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1、目 录录目录11 DSSP的应应用21.1 DSPP概况21.2 DSPP的历史史21.3 DSPP的现状状31.4 DSPP的微处处理器332 嵌入入式应用用52.1 嵌入式式系统简简介52.2 实时系系统的特特性62.3 理解任任务要求求63 ZiigBeee应用用73.1 ZiggBeee的技术术简介73.2 ZiggBeee的协议议的概述述73.3 Ziggbeee技术的的应用883.4 物理层层服务规规范8参考文献献101、DSSP技术术应用数字信号号处理是是将信号号以数字字的方式式表示并并处理的的理论和和技术。数数字信号号处理与与模拟信信号处理理是信号号处理的的子集。数字信号号处理
2、的的目的是是对真实实世界的的连续模模拟信号号进行测测量或滤滤波。因因此在进进行数字字信号处处理之前前需要将将信号从从模拟域域转换到到数字域域，这通通常通过过模数转转换器实实现。而而数字信信号处理理的输出出经常也也要变换换到模拟拟域，这这是通过过模数转转换器实实现的。数字信号号处理的的算法需需要利用用计算机机或专用用设备如如数字信信号处理理器（DDSP）和专用用集成电电路（AASICC）等。数字字信号处处理技术术及设备备具有灵灵活、精精确、抗抗干扰强强、设备备尺寸小小、造价价低、速速度快等等突出优优点，这这些都是是模拟信信号处理理技术与与设备所所无法比比拟的。1.1、DSPP概况数字信号号处理是
3、是围绕着着数字信信号处理理的理论论、实现现和应用用等几个个方面发发展起来来的。数数字信号号处理在在理论上上的发展展推动了了数字信信号处理理应用的的发展。反反过来，数数字信号号处理的的应用又又促进了了数字信信号处理理理论的的提高。而而数字信信号处理理的实现现则是理理论和应应用之间间的桥梁梁。 数字信号号处理是是以众多多学科为为理论基基础的，它它所涉及及的范围围极其广广泛。例例如，在在数学领领域，微微积分、概概率统计计、随机机过程、数数值分析析等都是是数字信信号处理理的基本本工具，与与网络理理论、信信号与系系统、控控制论、通通信理论论、故障障诊断等等也密切切相关。近近来新兴兴的一些些学科，如如人工
4、智智能、模模式识别别、神经经网络等等，都与与数字信信号处理理密不可可分。可可以说，数数字信号号处理是是把许多多经典的的理论体体系作为为自己的的理论基基础，同同时又使使自己成成为一系系列新兴兴学科的的理论基基础。 1.2、DSPP历史世界上第第一个单单片DSSP芯片片应当是是19778年AAMI公公司发布布的S228111，19979年年美国IInteel公司司发布的的商用可可编程器器件29920是是DSPP芯片的的一个主主要里程程碑。这这两种芯芯片内部部都没有有现代DDSP芯芯片所必必须有的的单周期期乘法器器。19980年年，日本本NECC公司推推出的PD777200是第一一个具有有乘法器器的
5、商用用DSPP芯片。1.3、DSPP现状在这之后后，最成成功的DDSP芯芯片当数数美国德德州仪器器公司（TTexaasInnstrrumeentss，简称称TI）的的一系列列产品。TTI公司司在19982年年成功推推出其第第一代DDSP芯芯片TMMS3220100及其系系列产品品TMSS320011、TTMS3320CC10/C144/C115/CC16/C177等，之之后相继继推出了了第二代代DSPP芯片TTMS3320220、TTMS3320CC25/C266/C228，第第三代DDSP芯芯片TMMS3220C330/CC31/C322，第四四代DSSP芯片片TMSS3200C400/C4
6、44，第第五代DDSP芯芯片TMMS3220C55X/CC54XX，第二二代DSSP芯片片的改进进型TMMS3220C22XX，集集多片DDSP芯芯片于一一体的高高性能DDSP芯芯片TMMS3220C88X以及及目前速速度最快快的第六六代DSSP芯片片TMSS3200C622X/CC67XX等。TTI将常常用的DDSP芯芯片归纳纳为三大大系列，即：TTMS3320CC20000系列列（包括括TMSS3200C2XX/C22XX）、TTMS3320CC50000系列列（包括括TMSS3200C5XX/C554X/C555X）、TTMS3320CC60000系列列（TMMS3220C662X/C6
