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2.数字信号处理的硬件实现硬件实现是针对特定的应用目标，经优化，设计为专用的软硬件系统。
优点：容易做到实时处理；缺点：设备只能专用。
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3.片上系统（SOC, System on a Chip） SOC包含有数字和模拟电路、模拟和数字转换电路、微处理器、微控制器以及数字信号处理器等。
SOC的设计方法将以组装为基础，采用自上至下的设计方法，在设计过程中大量重复使用自行设计或其他第三方拥有知识产权的IP(Intelligent Property模块。
SOC要充分考虑如何合理划分软件和硬件所实现的系统功能以及如何实现软、硬件之间的信息传递。
SOC将是数字信号处理系统的一个新型的实现方法。
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术语解释并行是指为了完成同一个任务，几个处理器同时工作，使系统能胜任单个处理器所不能完成的任务；当一个处理器完成单个任务(比如一个滤波器有很大的富余量时，可让其完成多个任务，这就是复用；流水结构也是多处理器完成同一任务，它与并行结构的主要区别在于并行的各个处理器之间数据交换不多，而流水结构类似于生产中的流水线，数据经一道道“工序”处理。
采用并行或流水结构，完全取决于数字信号处理的运算结构。
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19。
维普资讯 第１期张雄伟：高性能数字信号处理芯片——ＴＭｓ２Ｃ８３Ｏ２ｘ７３由于ＴＭＳ２Ｃ８３０２ｘ是Ｃ２０００系列ＤＳＰ芯片的一个新的分支，芯片的内核上存在着一定的继承关系，在ＴＭＳ２Ｃ８３０２ｘ系列ＤＳＰ可以兼容较早的Ｃ２０００系列ＤＰ芯片的大部分指令。
特别是ＴＭＳ２Ｃ２ｘ系列Ｓ３０８ＤＰ芯片本身既可以运行在Ｃ２ｘ模式上，Ｓ７又可以运行在Ｃ８２ｘ模式上。
于以前开发的Ｃ２０对００的ＤＰ应用Ｓ程序，需要做少量修改或者不作修改（ＴＭＳ２ｃＦ４只对３０／２ｘ系列芯片）可以在ＴＭＳ２Ｃ２ｘ系列芯片上就３０８运行。
３ＴＭＳ２Ｃ２ｘ的软硬件开发３Ｏ８３１软件开发．ＴＭＳ２Ｃ２ｘ的程序可用ｃ语言或汇编语言编写，可以采用两者的混合编写。
开发ＴＭＳ２Ｃ２ｘ系３０８也３０８列ＤＰ芯片软件需要相应的软件开发工具支持，常包括代码生成工具和代码调试工具两大类。
代码生成Ｓ通工具的作用是将用Ｃ或汇编语言编写的ＤＳＰ程序编译汇编并链接成可执行的ＤＳＰ程序，要包括Ｃ编译主器、编器和链接器等。
代码调试工具是对ＤＳ汇Ｐ程序及系统进行调试，之能够达到设计目标，要工具包使主括Ｃ汇编语言源码调试器、件模拟器（ｉｌｔｒ和ＤＰ仿真器等。
／软ｓｍｕａｏ）ＳＣＳ００Ｃｄｏｏｅｔｄｏ是一种针对Ｃ００系列ＤＰ芯片开发的基于Ｗｉｄｗｓ的集成开Ｃ２Ｃ２０（ｏｅＣｍｐｓｒｕｉ）Ｓ２０Ｓｎｏ发平台，它将代码生成工具和代码调试工具等集成在同一个软件平台，源代码编辑、译、编、接、件集编汇链软仿真、件调试和实时分析等功能于一体，大地方便了对Ｔ硬极ＭＳ２Ｃ８３０２ｘ系列ＤＳＰ芯片软件的设计和开发。
利用ＣＳ００开发ＤＳＣ２Ｃ２０Ｐ应用程序的基本过程包括工程创建、译链接生成可执行代码、序调试编程和测试，ＣＣＳ提供了十分丰富的程序调试手段，视化的调试界面使调试过程变得直观方便。
内置的软件模可拟器可使程序调试在没有硬件仿真的情况下进行。
３２硬件开发．ＴＭＳ２Ｃ８Ｐ的硬件开发可以借助ＣＳ集成开发工具软件和ＤＰ仿真器进行。
第一讲 数字信号处理器概论清华大学电子工程系教授 应启珩数字信号处理学科与数字信号处理器数 字信号处理（DSP）自1965年由Cooley和Tukey提出DFT（离散傅里叶变换）的高效快速算法（Fourier Transform，简称FFT）以来，已有近40年的历史。
随着计算机和信息技术的发展，数字信号处理技术已形成一门独立的学科系统。
