(完整版)TMS320VC5402最小系统课程设计
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信息工程学院D S P课程设计报告书题目: 基于TMS320VC5402的指纹识别系统专业:电气工程及其自动化班级:学号:学生姓名:指导教师:2010年 6月 25 日信息工程学院课程设计任务书信息工程学院课程设计成绩评定表摘要数字信号处理器(DSP)是指以数值计算的方法对数字信号进行处理的芯片。
它具有处理速度快、灵活、精确、抗干扰能力强、体积小、使用方便等优点。
DSP应用于指纹识别已经成为一个新的科技领域和独立的学科体系,当前已形成了有潜力的产业和市场。
本文选定100MHz DSP TMS320VC5402作为指纹信号的处理器,利用其流水线编码的操作特点,并结合指纹识别技术,实现基于DSP CCS2.2的指纹识别预处理系统。
CCS 2.2(Code Composer Studio)是一种针对标准TMS320调试接口的集成开发环境(IDE),由TI公司于1999年推出。
指纹识别作为生物特征识别的一种,有其不可比拟的优点。
由于可以随身携带这种特殊的“印章”,所以受到越来越多人的重视。
本系统使用TI的TMS320VC5402(以下简称5402)作为核心。
DSP与单片机相比,多用于算法比较复杂,乘加运算量比较大的场合。
该芯片为一款定点的DSP,它具有高达100MIPS的运算能力,同时具有优化的CPU结构和一系列的智能外设。
下面着重讨论基于该芯片的系统设计。
关键词:DSP指纹识别TMS320VC540AbstractDigital signal processor (DSP) refers to the method of numerical calculation of digital signal processing chip.It has high processing speed and flexibility, accuracy, strong anti-jamming capability, small volume, convenient, etc.. DSP applied to the fingerprint identification technology has become a new and independent discipline system has been formed, and the potential of the market and industry. This 100MHz selected TMS320VC5402 DSP as the signal processor, using the fingerprint of the assembly code, combining the characteristics of operation fingerprint identification technology, realizing the fingerprint identification based on DSP CCS2.2 pretreatment system. CCS 2.2 (Code Composer Studio) is a standard interface for TMS320 debugging integrated development environment (IDE), by TI company in 1999. The fingerprint identified as biometrics, its incomparable advantages. Due to the special can carry the "stamp", more and more people's attention. This system USES the TMS320VC5402 TI (hereinafter referred to as the core 5402). DSP microcontroller, compared with the algorithm is more complex, used by calculation and comparison of the big occasion. This chip is a fixed-point DSP, it has 100MIPS up the operation ability, also has the optimization of the structure and a series of intelligence CPU peripherals. Based on the chip below emphatically discussed