7、77X）。如如今，TTI公司司的一系系列DSSP产品品已经成成为当今今世界上上最有影影响的DDSP芯芯片。TTI公司司也成为为世界上上最大的的DSPP芯片供供应商，其其DSPP市场份份额占全全世界份份额近550。1.4、DSPP微处理理器DSP（ddigiitall siignaal pproccesssor）是是一种独独特的微微处理器器，是以以数字信信号来处处理大量量信息的的器件。其其工作原原理是接接收模拟拟信号，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。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令
8、程序，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。 DSSP微处处理器（芯芯片）一一般具有有如下主主要特点点： 1.在一一个指令令周期内内可完成成一次乘乘法和一一次加法法； 2.程序序和数据据空间分分开，可可以同时时访问指指令和数数据； 3.片内内具有快快速RAAM，通通常可通通过独立立的数据据总线在在两块中中同时访访问； 4.具有有低开销销或无开开销循环环及跳转转的硬件件支持； 5.快速速的中断断处理和和硬件II/O支支持； 6.具有有在单周周期内操操作的多多个硬件件地址产产生器； 7.可以以并行执执行多个个操作； 8
9、.支持持流水线线操作，使使取指、译译码和执执行等操操作可以以重叠执执行。 当然然，与通通用微处处理器相相比，DDSP微微处理器器（芯片片）的其其他通用用功能相相对较弱弱些。 DSSP优点点： 对元元件值的的容限不不敏感，受受温度、环环境等外外部参与与影响小小；容易实实现集成成；可以以分时复复用，共共享处理理器；方便调调整处理理器的系系数实现现自适应应滤波；可实现现模拟处处理不能能实现的的功能：线性相相位、多多抽样率率处理、级级联、易易于存储储等；可用于于频率非非常低的的信号。 DSSP缺点点： 需要要模数转转换；受受采样频频率的限限制，处处理频率率范围有有限；数数字系统统由耗电电的有源源器件构
10、构成，没没有无源源设备可可靠。 但是是其优点点远远超超过缺点点。 随着嵌入入式实时时系统复复杂度的的提高，设设计工程程师在定定义和分分析系统统初始要要求时必必须认真真考虑软软硬件的的协同关关系。通通常设计计工程师师还必须须权衡系系统的灵灵活性、速速度、成成本、计计划和可可用工具具之间的的关系。本本文打算算描述嵌嵌入式系系统和实实时系统统的关键键特性，并并探讨在在选择或或开发硬硬件和软软件组件件的基础础上开发发高效嵌嵌入式系系统的解解决方案案，同时时详细说说明嵌入入式系统统和实时时系统开开发所特特有的关关键工艺艺技术。 嵌入入式系统统通常是是一个包包含微处处理器的的特殊计计算机系系统，是是一个较
11、较大系统统或设备备的组成成部分，它它在很大大程度上上决定了了设备的的功能特特性。许许多具备备数字接接口的设设备如微微波设备备、录像像机(VVCR)和汽车车等都会会用到嵌嵌入式系系统。有有些嵌入入式系统统需要使使用操作作系统，有有些则用用单个程程序实现现整个逻逻辑，但但所有嵌嵌入式系系统提供供的功能能都要比比通用计计算系统统更专业业些。嵌嵌入式系系统功能能包括： 1.监视视环境从输入入传感器器读取数数据,然然后处理理数据并并显示结结果。 2.控制制环境产生并并向激励励器发送送命令。 3.转换信息转换并处理收集到的数据。 虽然通过传感器和激励器完成与外部世界的交互是嵌入式系统的重要特点，但这些嵌入
12、式系统还提供适合它们所在设备的特殊功能。嵌入式系统一般用来执行控制程序、有限状态机和信号处理算法。这些系统还必须检测内部计算环境和周围电磁系统中发生的故障并对此做出响应。 2.嵌入式应用2.1 嵌入式式系统简简介嵌入入式系统统的设计计挑战是是使嵌入入式系统统的独特特性能与与设备的的特殊约约束条件件相一致致。以下下是一些些嵌入式式系统的的重要特特性： 1.特殊殊应用系系统嵌嵌入式系系统不同同于通用用处理器器，它针针对特殊殊应用进进行了优优化。 2.反应应性系统统反应应性计算算的意思思是系统统(主要要是软件件部分)根据传传感器信信息对环环境作出出响应，并并利用激激励器控控制环境境，同时时系统速速度
