主频150MHz 核电压1.8V/1.9V Flash 编程电压3.3V 2) CPU ：32位支持c/c++、汇编语言，可寻址4M空间的程序和4M空间的数据
6
表1-1 TMS320C2000内部资源配置
TMS320C2000 指令周期（ns）
片内RAM （字）
C203
25/35/50 544
C204
25/35/50 544
C205
25/35/50 4.5K
F206
25/35/50 4.5K

DSP原理与应用--DSP系统开发 ppt课件

第2.2.8 浮点运算指令
浮点数简介(IEEE754)
IEEE754-IEEE Standard 754 for Binary Floating Point Arithmetic
单精度浮点数：1位符号位,8位指数,23位有效数
例：00111111 01100110 01100110 01100110
第2.2.8 浮点运算指令
算术运算
ABSF32:32位浮点数绝对值运算 ADDF32:32位浮点数加法运算 SUBF32:32位浮点数减法运算 MPYF32:32位浮点数乘法运算, MACF32:32位浮点数乘加运算 EINVF32:32位浮点数倒数运算(1/X) EISQRTF32:32位浮点数开方倒数运算(1/sqrt(x)) NEGF32:32位浮点数取反 CMPF32,MAXF32,MINF32:32位浮点数比较、最
第2.2.1累加,算术计算和逻辑运算
第2.2.1累加,算术计算和逻辑运算
第2.2.1累加,算术计算和逻辑运算
第2.2.1累加,算术计算和逻辑运算
第2.2.2辅助寄存器和数据页操作
第2.2.2辅助寄存器和数据页操作
第2.2.3 TREG,PREG和乘法指令
第2.2.3 TREG,PREG和乘法指令
大、最小值
第2.2.8 浮点运算指令
整数浮点数转换
F32TOI16,F32TOI16R:32位浮点数转为16位整数 F32TOI32:32位浮点数转为32位整数 F32TOUI16,F32TOUI16R:32位浮点数转为16位
无符号整数 F32TOUI32:32位浮点数转为32位无符号数整数 I16TOF32:16位整数转为32位浮点数 I32TOF32:32位整数转为32位浮点数 UI16TOF32:16位无符号整数转为32位浮点数 UI32TOF32:32位无符号整数转为32位浮点数

DSP原理及应用第二版课件

所有的软件中断。
RS (复位、外部硬件中断)。
NM I (外部硬件中断)。
29
第6章 TMS320C54x片内外设也可以用软件进行 RS 和 NM I 中断。 NM I 中断不会对
TMS320C54x的任何操作方式发生影响。 NM I中断响应时，所有其他的中断将被禁止。而复位 RS 是一个对TMS320C54x 所有操作方式产生影响的非屏蔽中断，复位后，TMS320C54x 的相关内部资源设置的状态如下：
31
第6章 TMS320C54x片内外设
ARP = 0 C16 = 0 DROM = 0 OVB = 0 XF = 1
ASM = 0 CLKOFF = 0 FRCT = 0 OVLY = 0
AVIS = 0 CMPT = 0 HM = 0 OVM = 0
BRAF = 0 CPL = 0 INTM = 1 SXM = 1
第6章 TMS320C54x片内外设
6.1 时钟发生器
图6-1 时钟电路时钟发生器为TMS320C54x提供时钟信号，它包括一个内部振荡器和一个锁相环电路。时钟发生器可以由内部振荡电路或外部时钟源驱动。
1
第6章 TMS320C54x片内外设内部振荡电路驱动方式：将一个晶体跨接到X1和X2/
21
第6章 TMS320C54x片内外设 3．IDLE3模式 IDLE3模式类同于IDLE2，它使片内锁相环PLL暂停工作，
这样就完全使TMS320C54x停止了工作。与IDLE2相比， IDLE3更显著地降低了功耗。此外，如果系统需要工作在较低频率，则IDLE3状态可重新配置PLL。进入和结束IDLE3模式的方法同IDLE2。
C=1 DP = 0 OVA = 0 TC = 1

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第1章绪论

1.1 数字信号处理概述 1.2 数字信号处理器概述
1.1 数字信号处理概述

1.1.1 数字信号处理系统的构成 1.1.2 数字信号处理的实现 1.1.3 数字信号处理的特点
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1.1.1 数字信号处理系统的构成
图1-1 典型的数字信号处理系统
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1.1.2 数字信号处理的实现
返回本节
图2-1 TMS320C54x DSP的内部硬件组成框图2
2.2 TMS320C54x的总线结构

TMS320C54x DSP采用先进的哈佛结构并具有八组总线，其独立的程序总线和数据总线允许同时读取指令和操作数，实现高度的并行操作。采用各自分开的数据总线分别用于读数据和写数据，允许CPU在同一个机器周期内进行两次读操作数和一次写操作数。独立的程序总线和数据总线允许CPU同时访问程序指令和数据。