the system design.Keywords: DSP TMS320VC5402 fingerprint identification目录1 任务提出与方案论证 (6)1.1指纹识别系统的架构 (6)1.2系统各部分设计要点 (6)2 总体设计 (7)2.1存储空间软硬件设计 (7)2.2存储空间软硬件设计 (9)2.3总线控制和驱动 (10)2.4总线与LCD接口硬件设计 (10)2.5指纹图像获取 (11)3 详细设计 (12)3.1硬件设计 (12)3.2软件设计 (19)3.3指纹识别预处理算法 (22)3.4指纹图像在CCS 2.2上的输入与输出 (23)3.5实际指纹图像预处理效果 (23)3.6系统调试方法 (24)4 总结 (25)参考文献 (26)1 任务提出与方案论证随着计算机与信息技术的不断发展,生物识别技术的应用越来越加广泛. 在各种生物识别技术中,指纹识别是目前生物检测学中研究最深入、应用最广泛、发展最成熟的、最有前景的一种识别技术,它通过分析指纹的局部特征,从中抽取详尽的特征点,从而可靠地确认个人身份。
1.DSP简介1.1 DSP 的应用领域在近 20 多年时间里,DSP 芯片的应用已经从军事、航空航天领域扩大到信号处理、通信、雷达、消费等许多领域。
主要应用有信号处理、通信、语音、图形、图像、军事、仪器仪表、自动控制、医疗、家用电器等。
DSP 主要应用市场为3C 领域,占整个市场需求的 90%。
数字蜂窝电话是 DSP最为重要的应用领域之一。
由于 DSP 具有强大的计算能力,使得移动通信的蜂窝电话重新崛起,并创造了一批诸如 GSM、CDMA 等全数字蜂窝电话网。
在Modem 器件中,DSP 更是成效卓著,不仅大幅度提高了传输速率,且具有接收动态图像能力。
另外,可编程多媒体 DSP 是 PC 领域的主流产品。
以XDSL Modem为代表的高速通信技术与 MPEG 图像技术相结合,使得高品位的音频和视频形式的计算机数据有可能实现实时交换。
目前的硬盘空间相当大,这主要得益于CDSP(可定制 DSP)的巨大作用。
预计在今后的 PC 机中,一个 DSP 即可完成全部所需的多媒体处理功能。
DSP 也是消费类电子产品中的关键器件。
由于 DSP的广泛应用,数字音响设备的更新换代周期变得非常短暂。
用于图像处理的 DSP,一种用于 JPEG 标准的静态图像数据处理;另一种用于动态图像数据处理。
1.2 DSP的特点DSP 芯片是模拟信号变换成数字信号以后进行高速实时处理的专用微处理器,其处理速度比最快的 CPU 还快 10-50 倍,具有处理速度高、功能强、性能价格比好以及速度功耗比高等特点,被广泛应用于具有实时处理要求的场合。
DSP 系统以 DSP 芯片为基础,具有以下优点。
1.高速性,DSP 运行速度高达 1000MIPS 以上2.编程方便,可编程DSP 可使设计人员在开发过程中灵活方便的对软件进行修改和升级。
3.稳定性好,DSP 系统以数字处理为基础,受环境温度及噪声的影响比较小,可靠性高。
4.可重复性好,数字系统的性能基本上不受元器件参数性能的影响,便于测试、调试和大规模生产。
信息工程系D S P课程设计报告书题目: 基于TMS320VC5402的DSP最小系统设计专业:电气工程及其自动化班级:学号:学生姓名:指导教师:2010年6月24 日信息工程系课程设计任务书年月日介绍了基于DSP (数字信号处理)的最小应用系统的整体设计过程。
系统采用TMS320VC5402作为主控芯片;ADC0809完成数据的采样及A/D转换,通过TMS320VC5402处理后,由DAC0832完成D/A转换并输出;外部存储器采用通用EPROM, TMS320VC5402采用8位并行EPROM引导方式;并加入了标准的14针JTAG接口,便于系统的调试与仿真。
关键词:DSP(数字信号处理) , JTAG, 并行引导, 引导表AbstractThis paper introduces the overall design of minimum application system for digital signal processing. The system employs TMS320VC5402 asmain control chip, ADC0809 samples the analog signals and converts them to digital signals, then after processing of TMS320VC5402, DAC0832 converts the digital signals to analog ones and finallyoutputs. The system uses general EPROM for the external storage. Besides,the system incorporates a standard 14 pin JTAG interface to debug and simulate.Keywords: DSP, JTAG, parallel boot, boot table0引言 (8)1TMS320VC5402简介 (9)2系统硬件设计 (10)2. 