13、能与与环境速速度同步步。 3.分布式式嵌入入式系统统的一般般特征是是多个通通信进程程在多个个通过通通信链路路链接的的CPUU或ASSIC上上运行。 4.异类性不同的嵌入式系统一般具有不同的结构，以便在处理严格设计约束的嵌入式系统时能够提供更好的设计便利性。 2.2实时系统的特性 实时系统要求在外部环境指定的时间间隔内对来自环境的激励信号作出响应(包括物理时间的过渡)。从输入时间到输出时间的延迟必须足够小，以满足可以接受的时间值。通常实时系统需要对环境作出连续及时的响应。 计算的正确性不仅依赖于结果，而且取决于输出发生的时间。一个实时系统必须满足有限响应时间约束条件，否则会产生严重的后果。如果后
14、果是性能的劣化而不是故障，那么这种系统可以看作是一个软实时系统。如果后果是系统发生故障，那么这种系统就是一种硬实时系统。 实时系统有反应式和嵌入式两种类型。反应式实时系统会与环境发生连续的互作用，而嵌入式实时系统主要用于控制大型系统中安装的特殊硬件。 嵌入式系统开发生命周期 许多系统设计工程师都会经历硬件/软件协同设计的过程(图1)，此过程中硬件与软件将同时进行开发。理解硬件与软件功能相互之间的关系及界限有助于确保设计要求得到完整正确的理解和实现。 早在设计要求的定义与分析阶段，系统开发人员就必须与设计工程师协同分配硬件或/和软件方面的要求。这种分配的依据是早期系统仿真、原型设计和行为建模结果
15、、工程师自己的经验以及上文提及的各种因素权衡结果(图2)。一旦分配结束，就可以立即着手具体的设计和实现。实时系统开发中软硬件的并行设计会使用到各种分析技术，包括： 1.硬件与软件仿真； 2.硬硬件/软软件协同同仿真； 3.可调调度的建建模技术术，如速速率恒定定分析； 4.原原型设计计和渐进进式开发发。 可以在在各种抽抽象层次次使用的的仿真技技术主要要用于开开展早期期的性能能评估。低低层仿真真可以用用来为总总线宽度度和数据据流程建建模，这这对性能能评估是是非常有有用的。高高层仿真真可以满满足功能能的交互互，并促促成硬件件/软件件权衡研研究及有有效性设设计。利利用仿真真可以将将一个复复杂的系系统向
16、下下抽象成成基础组组件和行行为。仿仿真还助助于解决决功能性性问题(数据与与算法)、行为为(进程程排序)或性能能问题(资源利利用、吞吞吐量和和时序)。 2.33理解设设计要求求 在作作执行任任何类型型的处理理器评估估时，首首先要详详细理解解用户的的功能和和非功能能性要求求。功能能性要求求通常比比较容易易获得，而而非功能能性要求求较难定定量测量量。但对对于实时时系统来来说，定定义响应应时间这这样的要要求是非非常重要要的。实实时要求求可以有有以下几几种： 1.激励励激励励(S-S)：到系统统去的两两个激励励之间的的实时关关系； 2.激励励-响应应(S-R)：一个激激励与来来自系统统的一个个后序响响应
17、之间间的实时时关系； 3.响应应-激励励(R-S)：一个响响应与到到系统去去的一个个后序激激励之间间的实时时关系； 4.响响应-响响应(RR-R)：来自自系统的的两个响响应之间间的实时时关系。 S-R和RR-R关关系定义义了对指指定系统统的时序序要求。这这种情况况下所实实现的功功能必须须足够快快(或足足够慢)才能满满足时序序要求。SS-S和和R-SS约束暗暗示系统统必须能能够从环环境(可可能是一一个用户户或另外外一个系系统)中中检测出出特定时时序约束束的破坏坏。3 .ZZigBBee技技术3.1 ZiggBeee技术简简介ZigBBee技技术是一一种近距距离、低低复杂度度、低功功耗、低低速率、