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存储器 64 K字程序存储器、64 K字数据存储器以及64 K 字 I/O 空间。在 C548、C549、C5402、C5410 和 C5420中程序存储器可以扩展。
指令系统单指令重复和块指令重复操作。块存储器传送指令。 32位长操作数指令。同时读入两个或3个操作数的指令。并行存储和并行加载的算术指令。条件存储指DSP芯片的主要特点
1．哈佛结构 2．多总线结构 3．指令系统的流水线操作 4．专用的硬件乘法器 5．特殊的DSP指令 6．快速的指令周期 7．硬件配置强
时钟取指译码取操作数执行 N N-1 N-2 N-3 N+1 N N-1 N-2 N+2 N+1 N N-1 N+3 N+2 N+1 N
TMS320C54x的特点和硬件组成框图 TMS320C54x的总线结构 TMS320C54x的存储器分配中央处理单元（CPU） TMS320C54x片内外设简介硬件复位操作 TMS320VC5402引脚及说明
2.1 TMS320C54x的特点和硬件组成框图
TMS320C54x的主要特性如下所示： CPU 先进的多总线结构。 40位算术逻辑运算单元（ALU）。 17位×17位并行乘法器与40位专用加法器相连。比较、选择、存储单元（CSSU）。指数编码器可以在单个周期内计算 40 位累加器中数值的指数。双地址生成器包括 8 个辅助寄存器和两个辅助寄存器算术运算单元（ARAU）。
图1-2 四级流水线操作
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1.2.4 DSP芯片的应用
（1）信号处理（2）通信（3）语音（4）图形/图像（5）军事（6）仪器仪表（7）自动控制（8）医疗（9）家用电器
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第2章 TMS320C54x数字信号处理器硬件结构

2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7
返回本节
1.2.2 TMS320 DSP系列

通用DSP芯片的代表性产品包括TI公司的TMS320系列、 AD 公司 ADSP21xx 系列、 MOTOROLA 公司的 DSP56xx 系列和 DSP96xx 系列、 AT&T 公司的 DSP16/16A 和 DSP32/32C等单片器件。 TI的三大主力DSP产品系列为C2000系列主要用于数字控制系统； C5000（C54x、C55x）系列主要用于低功耗、便携的无线通信终端产品；C6000系列主要用于高性能复杂的通信系统。 C5000 系列中的 TMS320C54x 系列 DSP 芯片被广泛应用于通信和个人消费电子领域。

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1.2 数字信号处理器概述

1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4
DSP芯片的种类 TMS320 DSP系列 DSP芯片的主要特点 DSP芯片的应用
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1.2.1 DSP芯片的种类
DSP芯片可以按照以下3种方式进行分类。 1．按基础特性分 2．按数据格式分 3．按用途分
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2.3 TMS320C54x的存储器分配

2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4
存储器空间程序存储器数据存储器 I/O存储器
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2.3.1 存储器空间

TMS320C54x存储器由3个独立的可选择空间组成：程序空间、数据空间和I/O空间。程序存储器空间包括程序指令和程序中所需的常数表格；数据存储器空间用于存储需要程序处理的数据或程序处理后的结果；I/O空间用于与外部存储器映象的外设接口，也可以用于扩展外部数据存储空间。
（1）在通用的微机上用软件实现。（2）利用特殊用途的DSP芯片来实现。（3）利用专门用于信号处理的通用DSP芯片来实现。（4）用FPGA/CPLD用户可编程器件来实现。
返回本节
1.1.3 数字信号处理的特点
与模拟系统（ ASP）相比，数字系统具有如下特点：（1）精度高（2）可靠性高（3）灵活性大（4）易于大规模集成（5）可获得高性能指标
在片外围电路（如图2-1所示）软件可编程等待状态发生器。可编程分区转换逻辑电路。带有内部振荡器。外部总线关断控制，以断开外部的数据总线、地址总线和控制信号。数据总线具有总线保持器特性。可编程定时器。并行主机接口（HPl）。
电源可用 IDLEl、IDLE2 和 IDLE3 指令控制功耗，以工作在省电方式。可以控制关断CLKOUT输出信号。
程序空间：页0 0000H 保留（OVLY=1 ）外部（OVLY=0） 007FH 0080H 片内DRAM： 16K （OVLY=1）外部（OVLY=0） 007FH 0080H 0000H
在片仿真接口具有符合 IEEEll49.1 标准的在片仿真接口（JTAG）。速度单周期定点指令的执行时间为 25/20/15/12.5/10ns(40 MIPS/50 MIPS/66 MIPS/80 MIPS/100 MIPS)。
图2-1 TMS320C54x DSP的内部硬件组成框图1

《DSP原理及应用》电子教案全套课件

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