数字信号处理作为 一门独立学科是围绕着三个方面迅速发展的：理论、现实和应用。
作为数字信号理论，一般是指利用经典理论（如数字、信号与系统分析等）作为基础而形成的独特 的信号处理理论，以及各种快速算法和各类滤波技术等基础理论。
由此在各个应用领域如语音与图象处理、信息的压缩与编码、信号的调制与调解、信道的辨识与均 衡、各种智能控制与移动通讯等都延伸出各自的理论与技术，到目前可以说凡是用计算机来处理各类信号的场合都引用了数字信号处理的基本理论、概念和技术。
数字化技术有今天的飞速发展，是依仗于强大的软、硬件环境支撑。
作为数字信号处理的一个实际任务就是要求能够快速、高效、实时完成处理任务，这就要通过通 用或专用的数字信号处理器来完成。
因此，数字信号处理器是用来完成数字信号处理任务的一个软、硬件环境和硬件平台。
DSP算法及芯片分类DSP运算的基本类型是乘法和累加(MAC)运算，对于卷积、相关、滤波和FFT基本上都是这一类运算。
这样的运算可以用通用机来完成，但受到其成本和结构的限制不可能有很高的实时处理能力。
DSP运算的特点是寻址操作。
数据寻址范围大，结构复杂但很有规律。
例如FFT 运算，它的蝶形运算相关节点从相邻两点直至跨越N/2间隔的地址范围，每次 变更都很有规律，级间按一定规律排列，虽然要运算log2N遍，但每级的地址都可以预测，也就是寻址操作很有规律而且可以预测。
这就不同于一般的通用机， 在通用机中对数据库的操作，具有很大的随机性，这种随机寻址方式不是信号处理器的强项。
可以看出无论是专用的DSP芯片或通用DSP芯片在结构考虑上都能适应DSP运算的这些特点。
第26卷第1期2005年3月军事通信技术Journal of M ilitary Comm unicati ons T echno logy V o l . 26N o. 1M ar . 2005编者按:数字信号处理(D SP 芯片是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器, 可实时快速地实现各种数字信号处理算法。
自20世纪80年代初诞生以来, 已广泛应用于通信、电子、航空航天、军事及家电产品, 成为一种十分重要的电子产品的核心部件。
学习掌握D SP 芯片的原理和开发方法已成为从事通信与电子产品设计开发的工程技术人员的必须, 也是通信工程、电子工程、信息工程等专业大学生必须掌握的硬件技术之一。
TM S 320C 28x 系列是美国T I 公司新近推出的高性能定点D SP 芯片, 该系列芯片具有运算速度快、集成度高、外设资源丰富等诸多特点。
该芯片采用高性能的32位CPU 、内部具有18K 的多达128K 的FLA SH 、16通道的12位A 增强型的CAN 总线接口和事件管理器RAM 、D 转换器、及高性能的同步和异步串行接口, 128位的加密可以确保内部程序不被轻易复制。
本刊从本期开始开设该系列芯片讲座, 内容涉及TM S 320C 28x 系列芯片的资源及应用, 包括指令系统、系统控制与中断、存储器及外部接口、增强型CAN 总线接口、事件管理器、CPU 、A D转换、同步串行接口、异步串行接口、基于CCS 的TM S 320C 28x 软件开发、TM S 320C 28x 的典型应用实例。
希望通过本系列讲座能够帮助读者掌握该系列D SP , 为将该系列芯片技术应用于科研奠定基础。
D (一第1TM S 320C 28x张雄伟(解放军理工大学通信工程学院电子信息工程系, 江苏南京210007 Ξ该摘要:TM S 320C 28x 是美国德州仪器公司TM S 320C 2000系列中新推出的一类定点数字信号处理芯片。
系列芯片采用32位高性能CPU , 运算速度可达150M IPS , 内部集成了FLA SH 存储器和丰富的外设资源, 特别适用于数字控制和通信等应用领域。
文中介绍了TM S 320C 28x 的主要性能、特点和开发方法。