18、低低成本的的双向无无线通讯讯技术。主主要用于于距离短短、功耗耗低且传传输速率率不高的的各种电电子设备备之间进进行数据据传输以以及典型型的有周周期性数数据、间间歇性数数据和低低反应时时间数据据传输的的应用。3.2 ZiggBeee协议的的概述ZigBBee堆堆栈是在在IEEEE 8802.15.4标准准基础上上建立的的，定义义了协议议的MAAC和PPHY层层。ZiigBeee设备备应该包包括IEEEE8802.15.4(该该标准定定义了RRF射频频以及与与相邻设设备之间间的通信信)的PPHY和和MACC层，以以及ZiigBeee堆栈栈层：网网络层(NWKK)、应应用层和和安全服服务提供供层。与其
19、它无无线通信信协议相相比，ZZigBBee无无线协议议复杂性性低、对对资源要要求少，主主要有以以下特点点：低功耗：这是ZZigBBee的的一个显显著特点点。由于于工作周周期短、收收发信息息功耗较较低、以以及采用用了休眠眠机制，ZZigBBee终终端仅需需要两节节普通的的五号干干电池就可可以工作作六个月月到两年年。低成本：协议简简单且所所需的存存储空间间小，这这极大降降低了ZZigBBee的的成本，每每块芯片片的价格格仅2美美元，而而且ZiigBeee协议议是免专专利费的的。时延短：通信时时延和从从休眠状状态激活活的时延延都非常常短。设设备搜索索时延为为30mms，休休眠激活活时延为为15mms
20、，活活动设备备信道接接入时延延为155ms。传输范围围小：在在不使用用功率放放大器的的前提下下，ZiigBeee节点点的有效效传输范范围一般般为100至75mm，能覆覆盖普通通的家庭庭和办公公场所。数据传输输速率低低：2.4 GGHz频频段为2250 kb/s，9915MMHz频频段为440kbb/s，8868MMHz频频段只有有20kkb/ss。数据传输输可靠：由于ZZigBBee采采用了碰碰撞避免免机制，同同时为需需要固定定带宽的的通信业业务预留留了专用用时隙，从从而避免免了发送送数据时时的竞争争和冲突突。MAAC层采采用完全全确认的的数据传传输机制制，每个个发送的的数据包包都必须须等待接
21、接收方的的确认信信息，保保证了节节点之间间传输信信息的高高可靠性性。3.3 ziggbeee的应用用ZigBBee的的出现将将给人们们的工作作和生活活带来极极大的方方便和快快捷，它它以其低低功耗、低低速率、低低成本的的技术优优势，适适合的应应用领域域主要有有：家庭和建建筑物的的自动化化控制：照明、空空调、窗窗帘等家家具设备备的远程程控制以以使其更更加节能能、便利利，烟尘尘、有毒毒气体探探测器等等可自动动监测异常常事件以以提高安安全性；消费性电电子设备备：电视视、DVVD、CCD机等等电器的的远程遥遥控（含含ZiggBeee功能的的手机就可可以支持持主要遥遥控器功功能）。PC外设设：无线线键盘、
22、鼠鼠标、游游戏操纵纵杆等；工业控制制：利用用传感器器和ZiigBeee网络络使数据据的自动动采集、分分析和处处理变得得更加容容易；医疗设备备控制：医疗传传感器、病病人的紧紧急呼叫叫按钮等等；3.4 物理层层服务规规范物理层通通过射频频固件和和硬件提提供给MMAC层层与物理理无线信信道之间间的接口口。物理理层还包包括物理理层管理理实体（PPLMEE）,以以提供调调用物理理层管理理功能的的管理服服务接口口，同时时PLMME还负负责维护护物理层层PANN信息库库（PHHY PPIB）。物物理层通通过物理理层数据据服务访访问点（PPD-SSAP）提提供物理理层数据据服务；通过物物理层管管理实体体服务访
23、访问点（PPLMEE-SAAP）提提供物理理层管理理服务。PD-SSAP支支持两个个对等的的MACC层实体体之间传传输MAAC协议议数据单单元（MMPDUU）。PPD-SSAP支支持的原原语一共共有三种种：PDD-DAATA.reqquesst 、PPD-DDATAA.coonfiirm 和PDD-DAATA.inddicaatioon。（1）PPD-DDATAA.reequeest原原语由MMAC层层发送给给本地物物理层，请请求发送送MPDDU（即即物理层层服务数数据单元元（PSSDU）。物物理层收收到PDD-DAATA.reqquesst原语语之后，如如果设备备处于发发射使能能状态（TTX