1电平转换 (10)2. 2电源控制电路 (10)2. 3复位电路 (11)2. 4时钟电路 (11)2. 5译码电路 (12)2. 6输入接口电路 (12)2. 7输出接口电路 (12)2. 8存储器扩展电路 (12)2. 9JTAG仿真接口电路 (13)3系统软件设计 (14)3. 1引导程序 (14)3. 2用户程序 (15)4总结 (17)参考文献 (18)0引言在仪器仪表迅速发展的同时,计算机和网络技术也在迅速发展,PC机已经从高速增长进入到平稳发展时期,单纯由PC机带领电子产业蒸蒸日上的时代己经成为历史,嵌入式系统的出现和广泛应用,使计算机和网络进入了后PC时代。
目录摘要 (Ⅰ)第1章概述 (1)1.1设计目的 (1)1.2设计要求 (1)第2章系统硬件设计方案 (2)2.1 TMS320VC5402芯片的基本原理 (2)2.2 语音采集与输出模块 (4)第3章软件设计与系统仿真 (5)3.1软件设计流程图 (5)3.2 CCS操作过程 (5)3.3系统仿真 (5)第4章课程设计总结 (8)参考文献 (9)附录:源程序代码 (10)第1章概述1.1设计目的在CCS环境下基于TMS320VC5402芯片的语音采集压缩存储与回放。
通过这次课程设计,加深对CCS集成开发环境的以及DSP试验系统箱的使用。
锻炼逻辑思维能力、动手能力以及独立解决问题的能力,对以后更深入地学习和应用数字信号处理及相关知识作准备。
1.2设计要求(1)了解DSP开发工具及其安装过程(2)熟悉DSP开发软件CCS使用(3)熟悉工程文件的建立方法、汇编程序开发调试过程(4)熟悉常用C5402系列指令的用法(5)在老师的指导下,独立完成课程设计的全部内容,并按要求编写课程设计论文,能正确阐述和分析设计和实验结果。
第2章系统硬件设计方案2.1 TMS320VC5402芯片的基本原理TMS320VC5402 数字信号处理器是TI公司为实现低功耗,高速实时信号处理而专门设计的16位定点数字信号处理器,采用改进的哈佛结构,具有高度的操作灵活性和运行速度,适用于远程通信等实时嵌入式应用的需要。
广泛应用于电子测试、电子设计、模拟仿真、通信工程中。
TMS320VC5402具有的主要优点如下:(1) 围绕一组程序总线、三组数据总线和四组地址总线而建立的改进哈佛结构,提高了系统的多功能性和操作的灵活性。
(2) 具有高度的并行性和专用硬件逻辑的CPU设计,提高了芯片的性能。
(3) 具有完善的寻址方式和高度专业化指令系统,更适用于快速算法的实现和高级语言编程的优化。
(4) 模块化结构设计,使派生器件得到了更快的发展。
TMS320VC5402最小系统硬件设计摘要:文章介绍了一种既经济又实用的DSP(数字信号处理器)最小系统硬件设计过程。
以TMS320VC5402为主控芯片,分析了其电源管理电路、时钟电路、复位电路、存储器扩展电路、JTAG仿真接口电路、状态指示电路等的设计方法,给出了电路实例,并指出了硬件设计的一些注意事项。
关键词:DSP;TMS320VC5402;最小系统数字信号处理器(DSP)是在模拟信号变换成数字信号以后进行高速实时信号处理的专用处理器,其处理速度比最快的CPU还快(10~50)倍。
DSP 的运算速度快、具有可编程特性及接口灵活的特点,使得它在电子产品的研制中发挥着越来越大的作用。
采用DSP器件来实现数字信号处理系统更是成了当前的发展趋势。
在DSP领域,美国TI(德州仪器)公司生产的TMS320家族DSP芯片以其独特的哈佛结构、硬件密集型方案以及灵活的指令系统,成为数字信号处理器产业中的领先者。
其C5000系列是16位定点、速度为40MIPS~200MIPS、可编程、低功耗和高新能的DSP,在有线和无线通信、IP电话、便携式信息系统、手机、助听器等领域得到了广泛应用。
最小系统模块是使得DSP芯片能够工作的最精简模块。
如何以最短的开发周期,开发出适于自己应用的高性能低成本的DSP最小系统模块,是进行DSP系统开发的第一步。
最小系统模块设计包括硬件设计和软件设计。
文章为TI公司的16位定点DSP芯片——TMS320VC5402进行最小系统模块硬件设计,它可以很方便地与外围模块组合成不同功能的应用系统。
1 系统总体结构图1所示为DSP最小系统组成框图。
系统采用TMS320VC5402作为电路的控制核心,包括电源管理电路、时钟电路、复位电路、存储器扩展电路、JTAG仿真接口电路、状态指示电路等。