关键词:数字信号处理器; 外设接口; 硬件开发中图分类号:TN 911. 72文献标识码:A 文章编号:CN 3221289(2005 0120068207High P e rfo r m a nce DS P C hip :T MS 320C 28xZH A N G X iong 2w ei(D epartm ent of E lectronic Info r m ati on Engineering I CE , PLAU ST , N anjing 210007, Ch inaTM S 320C 28x is a new m em ber of TM S 320C 2000fixed po in t digital signalp rocesso rs developed by T exas In strum en ts (T I recen tly . TM S 320C 28x em p loys a h igh perfo r m ance 322b it CPU w ith the op erati on speed of 150M IPS . FLA SH m em o ry and m any peri pherals are in tegrated in TM S 320C 28x , and thu s it is very su itab le fo r the areas of h igh Ξ收稿日期:2004211206作者简介:张雄伟(1965- , 男, 博士, 教授. A bs tra c t :第1期张雄伟:高性能数字信号处理芯片——TM S 320C 28x 69perfo r m ance digital con tro l and comm un icati on s . T h is paper b riefly in troduced the m ain functi on s , featu res and developm en t m ethod fo r TM S 320C 28x .Ke y w o rds :digital signal p rocesso r ; p eri p herals in terface ; hardw are developm en tTM S 320C 28x 系列是目前美国T I (T exas In strum en ts 公司TM S 320C 2000系列中性能最好的D SP 芯片, 特别适合于高性能数字控制领域。
该系列芯片采用32位的定点D SP 核, 运算速度目前可达150M IPS , 可以在单个周期内完成32×32位的乘累加运算; 具有增强的电机控制外设、高性能的模数转换和多种类型的改进型通信接口; 具有4M 的程序和数据地址空间; 与TM S 320C 24x 源代码兼容[1]。
1T M S 320C 28x 的主要特性TM S 320C 28x 系列芯片有三种类型, 包括FLA SH 型、ROM 型、RAM 型。
FLA SH 型内部具有大容量的FLA SH 存储器, 目前有TM S 320F 2810、TM S 320F 2811和TM S 320F 2812; ROM 型内部具有大容量的ROM 存储器, 目前包括TM S 320C 2810、TM S 320C 2811和TM S 320C 2812; RAM FLA SH 或ROM 存储器, 仅有RAM 存储器, 目前有TM S 320R 2811和TM S 320R 2812, 本文将重点介绍其中的FLA SH 型——TM S 320F 281x , x 128F 281x 的主要特性如下。
运算速度:150M IPS ; 片内; :64K 字(F 2810 、12 ; O T P (O ne T i m e P rogramm ing T ROM :4K 字; 程序保护:具有片K 字(F 2811内代码加密功能; 定时器:7个(位4个事件管理器定时器 ; PWM (Pu lse W idth:16通道 80n s ; 通信接口:1个M c B SP 同步串M odu lati on 通道数:16; 行口、1个SP I I 、1个CAN 接口; 通用I O 引脚数:最多为56条; CA P Q EP (CA P tu re 2; 看门狗定时器; 外部存储器接口:F 2812可以扩展外部Q Pu lse 通道数:6RAM ; 电源:I O 电压为3. 3V , 内核电压为1. 8V (135M H z 或1. 9V (150M H z ; 工作温度范围:A 型:-40°176引脚的LQ FP 、11:C ～85°C , S 型:-40°C ～125°C ; 封装:F 2812:179引脚的B GA TM S 320F 2810 128引脚的LQ FP 。
