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1、 DSP DSP技术技术电气自动化研究所（电气自动化研究所（503）1第一章第一章 DSP DSP技术概述技术概述 第一节第一节 DSP DSP芯片技术的发展芯片技术的发展 第二节第二节 DSP DSP芯片的选择与应用领域芯片的选择与应用领域 2第一节第一节 DSP DSP芯片技术的发展芯片技术的发展19781978年，年，AMIAMI公司公司生产的生产的S2811S2811；19791979年美国年美国IntelIntel公司公司的商用可编程器件的商用可编程器件29202920；这两种是这两种是DSPDSP芯片的一个主要里程碑。芯片的一个主要里程碑。特点：没有现代特点：没有现代DSPDSP芯
2、片所必须有的单周期芯片所必须有的单周期乘法器。乘法器。19801980年，日本年，日本NECNEC公司公司推出推出PD7720PD7720。特点：是第一片具有乘法器的商用特点：是第一片具有乘法器的商用DSPDSP芯片。芯片。319821982年，美国年，美国德州仪器公司德州仪器公司（Texas Texas InstrumentsTIInstrumentsTI）推出第一代）推出第一代DSP DSP TMS320010TMS320010及其系列产品，目前已发展到及其系列产品，目前已发展到第六代。第六代。TITI公司的系列公司的系列DSPDSP产品已经成为了当今产品已经成为了当今世界最有影响的世界最
3、有影响的DSPDSP芯片，其芯片，其DSPDSP市场占有市场占有量占全世界份额的近量占全世界份额的近50%50%，成为世界上最，成为世界上最大的大的DSPDSP芯片供应商。芯片供应商。419821982年，年，日本东芝公司日本东芝公司推出浮点推出浮点DSPDSP芯片。芯片。19841984年年，AT&TAT&T公公司司推推出出DSP32DSP32，是是较较早早的的具备较高性能的浮点具备较高性能的浮点DSPDSP芯片。芯片。19861986年年，MotorolaMotorola公公司司推推出出了了定定点点DSP DSP MC56001MC56001。19901990年年，推推出出了了与与IEEE
4、IEEE浮浮点点格格式式兼兼容的浮点容的浮点DSPDSP芯片芯片MC96002MC96002。美美国国模模拟拟器器件件公公司司（Analog Analog DevicesDevicesADAD）相相继继推推出出了了定定点点DSPDSP芯芯片片ADSP21xxADSP21xx系系列列，浮点浮点DSPDSP芯片芯片ADSP210 xxADSP210 xx系列。系列。52020多多年年来来，DSPDSP芯芯片片得得到到了了迅迅猛猛发发展，主要体现在如下方面：展，主要体现在如下方面：1.1.在生产工艺上在生产工艺上 采用采用1m1m以下的以下的CMOSCMOS制制造工艺技术和砷化镓集成电路制造技术，造
5、工艺技术和砷化镓集成电路制造技术，使集成度更高，功耗更低，从而使高频、使集成度更高，功耗更低，从而使高频、高速的高速的DSPDSP处理器得到更大的发展。处理器得到更大的发展。2.2.基本结构上基本结构上 以以RISCRISC结构、单片并行计结构、单片并行计算机结构为主导，脉冲阵列和数据流阵列算机结构为主导，脉冲阵列和数据流阵列也将成为并行处理器的主要体系结构。设也将成为并行处理器的主要体系结构。设计、测试简单，易模块化，易于实现流水计、测试简单，易模块化，易于实现流水线操作和多处理器结构。线操作和多处理器结构。63.3.模拟模拟/数字混合上数字混合上 集滤波、集滤波、A/DA/D、D/AD/A
6、及及DSPDSP处理于一体，将成为处理于一体，将成为DSPDSP发展的主要方向，发展的主要方向，是是DSPDSP厂商的主要增长点。厂商的主要增长点。4.DSP4.DSP技术与技术与ASICASIC技术融合上技术融合上 在在DSPDSP芯片中芯片中嵌入嵌入ASICASIC模块，进一步扩大模块，进一步扩大DSPDSP逻辑控制功能。逻辑控制功能。5.5.代码兼容性上代码兼容性上 将推出更新的、更强大的将推出更新的、更强大的优化优化C C编译器来适应不同型号的编译器来适应不同型号的DSPDSP代码生成，代码生成，各种各种DSPDSP的开发、加速、并行处理插件板也将的开发、加速、并行处理插件板也将大量涌
7、现。大量涌现。7第二节第二节 DSP DSP芯片的选择芯片的选择设计DSPDSP应用系用系统，选择DSPDSP芯片是非常重芯片是非常重要的一个要的一个环节。只有只有选定了定了DSPDSP芯片才能芯片才能进一步一步设计其外其外围电路及系路及系统的其它的其它电路。路。选择原则：选择原则：根据实际应用系统需要、应用根据实际应用系统需要、应用场合、目的，场合、目的，选择满足所需功能、成本低、选择满足所需功能、成本低、耗电小、使用方便、有技术支持、升级方便耗电小、使用方便、有技术支持、升级方便的芯片。的芯片。8TMS320C5000最低功耗平台最佳控制平台TMS320C2000最优处理平台TMS320C