2电源管理电路2.1设计要求电源管理电路为系统中DSP芯片及其他元器件提供电源。
设计时主要从电源电压结构、电流要求及加电次序等三个方面考虑。
引言:DSP 最小系统为开发DSP 系统的基础, 一般主要包括电源、复位电路、时钟电路、外部存储器总线接口电路、仿真器接口电路等部分, 缺一不可。
作为控制系统的最小板, 需在其外围接入扩展板, 以使系统能够实现相应功能。
1. 1 电源模块:为降低芯片功耗, T MS320VC5402 采用双电源供电, 即内核电源CVDD是1. 8V 和I/ O 电源DVDD是3. 3V 电源供电。
为了满足TMS320VC5402 对电源的要求, 可采用T I 公司TPS767D318 的专用电源芯片, 其电源输入为5V, 可以产生输出1. 8V、3.3V、最大输出电流1A带过热保护功能。
如下图所示:图1TPS767D318 组成的双电源应用电路1. 2 复位电路:T MS320VC5402 的复位分为软件复位和硬件复位。
软件复位是通过执行指令实现芯片的复位。
硬件复位是通过硬件电路实现复位。
硬件复位有上电复位、手动复位、自动复位几种方法。
其中手动复位是通过上电或按钮的方式对芯片进行复位.图2 手动复位电路1. 3 时钟电路:锁向环( PLL) 模块主要用来控制DSP 内核的工作频率, 外部提供一个参考时钟输入, 经过PLL倍频或分频后提供给DSP 内核。
系统时钟电路采用的内部振荡器方式. 其应用电路如图3 所示图3 时钟电路1. 4 JTAG 接口:JTAG 接口用于DSP 程序下载和仿真通讯, 电路如图4 所示。
图4 JTAG接口3 结语:最小系统板是DSP 系统的核心部件, 对DSP系统的进一步开发起着重要作用, 可根据不同DSP 系统的设计要求进行扩展, 具有良好的通用性。
信息工程学院课程设计报告书题目: 基于TMS320VC5402的LED显示系统设计专业:电气工程及其自动化班级:学号:学生姓名:指导教师:2020年 9 月 25 日信息工程学院课程设计任务书2020年9月25 日信息工程学院课程设计成绩评定表摘要:文章介绍了一种以TMS320VC5402 DSP为操纵核心的LED显示屏设计方案,采纳DSP 和单片机别离处置显示成效和显示刷HPI 接话柄现的与PC主机快速并行通信,其显示成效灵活多样、数据传输速度快、显示刷新率高,已成功的应用于实践中。
要解决好LED显示屏与pc机的通信问题,传统菜用单片机下位机操纵显示屏。
由于单片机时钟频率较低,处置能力有限无法知足大量数据的处置要求。
关键词: TMS320C54x LED显示 DSP HPIAbstract:This chapter introduces a LED screen design.The core of this control system is TMS320VC5402 DSP,which has an excellence processing performance.This design use double ports RAM to communicate with MCU,and use the DSP’s HPI interface to communicate with PC.This design had been used in practice with in flexible display effect and high transfers speed.To resolve the problem of the communication of LED displaywith the pc machine,traditional dishes with the lower position control the MCU display. As the MCU clock frequency is low, the limited processing capacity can not meet with large amounts of data processing requirements.Keywords: TMS320C54x LED screen DSP HPI目录1 引言.............................................. 错误!未定义书签。
第16卷 第1期茂名学院学报V ol.16 N o.12006年2月JOURNA L OF MAOMI NG C O LLEGE February.2006文章编号:1671-6590(2006)01-0053-04基于单片机的T MS320vc5402最小应用系统设计刘晋胜Ξ(茂名学院计算机与电子信息学院,广东茂名525000)摘 要: 通过分析T MS320vc5402的结构特点以及DSP系统设计的原则,介绍了以89C52单片机作外部存储器的最小应用系统及其构成,并详细阐述了如何利用单片机作为DSP的主机实现快速HPI接口的数据交换和DSP 系统程序的主机接口引导的设计过程。