图1示出了TM S 320C 28x 的功能框图[2, 3]。
2 F 281x 的主要特点2. 1性能优越的中央处理单元F 281x CPU 具有32位硬件乘法器和64位移位寄存器, 分别具有32×32位的乘法运算和64位的位处理能力, 基于F 281x 的高性能CPU 可完成高精度的数字运算[4]。
CPU 的主要功能是控制程序流, 获取并处理指令, 实现算术、布尔逻辑、乘法和移位操作。
F 281x CPU 采用改进的哈佛结构, 具有6条分立的数据总线和地址总线, 可在一个指令周期内并行地读写数据, 提高了指令执行的效率。
8级保护型流水线, 与CPU 的程序流控制功能相配合, 使D SP 在不需要高速存储器的情况下也能高速地执行指令。
此外, F 281x CPU 可通过状态寄存器的设置, 选择兼容的工作模式, 实现与C27x 和C 2xL P 的兼容, 从而使用户在C 27x 和C 2xL P 下的开发程序代码, 也能应用于F 281x 中。
2. 2灵活多样的片内存储器F 281x 系列D SP 芯片拥有丰富的片内存储器资源, 具有单存取RAM (SA RAM 、FLA SH 、O T P 和70军事通信技术2005年图1TM S 320C 28x 的功能框图[1]BOO T ROM 等四种类型。
(1 SA RAM包括M 0(0000h ～03FFh , 1K 、M 1(0400h ～07FFh , 1K 、L 0(8000h ～8FFFh , 4K 、L 1(9000h ～9FFFh , 4K 、H 0(3F 8000h ～3F 9FFFh , 8K 等5块, 共18K 。
其中, M 0与F 240x 系列D SP 芯片的B 0、B 1和B 2RAM 块映射在相同的物理地址空间, 便于程序的兼容性。
SA RAM 的所有存储器既可映射到程序空间, 也可映射到数据空间, 使用非常灵活。
(2 FLA SHF 2810为64K (3E 8000h ～3F 7FFFh , F 2811 F 2812为128K (3D 8000h ～3F 7FFFh 。
片内FLA SH 使得对芯片的开发更加方便快捷。
FLA SH 具有多分区、低功耗、独立于CPU 流水线的FLA SH 流水线等特点, 从而大大提高了F 281x 芯片使用的效率和性能。
FLA SH 既可映射到程序空间, 也可映射到数据空间。
(3 O T P一次性可编程存储器, 共1K , 地址为3D 7800h ～3D 7B FFh 。
O T P 既可映射到程序空间, 也可映射到数据空间。
(4 BOO T ROM共1K , 地址为3FF 000h ～3FFFFFh 。
包含引导程序及正弦余弦表数据等。
F 281x 系列D SP 芯片还为片内存储器提供了独特的代码保护模块(CS M , 可为用户代码提供有效的加第1期张雄伟:高性能数字信号处理芯片——TM S 320C 28x 71密保护机制。
片内的FLA SH 以及L 0、L 1和O T P 等存储器均可加密保护。
此外, 用户可以对片内FLA SH 和[5]O T P 进行等待状态数编程。
F 281x 片内丰富的存储资源为用户进行D SP 系统开发带来了极大的方便。
2. 3资源丰富的片内外设F 281x 系列D SP 芯片提供了丰富的片内外设, 包括3个32位的CPU 定时器, 2个增强型的事件管理器, 16通道的12位的A D 转换器, 增强型的CAN 模块(eCAN , 多通道缓冲串行模块, 串行外设接口模块, 串行通信模块和通用I O 接口。