24、_OON），则则物理层层先把请请求原语语提供的的PSDDU封装装成物理理层协议议数据单单元（PPPDUU），然然后开始始发送。数数据发送送成功后后，物理理层就向向MACC层发出出状态为为SUCCCESSS的证证实原语语PD-DATTA.cconffirmm。如果果设备处处于接收收使能状状态（RRX_OON）或或者处于于发送关关闭状态态（TRRX_OOFF），则则物理层层向MAAC层发发送状态态为RXX_ONN或TRRX_OOFF的的证实原原语PDD-DAATA.connfirrm。（2）PPD-DDATAA.coonfiirm原原语由物物理层发发送给MMAC层层，作为为对PDD-DAATA.r
25、eqquesst原语语的响应应。（3）PPD-DDATAA.inndiccatiion原原语指示示一个MMPDUU从物理理层传送送到本地地MACC层实体体。此原原语由物物理层产产生并发发送给MMAC层层以提交交接收到到的PSSDU。如如果接收收到的ppsduuLenngthh字段为为0或者者大于内内部常数数aMaaxPHHYPaackeetSiize，则则物理层层不产生生原语服服务。PLMEE-SAAP允许许在MLLME和和PLMME之间间传送管管理命令令。PLLME-SAPP支持的的原语有有PLMME-CCCA、PPLMEE-EDD、PLLME-GETT、PLLME-SETT-TRRX-SS
26、TATTE和PPLMEE-SEET。（1）PPLMEE-CCCA.rrequuestt原语请请求PLLME执执行空闲闲信道评评估（CCCA）。收收到PLLME-CCAA.reequeest原原语后，如如果设备备处于接接收使能能状态，PPLMEE就指示示物理层层进行信信道评估估。物理理层完成成CCAA后，PPLMEE就向MMLMEE发送PPLMEE-CCCA.cconffirmm原语，根根据CCCA结果果提供信信道状态态信息（BBUSYYIDDLE）。如如果设备备处于关关闭状态态（TRRX_OOFF）或或者发送送使能状状态（TTX_OON），则则无法进进行信道道评估，此此时PLLME向向MLMM
27、E发送送PLMME-CCCA.connfirrm原语语，指示示CCAA失败的的原因（TTRX_OFFF或者TTX_OON）。（2）PPLMEE-EDD.reequeest原原语请求求PLMME执行行能量检检测（EED）。收收到PLLME-ED.reqquesst原语语后，如如果设备备处于接接收使能能状态，PPLMEE就指示示物理层层进行能能量检测测。物理理层完成成ED后后，PLLME就就向MLLME发发送PLLME-ED.connfirrm原语语，报告告能量检检测成功功（SUUCCEESS）和和测得的的能量信信道等级级。如果果设备处处于关闭闭状态（TTRX_OFFF）或者者发送使使能状态态（T
28、XX_ONN），则则无法进进行能量量检测，此此时PLLME向向MLMME发送送PLMME-EED.cconffirmm原语，指指示EDD失败的的原因（TTRX_OFFF或者TTX_OON）。（3）PPLMEE-GEET.rrequuestt原语向向PLMME请求求PHYY PIIB中的的相关属属性的值值。收到到PLMME-GGET.reqquesst原语语后，PPLMEE就到数数据库中中检索该该属性。如如果从数数据库中中检索不不到请求求的PIIB属性性标识，则则PLMME就向向MLMME发送送PLMME-GGET.connfirrm原语语，状态态为不支支持的属属性（UUNSUUPPOORTEE
29、D_AATTRRIBUUTE）。如如果从数数据库中中检索到到请求的的PIBB属性标标识，则则PLMME就向向MLMME发送送PLMME-GGET.connfirrm原语语，状态态为SUUCCEESS，并并返回属属性值。参考文献献1王王英.基基于DSSP控制制的三相相电压型型单位功功率因数数整流器器研究.燕山山大学硕硕士论文文.20002.18-242刘刘和平, 严利利平, 张学峰峰, 卓卓清锋.TMSS3200LF2440x DSSP 结结构、原原理及应应用.北北京:北北京航空空航章云云, 谢谢莉萍, 熊红红艳.DDSP控控制器及及其应用用.北京京:机械械工业出出版社,20001:11-199
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