关键词: DSP;单片机;HPI主机接口;引导转载;应用系统中图分类号:TP302.1 文献标识码:A 数字信号处理器(DSP)自20世纪80年代问世以来,以其独特的哈佛结构和流水线技术以及快速实现各种数字信号处理算法的突出优点,发展十分迅速,在数字通信、语音合成、图像处理、仪器仪表、医疗设备、家用电器等众多领域中广泛应用。
T MS320VC5402(以下简称VC5402)是T MS家族的定点数字信号处理芯片,是为实现低功耗、高性能而设计的,它主要应用于传真、个人通信、语音编码等无线通信系统中。
它的主要优点有:(1)优化的CPU结构,内部有一个40位的算术逻辑单元(A LU),两个40位的累加器,一个40位的桶形移位寄存器,一个17×17的并行乘法器和一个专用40位加法器,一条程序总线,三条数据总线和四条地址总线。
此外,还采用六级流水线深度进行数据传输和指令运算。
(2)运算速度高。
指令周期为10Π12.5Π15Π20Π25ns,运算数度达到100MH z。
(3)高效的指令集,可快速的执行特殊算法。
(4)低功耗方式,采用3.3V和1.8V双电源供电,有三种功耗方式。
(5)片内外设有可编程等待状态发生器、可编程边界切换开关、含有锁相环的时钟发生器、可编程定时器。
DSP技术及应用课程设计题目:基于TMS320VC5402的多路温度控制系统设计班级:姓名:指导教师:2013年12月10号摘要以数字信号处理器TMS320VC5402为开发平台, 利用温度传感器DS18B20特性与工作原理, 设计温控开关系统。
以DS18B20的硬件描述为研究基础,论述系统的设计思路, 由C语言实现温度监测及开关控制服务, 在TMS320VC5402实验平台上进行电路的模拟、仿真。
实现基于DSP的温度监测与控制,达到快速、精确数字化测控温度的目的。
关键词:TMS320VC5402,温度控制, DS18B20目录第一章系统的总体设计 (4)1.1 DSP系统简述 (4)1.2 TMS320VC5402 (4)1.3 温控系统 (5)1.3.1 温度采集、显示模块 (6)1.3.2 温度开关控制模块 (6)第二章硬件设计 (8)2.1 时钟电路 (8)2.2 电源电路和复位电路 (9)2.3 存储空间扩展电路 (10)2.4 JTAG标准仿真接口设计 (11)第三章软件的设计 (12)3. 1设计流程图 (12)3.2 部分程序代码 (13)总结 (14)参考文献 (15)第一章系统的总体设计1.1 DSP系统简述通常,一个典型的DSP系统应包括抗混叠滤波、数据采集A/D转换器、数字信号处理器DSP、D/A转换器和低通滤波器等,其组成框图如图1所示输出图1 DSP系统框图在许多应用系统中,为了应用DSP卓越的数字信号处理能力,我们必须先将模拟信号进行数字化(A/D转换),再对采样数据进行相应的算法处理,最后经过数字信号模拟化(D/A转换)后输出。
1.2 TMS320VC5402TMS320VC5402是一个工作灵活、高速、具有较高性价比、低功耗的16位定点通用DSP芯片。
其主要特点包括:采用改进的哈佛结构,1条程序总线(PB)条数,3 据总线(CB、DB、EB)和4条地址总线(PAB,CAB,DAB,EAB),带有专用硬件逻辑 CPU,片内存储器,片内外围专用的指令集,专用的汇编语言工具等。
郑州轻工业学院课程设计任务书题目TMS320VC5402 最小系统原理图设计 __________专业、班级电信11— 2 学号29 姓名牛国宇主要内容、基本要求、主要参考资料等:1、参考课本及TMS320VC5402数据手册,IS61LV6416数据手册,TPS767D318 芯片数据手册,设计TMS320VC5402的最小系统。
2、设计TMS320VC5402的最小系统电路图纸,要求图纸具有TMS320VC5402 的基本电路(复位电路、时钟电路、功能配置引脚连接等),具有64K字程序空间,64K字数据空间,和DSP的供电电路(输入电源DC5〜9V)。
3、要求设计上述电路的原理图。
4、设计完成后要求每人上交一份课程设计说明书,说明书要求包含有课程设计任务书,设计原理说明,所用芯片简要说明,设计图纸等。
说明书要求字迹工整、叙述清楚、图纸齐备。
5、发挥部分,如时间可行,依据原理图设计上述电路的印制板图。
6、时间:二周。
完成期限:2015.01.12---2015.01.23 _____________指导教师签名:_____________ 杜海明 _________课程负责人签名:__________ 胡智宏 _________2015 年01 月12 日摘要介绍了基于DSP 的最小应用系统的整体设计过程。
