TMS320LF240x系列DSP课件

周鹏 安徽工程大学电气工程学院
模拟信号的不可替代性
• 自然界的信号绝大多数是模拟信号；
现实世界的信号绝大多数是模拟的（温度、速度、压 力等），转换成的电信号也是模拟的（电流、电压 等）。要实现数字处理，就必须进行转换。
• 模拟信号处理系统从根本上说是实时的；
模拟系统：除开电路引入的延时外，处理是实时的 数字系统：由计算机的处理速度决定
• 第一代：TMS32010及其系列产品（1982年） • 第二代：TMS32020、TMS320C25/C26/C28 • 第三代：TMS320C30/C31/C32， • 第四代：TMS320C40/C44， • 第五代：TMS320C50/C51/C52/C53/C54和集多个DSP于一 体的高性能DSP芯片TMS320C80/C82等 • 第六代：TMS320C62x/C67x等。
准在片仿真）
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（8）功耗低 一般DSP芯片功耗为0.5～4W。 采用低功耗技术的DSP芯片只有0.1W，（电
池供电） 如 ： TMS3205510 仅 0.25mW ， 特 别 适 用 于 便
携式数字终端。
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• DSP最重要的特点：
– 特殊的内部结构、强大的信息处理能力及较高的运 行速度。
☉时分复用 系统1
信道n
系统2
系统n
DSP系统
信道2 信道1
信号的采样 应 频率与DSP 用 系统的运算 场 速度相比较 合 低的场合。
实时性要求不 高的场合。
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☉大规模集成
• 模拟系统：尽管已有一些模拟集成电路，但品种较 少、集成度不高、价格较高
• 数字系统：DSP 体积小、功能强、功耗小、一致性 好、使用方便、性能/价格比高
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5. DSP的实现方法 ☉在通用的微型计算机（PC机）上用软件（如C、
Fortran语言）实现。缺点：速度慢
☉用单片机（如MCS-51、96系列等）实现。缺点：
只用于简单数字信号处理。
☉用FPGA等产品实现数字信号处理算法。缺点：专
用性太强，而且这种方法的研发工作也主要不是 由一般的用户来完成的。
是兼容的，系统接口方便。
☉灵活性好
DSP系统
改变软件
DSP CPLD FPGA
可编程
不同的功能
硬件更简单
DSP系统开发 周期大大缩短
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☉保密性好
DSP系统
DSP CPLD FPGA
隐蔽内部总线地址变化 做成ASIC
保保密密 性性好好
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保密 性能 几乎 无懈 可击
浮 点 DSP 提 供 了 更 大 的 动 态 范 围 ， 如 TMS320C3x、TMS320C4x等。
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（7）丰富的外设 片内具有主机接口(HPI) 直接存储器访问控制器(DMAC) 外部存储器扩展口 串行通信口 中断处理器 锁相环时钟产生器 JTAG边界扫描逻辑电路（实现符合IEEE 1149.1标
3、参考资料 ①彭启琮，管庆。DSP的集成开发环境-CCS及DSP/BIOS的原理与应用。成
都：电子工业出版社，2004 ②（TI网站） ③（合众达电子） ④ ⑤（北京瑞泰创新） ⑥/index.html（研学论坛）
DSP指令功能强大，一条特殊指令可完成十分复杂的功 能。如：TMS320C54x中的FIRS和LMS指令，分别用于系 数对称的FIR滤波器和LMS算法。
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（6） 运算精度高 早期DSP的字长为8位，后来逐步提高到16位、
24位、32位。为防止运算过程中溢出，有的累加器 达到40位。
波器
器
典型的DSP系统
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根据需求写出任务说明书
根据任务说明书进行算法研究和系统模拟实现， 确定系统的技术指标
确定DSP芯片及外围芯片
软件设计与调试
硬件设计与调试
系统集成与调试
周鹏 安徽工程大学电气工程学院 DSP系统的一般设计流程图
1. DSP与DSP技术 ☉数字信号处理（Digital Signal Processing － DSP）
多处理单元结构，特别适用于大量乘加操作 的矩阵运算、滤波、FFT、Viterbi译码等。
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（5）指令周期短、功能强
采 用 4μm NMOS 制 造 工 艺 ， 早 期 DSP 的 指 令 周 期 约 400ns，运算速度为5MIPS。
采 用 高 性 能 CMOS 制 造 工 艺 ， 其 运 行 速 度 更 快 。 TMS320LF240x运行速度可达30MIPS，使得指令周期缩短 到 30MHz 。 TMS320C54x 运 行 速 度 可 达 100MIPS 。 TMS320C6203 的 时 钟 为 300MHz ， 运 行 速 度 达 到 2400MIPS。