8、6000 TI公司常用的公司常用的DSP芯片可以归纳为芯片可以归纳为三大系列：三大系列：9（1 1）TMS320C2000TMS320C2000系系列列，称称为为DSPDSP控控制制器器，集集成成了了flashflash存存储储器器、高高速速A/DA/D转转换换器器以以及及可可靠靠的的CANCAN模模块块及及数数字字马马达达控控制制的的外外围围模模块块，适适用用于于三三相相电电动动机机、变变频频器器等等高高速速实实时时工工控控产产品品等等需需要要数数字字化化的的控控制制领领域。域。（2 2）TMS320C5000TMS320C5000系系列列，这这是是1616位位定定点点DSPDSP。主主要要
9、用用于于通通信信领领域域，如如IPIP电电话话机机和和IPIP电电话话网网关关、数数字字式式助助听听器器、便便携携式式声声音音/数数据据/视视频频产产品品、调调制制解解调调器器、手手机机和和移移动动电电话话基基站站、语语音音服服务务器器、数数字字无无线线电、小型办公室和家庭办公室的语音和数据系统。电、小型办公室和家庭办公室的语音和数据系统。10（3 3）TMS320C6000TMS320C6000系系列列DSPDSP 采采用用新新的的超超长长指指令令字字结结构构设设计计芯芯片片。其其中中20002000年年以以后后推推出出的的C64xC64x，在在时时钟钟频频率率为为1.1GHz1.1GHz时
10、时，可可达达到到8800MIPS8800MIPS以以上上，即即每每秒秒执执行行9090亿亿条条指指令令。其其主要应用领域为：主要应用领域为：1 1）数数字字通通信信 完完成成FFTFFT、信信道道和和噪噪声声估估计计、信道纠错、干扰估计和检测等。信道纠错、干扰估计和检测等。2 2）图图像像处处理理 完完成成图图像像压压缩缩、图图像像传传输输、模模式式及及光光学学特特性性识识别别、加加密密/解解密密、图图像像增增强等。强等。11二、二、DSPDSP芯片的主要应用领域芯片的主要应用领域 目前目前DSPDSP的应用主要包括如下方面：的应用主要包括如下方面：（1 1）信号处理）信号处理 如数字滤波、自
11、适应如数字滤波、自适应滤波、快速傅里叶变换、希尔伯特变换、滤波、快速傅里叶变换、希尔伯特变换、小波变换、相关运算、谱分析、卷积、小波变换、相关运算、谱分析、卷积、模式匹配、加窗、波形产生等。模式匹配、加窗、波形产生等。12（2 2）通信）通信 如调制解调器、自适应均如调制解调器、自适应均衡、数据加密、数据压缩、回波抵消、衡、数据加密、数据压缩、回波抵消、多路复用、传真、扩频通信、纠错编多路复用、传真、扩频通信、纠错编码、可视电话、个人通信系统、移动码、可视电话、个人通信系统、移动通信、个人数字助手（通信、个人数字助手（PDAPDA）、）、X.25X.25分分组交换开关等。组交换开关等。（3 3
12、）语语音音 如如语语音音编编码码、语语音音合合成成、语语音音识识别别、语语音音增增强强、说说话话人人辨辨认认、说说话话人人确确认认、语语音音邮邮件件、语语音音存存储储、扬声器检验、文本转语音等。扬声器检验、文本转语音等。13消费电子正在全面数字化，现在音频广消费电子正在全面数字化，现在音频广播，电视广播也在向数字化迈进，播，电视广播也在向数字化迈进，HDTV接收机、接收机、SDTV电视机、机顶盒及数字广播电视机、机顶盒及数字广播收音机等已经或都将进入市场。收音机等已经或都将进入市场。MP3播放播放机方兴未艾。在国外，电子产品约占整车机方兴未艾。在国外，电子产品约占整车费用的费用的30%，在中国
13、目前只占到整车费用，在中国目前只占到整车费用的的15%-20%。汽车电子包括汽车上的娱乐。汽车电子包括汽车上的娱乐装置，远程信息处理和自动控制装置，这装置，远程信息处理和自动控制装置，这些设备都离不开些设备都离不开DSP。14（4 4）军军事事 如如保保密密通通信信、雷雷达达处处理理、声声纳纳处处理理、图图像像处处理理、射射频频调调制制解解调调、导航、导弹制导等。导航、导弹制导等。（5 5）图图形形与与图图像像 如如二二维维和和三三维维图图形形处处理理、图图像像压压缩缩与与传传输输、图图像像增增强强、动动画画与与数数字字地地图图、机机器器人人视视觉觉、模模式式识别、工作站等。识别、工作站等。（
14、6 6）仪仪器器仪仪表表 如如频频谱谱分分析析、函函数数发发生生、锁锁相相环环、地地震震处处理理、数数字字滤滤波波、模式匹配、暂态分析等。模式匹配、暂态分析等。15（7 7）自自动动控控制制 如如引引擎擎控控制制、声声控控、机机器器人人控控制制、磁磁盘盘控控制制器器、激激光光打打印印机机控控制制、电动机控制等。电动机控制等。（8 8）医医疗疗 助助听听器器、超超声声设设备备、诊诊断断工工具具、病人监护、胎儿监控、修复手术等。病人监护、胎儿监控、修复手术等。（9 9）家家用用电电器器 如如高高保保真真音音响响、音音乐乐合合成成、音音调调控控制制、玩玩具具与与游游戏戏、数数字字电电话话与与电视、电动工具、固态应答机等。电视、电动工具、固态应答机等。（1010）汽汽车车 如如自自适适应应驾驾驶驶控控制制、防防滑滑制制动动器器、发发动动机机控控制制、导导航航及及全全球球定定位位、振振动分析、防撞雷达等。动分析、防撞雷达等。16