本次课程设计的题目是DSP最小系统的设计,DSP最小系统可应用于简单的工程研究和应用开发。
本文中所设计的DSP最小系统是由TI公司的定点DSP S片TMS320VC54C及其相关电源和时钟电路、片外扩展存储器、标准JTAG结口构成。
本次课程设计中原理图制作用的是Altium designer 10 软件绘制的。
关键词DSP 最小系统JTAG目录1 DSP 的概述 (1)1.1 DSP 的应用 (1)1.2 DSP 的特点与优点 (1)1.3 DSP 的发展现状和发展趋势 (2)2 DSP 最小系统主要芯片 (5)2.1主控芯片TMS320VC540的简介 (5)2.2 SRAM芯片IS61LV6416 的简介 (6)2.3 电源芯片TPS767D318 (6)3 TMS320VC540的最小系统设计 (8)3.1 系统的基本组成 (8)3.2 单元功能模块设计 (8)3.2.1 电源产生电路设计 (8)3.2.2 TMS320VC5402 的供电设计 (9)3.2.3 复位电路的设计 (10)3.2.4 时钟电路的设计 (11)3.2.5 JTAG 仿真接口的设计 (11)3.2.6 存储器扩展电路设计 (12)3.2.7 存储器选择电路的设计 (14)总结 (15)参考文献 (16)附录最小系统PCB图及原理图 (17)1.1 DSP 的应用DSP ( Digital Signal Processor )是一种独特的微处理器,是以数字信号它不仅具有可编程性, 而且其实时运行速度可达每秒数 远远超过通用微处理器, 是数字化电子世界中日益重要 的电脑芯片。
它的强大数据处理能力和高运行速度,是最值得称道的两大特色。
在近20多年时间里,DSP 芯片的应用越来越广泛,已经从军事、航空航天 领域扩大到信号处理、通信、雷达、消费等许多领域,主要应用有信号处理、通 信、语音、图形、图像、军事、仪器仪表、自动控制、医疗、家用电器等。
DSP 主要应用市场为3C 领域,占整个市场需求的90%数字蜂窝电话是DSP 最为重要的应用领域之一。
由于DSP 具有强大的计算能力,使得移动通信的蜂窝 电话重新崛起,并创造了一批诸如 GSM CDMA 等全数字蜂窝电话网。
在 Modem 器件中,DSP 更是成效卓著,不仅大幅度提高了传输速率,且具有接收动态图像 能力。
另外,可编程多媒体 DSP 是 PC 领域的主流产品。
以XDSLModen 为代表的 高速通信技术与MPEGS 像技术相结合,使得高品位的音频和视频形式的计算机 数据有可能实现实时交换。
目前的硬盘空间相当大,这主要得益于 CDSP(可定 制DSP 的巨大作用。
预计在今后的 PC 机中,一个DSP 即可完成全部所需的多 媒体处理功能。
DSP 也是消费类电子产品中的关键器件。
由于 DSP 的广泛应用, 数字音响设备的更新换代周期变得非常短暂。
用于图像处理的DSP 一种用于JPEG 标准的静态图像数据处理;另一种用于动态图像数据处理。
1.2 DSP 的特点与优点DSP 芯片是模拟信号变换成数字信号以后,进行高速实时处理的专用微处理器,其处理速度比最快的CPU 还快10-50倍,具有处理速度高、功能强、性能价 格比好以及速度功耗比高等特点,被广泛应用于具有实时处理要求的场合。
1 DSP 的概述来处理大量信息的器件 其工作原理是接收模拟信号 转换为 0 或 1 的数字信号 再对数字信号进行修改、 删除、强化,并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。
以千万条复杂指令程序,DSP芯片具有以下特点:1)在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法。
2)程序和数据空间分开,可以同时访问指令和数据。
3)片内具有快速RAM通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问。
4)具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持。
5)快速的中断处理和硬件I/O 支持。
6)具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器。
7)可以并行执行多个操作。
8)支持流水线操作,使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。
DSP系统以DSP芯片为基础,具有以下优点:1)高速性,DSP运行速度高达1000MIPS以上。
2)编程方便,可编程DSP可使设计人员在开发过程中,灵活方便的对软件进行修改和升级。
3)稳定性好,DSP系统以数字处理为基础,受环境温度及噪声的影响比较小,可靠性高。
4)可重复性好,数字系统的性能基本上不受元器件参数性能的影响,便于测试、调试和大规模生产。
