DSP概述及存储器

DSP的应用
DSP已经在信号处理、通信、雷达等领域得到广泛的应 用。目前，DSP的价格越来越低，性能价格比日益提高，具 有巨大的应用潜力。DSP的应用主要有： ☆ 用数字信号处理，如数字滤波、自适应滤波、相关 算、快速傅立叶变换等； ☆ 通信领域，如数据加密、数据压缩、传真、移动电 网络通信等； ☆ 语音处理，如语音编码、语音合成、语音识别、语 增强、语音存储等； ☆ 图形/图像，二维或三维图形处理、图像压缩与传输、 指纹识别、图像识别等；
通用DSP功能框图
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TMS320家族中同一代的DSP具有相同的CPU结 构，但片内存储器和外设配置是不同的。派生的器件 使用了新的片内存储器和外设来满足全球电子市场上 大范围的应用需要。通过存储器和外设集成为一个单 片器件， TMS320 系列DSP降低了系统功耗，并节省 了电路板的空间，提高了系统的可靠性。
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
160 MIPS 128K words SRAM 16K words ROM 3 McBSPs 6-channel DMA 8/16-bit HPI Extended Program Addressing
Low Power
1.5-V core 90 mW active @ 160 MIPS
EXP Encoder Accumulators 40-Bit ACC A 40-Bit ACC B
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DSP的基本结构
☆ 哈佛结构——程序和数据存储在不同的存储空间中， 即程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存储器，每个 存储器独立编址，独立访问。与两个存储器相对应的是系统 中设置了程序总线和数据总线，从而使数据的吞吐率提高了 一倍； ☆ 流水线操作——流水线和哈佛结构相关，流水线操作 可以减少指令的执行时间，从而进一步的增强了处理器的处 理能力。处理器可以并行处理2~4条指令，每条指令处于不 的流水线阶段； ☆ 多总线结构——DSP内部采用了多总线结构，这样可 以保证在一个机器周期内，可以同时访问数据和程序存储空 间，从而解决了传统芯片的总线冲突问题，使系统的速度和 效率大大提高；
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C54x
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’C5416:
Program/Data ROM Program/Data ROM 16K Words 16K Words D(15-0)
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TMS320系列DSP简介 TMS320系列DSP简介
TMS320系列DSP包括定点、浮点、多处理器DSP和定点 DSP控制器。TMS320系列DSP的体系结构专为实时信号处理 而设计，该系列DSP控制器将实时处理能力和控制器外设功能 集于一身，为控制系统应用提供了一个理想的解决方案。下列 特性使TMS320系列DSP成为很多信号处理及控制应用的正确 选择： ☆ 非常灵活的指令集； ☆ 内部操作的灵活性； ☆ 高速运算能力； ☆ 改进的并行结构； ☆ 低功耗； ☆ 面向C语言的软件系统。
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DSP系统的特点
☆ 接口和编程方便灵活； ☆ 稳定性、可靠性好； ☆ 精度高； ☆ 时分复用； ☆ 易于集成；
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DSP主要特点
☆ 专用的硬件乘法器——乘法速度越快，DSP性能越 高。由于具有专用的应用乘法器，乘法可在一个指令周期内 完成； ☆ 特殊的DSP指令——DSP指令系统中，设计了一些 特殊的DSP指令，以完成一些专门的运算，如54x DSP的 FIRS指令，专门用于FIR滤波运算； ☆ 快速的指令周期——哈佛结构、流水线操作、专用 的硬件乘法器、特殊的DSP指令，再加上集成电路的优化设 计，可使DSP的指令周期在50ns以下，现在高档的DSP指 周期可以达到5ns。
Program/Data Buses Program/Data Buses A(23-0) MAC 17 x 17 MPY 40-Bit Adder RND, SAT Shifter 40-Bit Barrel (-16, 31) ALU 40-Bit ALU
CMPS Operator (VITERBI)
C5501
400-600 MIPS
288-400 MIPS
80-160 MIPS 50 MIPS
C5401
C5402
100-160 MIPS
120 MIPS
C5404
120 MIPS
C5407
Feature Integration
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TMS320C54x系列DSP TMS320C54x系列DSP
TMS320C54x系列DSP概述
C54x DSP具有很高操作灵活性和速度。它具有先进的修 正哈佛结构（一条程序总线、三条数据总线和四条地址总线）、 专门硬件逻辑的CPU、片内存储器、片内外设和专用的指令集、 将C54x DSP的CPU和片内存储器与外设配置组合在一起的螺 旋结构，使得它可以满足电子市场众Leabharlann Baidu领域的应用要求： C54x DSP具有以下优点：
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DSP的应用
☆ 军事，如保密通信、雷达信号处理、导航与制导、 天器控制、全球定位系统等； ☆ 工业领域，如机器人技术、数控机床、数字电机、 力系统、生产过程模拟和控制等； ☆ 仪器仪表，如频谱分析、函数发生器、暂态分析、 相环、数字示波器等； ☆ 自动控制，如伺服控制、机器人控制、自适应控制、 人工神经网络控制等； ☆ 医疗仪器，如助听、超声设备、诊断工具、病人监 ☆ 消费电子电器，如高保真音响、高清晰度电视、音 合成、音调控制、玩具与游戏等。
OMAPTM
C5421
OMAP5910
C55x+ARM9 C54x +ARM7
C5420
C5471 TM
C55xTM DSP C5510 C5509
320-400 MIPS
C54x+ARM7
C5470
C5502 C5409 C5410
100-160 MIPS
C5416
120-160 MIPS
600 MIPS
60% Core Performance Boost Vs C’5409
High Performance
JTAG Test/ JTAG Test/ Emulation Emulation Control Control Muxed GP I/O Muxed GP I/O
Program/Data SRAM Program/Data SRAM 128K Words 128K Words
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概念
DSP，也称数字信号处理器，是一种具有特殊结构的微 处理器。DSP内部采用程序总线和数据总线分开的哈佛结构， 具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的 数字信号处理指令，可以用来快速地实现各种数字信号处理 算法。
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TMS320C5000™ : The World’s Most Popular and Power Efficient DSPs
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DSP概述 DSP概述
数字信号处理是一门广泛应用于许多领域的新兴学科。 20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数 字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。
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)
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TMS320C54x系列DSP的特点
CPU
☆ 先进的多总线结构； ☆ 40位算术逻辑单元（ALU）：一个40位桶式移位器和两个 独立的40位累加器； ☆ 17位 X 17位并行乘法器和一个40位专用的加法器； ☆ 比较、选择、存储单元（CSSU）； ☆ 指数编码器E，用来在一个单周期内计算一个40位累加器中 数值的指数； ☆ 两个地址产生器，包括八个辅助寄存器和两个辅助寄存器算 术单元。
Code Compatible
In Silicon Power Efficiency/System Density Announcement Roadmap
TNET3010 4800 MIPS
C55xTM DSP Multicore
532 MIPS 200 MIPS 200 MIPS
C5441
C55x+ARM9
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TI常用三种系列 DSP
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TI Extends World’s Most Popular DSP Platform
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TMS320C54x系列DSP概述
☆ 增强的哈佛结构； ☆ 具有高度平行和带有专门硬件逻辑的先进CPU设计； ☆ 为快速算法而设计的高度专用的指令系统以及优化 的高级语言开发系统； ☆ 模块化结构设计； ☆ 高性能和低功耗的先进IC工艺技术； ☆ 新的静电设计结构而获得的低功耗和增强的抗辐射 能力。