数字信号处理器技术原理与开发应用（第二版）－课件－1－2.ppt

第一章 数字信号处理器技术综述 本章内容： 1.1 什么是数字信号处理、DSP技术和实时实现 1.2 数字信号处理器技术的发展及现状 1.3 数字信号处理技术的应用 1.4 DSP技术特点及其与通用计算机、单片机的区别 1.5 数字信号处理器技术实现的结构和特点 1.6 数字信号处理器开发工具 1.7 数字信号处理技术开发实现方法 数字信号处理器技术综述 1.1 什么是数字信号处理、DSP技术和实时实现 DSP 数字信号处理 (Digital Signal Processing) —— 信号的数字化及数字运算和变换的处理。 数字信号处理器 (Digital Signal Processor) —— 一种适合完成数字信号处理运算的硬件芯片。 二者的英文简写都为DSP 数字信号处理器可以理解成是一种针对高速实时数字信号处理应用，具有专门的硬件、软件结构的单片微型计算机。 DSP技术 DSP技术： —— 和数字信号处理器相关的数字信号处 算法实现技术和理论。 (“DSP”一词常用来指数字信号处理器；“数字信号处理”用来指信号数字化处理的理论及方法。) DSP的实时实现 数字信号处理算法的实现分为：实时实现和非实时实现。 “实时”是针对某种处理任务对算法实现时间的具体要求而言。如果算法的处理时间可以达到某种具体要求，就认为是该算法实现是实时的，否则就是非实时的。 数字信号处理器技术综述 1.1 什么是数字信号处理、DSP技术和实时实现 1.2 数字信号处理器技术的发展及现状 数字信号处理理论和实现技术的发展 1822年傅立叶在研究热传播理论时发现傅立叶级数及理论。有关数字信号处理的研究便由此开始。 60年代初期，数字信号处理的基础理论研究已经比较成熟，各种应用算法研究和快速实现方法是研究的重点。1965年快速傅立叶算法（FFT）的发明，为数字信号处理的应用奠定了基础。 60年代中后期，主要采用计算机模拟仿真的方法研究数字信号处理问题，无法像模拟信号系统那样做到实时处理。 70年代后，自适应滤波、卡尔曼滤波、同态滤波等理论逐步成熟和应用。同时由于集成电路技术的发展，IC集成度的提高，使数字信号处理的逐渐由理论研究转向实际应用。 80年代后，实际应用更迫切需要专门的数字信号处理器件来提高数字信号处理的实时性。1981年美国德州仪器（TI）公司成功研制出了第一片通用数字信号处理器TMS320C10 DSP。从此以后各种数字信号处理器的出现和不断成熟使 DSP技术得到了广泛的应用。 90 年代以后，数字信号处理理论也由经典理论发展到现代信号处理理论，小波变换、模糊逻辑、神经网络等理论成为新的研究热点。实时信号处理是现代信号处理技术发展的一个显著特点，需要极高的数据吞吐率和巨大的实时计算量。这时通用DSP的工作主频已经由最初的20MHz达到近1000MHz。 2000 年以后 通用数字信号处理器已经发展到第四代和第五代，正在向高速度、高精度、低功耗和大运算量实时处理方向发展。 数字信号处理器技术发展现状 高主频、高精度、高速度运算能力 目前工作主频已达1.2GHz、9600MIPS以上 高度并行处理及阵列流水线结构 高速实时信号处理系统常见结构： 并行处理结构 流水线处理结构 阵列结构 RISC（精简指令系统计算机）结构 提高DSP芯片并行工作的方法 多片DSP并行连接或多片DSP内核集成在一个芯片内 使用多总线并行结构 提高内部结构单元的并行性 数字信号处理器技术发展现状 专用DSP（ASIC）及FPGA 专用DSP实际数据处理速度比通用DSP快 目前很多专用DSP的设计在FPGA中完成 DSP应用的一个新方向：将DSP的功能集成到ASIC中 多核集成与DSP和ARM ARM位控能力强，DSP运算能力强，二者结合 DSP借鉴通用CPU和单片机的优点，不断完善 低功耗及多种节电模式 设置节电模式，使芯片内未使用的单元电路自动停止供电 TMS320 C55x DSP功耗已低至 0.05mW / MIPS 数字信号处理器技术发展现状 C/C++编程与高效率编译及汇编工具 使用高级语言对DSP编程，然后编译、汇编、链接 目前DSP高级语言编译器的优化效率达70%以上 高级语言和汇编语言混合编程的优化效率达90%以上 专用DSP操作系统与多任务实时应用 专用DSP操作系统价格较高，一般用户使用较少 常用的操作系统中底层内核较复杂，不适合DSP要求 实时多任务操作系统内核——DSP/BIOS 数字信号处理器技术发展现状 图形化窗口集成开发环境与开发工具 TI公司的CCS集成开发环境 AD公司的Visual DSP++ 集成开发工具 系统级算法