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1982年，美国德克萨斯州仪器公司（TI - Texas Instruments ）推出第一代DSPTMS320010及其系列产品，目 前已发展到第六代。
TI公司的系列DSP产品已经成为了当今世界最有影响的 DSP芯片，其DSP市场占有量占全世界份额的近50%，成为世 界上最大的DSP芯片供应商。
☉两者关系：理论推动了应用，应用促进理论的发 展。
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4. DSP的理论基础
– 它以众多的经典理论体系作为自己的理论基 础，同时它又是新兴学科理论基础。
– 经典理论体系：微积分，概率统计，随机过 程，数值分析，网络理论，通信理论，控制 论。
– 新兴学科：人工智能，模拟识别，神经网络。
4、课程构架、与其它课程的关系 课程构架：DSP的原理结构特点＋硬件软件＋DSP工程实现； 先修课：C语言、微机原理、单片机和电子专业相关课程。
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第1章： TMS320LF240x概述
• 1.1 TMS320系列DSP概况 • 1.2 TMS320LF240x芯片概述 • 1.3 TMS320LF240x DSP CPU控制器的
《 DSP 原理及应用Ⅱ》
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周鹏
E-mail：dspahpu@
Password：DSPDSP
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《 DSP原理及应用Ⅱ 》课程说明
1、课程性质及安排 专业选修课、33学时（实验8学时）教学和课后作业。
2、课程成绩考核方法 考试80％＋（作业＋平时考核）20％
问程序空间和数据空间。 如：TMS320C54x内部有P、C、D、E 4条总线
(每条总线又包括地址总线和数据总线)，可以在一 个机器周期内从程序存储器取1条指令、从数据存 储器读2个操作数和向数据存储器写1个操作数，大 大提高了DSP的运行速度。
周鹏 安徽工程大Βιβλιοθήκη 电气工程学院（3） 流水线技术(pipeline) DSP处理器流水线技术是将各指令的各个步骤重
功能结构图 • 1.4 TMS320LF240x DSP 引脚功能介绍 • 1.5 TMS320LF240x DSP 存储器映射图
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1.1 TMS320系列DSP概况
如何开发一个DSP系统(数字信号处理系统框图 )
输
输
入 抗混
DSP
平滑 出
叠滤 A/D 芯片 D/A 滤波
叠起来执行，而不是一条指令执行完成之后，才开 始执行下一条指令。
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（4）多处理单元 DSP内部一般包括多个处理单元，如算术逻
辑 运 算 单 元 (ALU) 、 辅 助 寄 存 器 运 算 单 元 (ARAU)、累加器(ACC)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。
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3. DSP技术发展的两个领域
☉理论：数字信号处理的理论和方法近年来得到迅 速的发展，为各种实时处理的应用提供了方法基 础。如：声音图像压缩编码，加密解密，调制解 调，智能天线。
☉应用：为了满足市场需求，随着微电子科学与技 术的进步，DSP的性能在迅速提高。如：时钟频 率达到1.1GHZ；处理速度每秒90亿次，32位浮 点运算，速率达到2Gbit/s。
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☉可靠性强
信号
放大器A 放大器B
A、B结果 可能不同
信号
计算机A 计算机B
A、B结果 果相同
只要误差不超过0、1判决电平
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☉集成度高
DSP系统
DSP
开发
CPLD
FPGA
表面贴装
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ASIC芯片
压缩体积 降低成本
☉接口方便 以现代数字技术为基础的系统或设备都
强调的是对以数字形式表现的信号进行处理和研究 的方法。是一门涉及许多学科且广泛应用于许多领 域的新兴学科。
☉数字信号处理器（Digital Signal Processor － DSP）
强调的是通过专用集成电路芯片，利用数字信号处 理理论，在芯片上运行目标程序，实现对信号的某 种处理。
☉DSP技术(Digital Signal Process)----是利用专门或
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（2） 按数据格式分 – 定点 DSP
数据以定点格式工作的DSP芯片称为定点DSP芯 片，该芯片简单、成本较低。两种基本表示方法：
• 整数表示方法：主要用于控制操作、地址计算
和其他非信号处理的应用。