5)集成方便,DSP系统中的数字部件有高度的规范性,便于大规模集成。
6)性价比高。
1.3 DSP 的发展现状和发展趋势DSP芯片诞生于20世纪70年代末,至今已经取得了突飞猛进的发展。
其发展现状主要有以下几个发面:(1)制造工艺。
普遍采用0.25um或0.18um亚微米的CMO工艺。
引脚从原来的40 个增加到200个以上。
需要设计的外围电路越来越少,成本、体积和功耗不断下降。
(2)存储器容量。
芯片的片内程序和数据存储器可达到几十K字,而片外程序存储器和数据存储器可达到16M*48位和4G*40位以上。
(3)内部结构。
芯片内部均采用多总线、多处理单元和多级流水线结构,加上完善的接口功能,是DSP的系统功能、数据处理能力和与外部设备的通信功能都有了很大的提高。
(4)运算速度。
指令周期从400ms 缩短到10ns 以下,其相应的速度从2.5MIPS提高到2000MIPS以上。
(5)高度集成化。
集滤波、A/D、D/A、ROM RAM和DSP内核于一体的模拟混合式DSP芯片已有较大的发展和应用。
(6)运算精度和动态范围。
DSP的字长从8位已增加到32位,累加器的长度也增加到40位,从而提高了运算精度。
同时采用超长指令集(VLIW结构和高性能的浮点运算,扩大了数据处理的动态范围。
(7)开发工具。
具有较完善的软件和硬件开发工具,如软件仿真器Simulator、在线仿真器Emulator、C编译器和集成开发环境CCS等,给开发应用带来很大方便。
CCS是TI公司针对本公司的DSP产品开发的集成开发环境。
它集成了代码的编辑、编译、链接和调试等诸多功能,而且支持C/C++和汇编的混合编程。
开放式的结构允许外扩用户自身的模块。
其DSP技术的发展趋势主要表现在以下几个方面:(1)DSP的内核结构将进一步改善。
多通道结构和单指令多重数据(SIMD、特大指令字组(VLIM)将在新的高性能处理器中占主导地位。
(2)DSP和微处理器的融合。
微处理器MPU是一种执行智能定向控制任务的通用处理器,它能很好地执行智能控制任务,但对数字信号的处理能力很差。
DSP 处理器具有高速的数字信号处理能力。
在许多应用中均需要同时具有智能控制和数字信号处理两种功能。
因此,将DSP与微处理器结合起来,可简化设计,加速产品开发,减小PCB体积,降低功耗和整个系统的成本。
(3)DSP与高档CPU勺融合。
大多数高档MCU女口Pentium和PowerPC 都是SIMD指令组的超标量结构,速度很快。
在DSP中融入高档CPU勺分支预示和动态缓冲技术,结构规范,利于编程,不用进行指令排队,是DSP性能大幅度提高。
(4)DSP和FPGA勺融合。
FPGA是现场可编程门阵列器件。
它和DSP集成在一块芯片上,可实现宽带信号处理,大大提高信号处理速度。
(5)DSP和SOC K融合。
SOC是指把一个系统集成在一块芯片上。
这个系统包括DSP和系统接口软件等。
(6)实时操作系统RTO餉DSP的结合。
随着DSP的处理能力的增强,DSP系统越来越复杂,使得软件的规模越来越大,往往需要运行多个任务,各任务间的通信、同步等问题就变得非常突出。
随着DSP性能和功能日益增强,对DSP应用提供RTOS勺支持已成为必然的结果。
(7)DSP的并行处理结构。
为了提高DSP芯片的运算速度,各DSP厂商纷纷在DSP芯片中引入并行处理机制。
这样,可以在同一时刻将不同的DSP与不同的任一存储器连通,大大提高数据传输的速率。
(8)功耗越来越低。
随着超大规模集成电路技术和先进的电源管理设计技术的发展,DSP芯片内核的电源电压将会越来越低。
2 DSP 最小系统主要芯片2.1主控芯片TMS320VC540的简介TMS320VC540是TI公司的第七代DSF芯片之一,它具有优化的CPU吉构,内部有1个40位的算术逻辑单元(包括一个40位的桶式移位寄存器和2个独立的40位累加器),一个17X17的乘法器和一个40位专用加法器,16K字RAM空间和4K X16bit ROM空间。
共20根地址线,可寻址64KB数据区和1MB程序区,具有64KI/O 空间。
处理速度为l00MIPS ,速度高、功耗低。
TMS320VC540采用修正的哈佛结构和8总线结构(4条程序/数据总线和4 条地址总线),以提高运算速度和灵活性。
在严格的哈佛吉构中,程序存储器和数据存储器分别设在两个存储空间,这样就允许取址和执行操作完全重叠。
修正的哈佛结构中,允许在程序和数据空间之间传送数据,从而使处理器具有在单个周期内同时执行算术运算、逻辑运算、位操作、乘法累加运算以及访问程序和数据存储器的强大功能。
与修正的哈佛结构相配合,TMS320VC540还采用了一个6 级深度的指令流水线,每条流水线之间彼此独立,在任何一个机器周期内可以有1—6 条不同的指令在同时工作,每条指令工作在不同的流水线上,使指令的执行时间减小到最小和增大处理器的吞吐量。