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1、第六章第六章 DSP原理及结构原理及结构6.1 DSP技术概述技术概述数字信号处理数字信号处理（Digital Signal Process,DPS）是利用计算机或专用处理设备，）是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。以得到符合人们需要的信号形式。一、数字信号处理的实现方法一、数字信号处理的实现方法1、在通用计算机上用软件（如、在通用计算机上用软件（如Fortran、C语言）实现；语言）实现；2、在通用计算机系统中加上专用的加速处、在通用计
2、算机系统中加上专用的加速处理机实现；理机实现；3、用通用的单片机实现，这种方法可用于、用通用的单片机实现，这种方法可用于一些不太复杂的数字信号处理，如数字一些不太复杂的数字信号处理，如数字控制等；控制等；4、用通用的可编程、用通用的可编程DSP芯片实现。与单片机相芯片实现。与单片机相比，比，DSP芯片具有更加适合于数字信号处理的芯片具有更加适合于数字信号处理的软件和硬件资源，可用于复杂的数字信号处理软件和硬件资源，可用于复杂的数字信号处理算法；算法；5、用专用的用专用的DSP芯片实现芯片实现，在一些特殊的场合，在一些特殊的场合，要求的信号处理速度极高，用通用要求的信号处理速度极高，用通用DSP
3、芯片很芯片很难实现，例如专用于难实现，例如专用于FFT、数字滤波、卷积等、数字滤波、卷积等算法的算法的DSP芯片，这种芯片将相应的信号处理芯片，这种芯片将相应的信号处理算法在芯片内部用硬件实现，无需软件编程。算法在芯片内部用硬件实现，无需软件编程。二、二、DSP系统系统1、DSP系统的构成系统的构成典型典型DSPDSP系统系统2、DSP的主要特点的主要特点（1）普遍采用数据总线和程序总线分离）普遍采用数据总线和程序总线分离的的哈佛结构哈佛结构，允许取指令和执行指令进，允许取指令和执行指令进行全部重叠进行；可直接在程序和数据行全部重叠进行；可直接在程序和数据空间之间进行信息传送，减少访问冲突，空
4、间之间进行信息传送，减少访问冲突，从而获得高速运算能力。从而获得高速运算能力。（2）大多采用）大多采用流水技术流水技术，即每条指令都由，即每条指令都由片内多个功能单元分别完成取指、译码、片内多个功能单元分别完成取指、译码、取数、执行等步骤，从而在不提高时钟取数、执行等步骤，从而在不提高时钟频率的条件下减少了每条指令的执行时频率的条件下减少了每条指令的执行时间。间。DSP通常有三级以上的流水线。通常有三级以上的流水线。（3）在每个时钟周期执行）在每个时钟周期执行多个操作多个操作。针对。针对滤波、相关、矩阵运算等需要大量乘法滤波、相关、矩阵运算等需要大量乘法累加运算的特点，累加运算的特点，DSP大
5、都配有独立的大都配有独立的乘法器和加法器，使得在同一周期内可乘法器和加法器，使得在同一周期内可以完成相乘、累加两个运算。有的以完成相乘、累加两个运算。有的DSP可以同时进行乘、加、减运算，大大加可以同时进行乘、加、减运算，大大加快了快了FFT的蝶形运算速度。的蝶形运算速度。（4）片内有多种总线可以同时进行取指令和多）片内有多种总线可以同时进行取指令和多个数据存取操作，并且有辅助寄存器用于寻址，个数据存取操作，并且有辅助寄存器用于寻址，它们可以在当前访问前它们可以在当前访问前/后自动修改内容以指后自动修改内容以指向下一个要访问的地址（自动变址），并且支向下一个要访问的地址（自动变址），并且支持循
6、环寻址和位反序寻址。持循环寻址和位反序寻址。（5）具有软、硬件等待功能，能与各种存储器）具有软、硬件等待功能，能与各种存储器接口。接口。（6）许多）许多DSP芯片带有芯片带有DMA通道控制器通道控制器，以及以及串行通信口串行通信口等，配合片内多总线结等，配合片内多总线结构，数据块传送速度大大提高。构，数据块传送速度大大提高。（7）具有功能强大的）具有功能强大的DSP指令，如乘法指指令，如乘法指令（令（MPY）、倍乘累加指令（）、倍乘累加指令（MAC）等。）等。3、DSP系统的应用领域系统的应用领域（1）通用数字信号处理：数字滤波、卷积、）通用数字信号处理：数字滤波、卷积、相关、相关、FFT、自
7、适应滤波、波形发生等。、自适应滤波、波形发生等。（2）通信领域：高速调制解调器、编）通信领域：高速调制解调器、编/译译码器、传真、程控交换机、卫星通信、码器、传真、程控交换机、卫星通信、IP电话等。电话等。（3）语音处理：语音识别、合成、矢量编）语音处理：语音识别、合成、矢量编码、语音信箱等。码、语音信箱等。（4）自动控制：磁盘、光盘、发动机控制）自动控制：磁盘、光盘、发动机控制等。等。（5）仪器仪表：测量数据谱分析、自动监）仪器仪表：测量数据谱分析、自动监测及分析、暂态分析等。测及分析、暂态分析等。（6）图形）图形/图像处理：三维图像变换、模图像处理：三维图像变换、模式识别、图像增强等。式识
8、别、图像增强等。（7）医学电子：）医学电子：CT扫描、超声波、核磁扫描、超声波、核磁共振等。共振等。（8）军事与尖端科技：雷达和声纳信号处）军事与尖端科技：雷达和声纳信号处理、雷达成像、导弹制导等。理、雷达成像、导弹制导等。（9）计算机与工作站：计算机加速卡、图）计算机与工作站：计算机加速卡、图形加速卡。形加速卡。（10）消费电子：数字电视、图形）消费电子：数字电视、图形/声音压声音压缩解压装置。缩解压装置。4、DSP产品的现状定点DSP有200多种，浮点DSP有100多种。主要生产:TI 公司、AD公司、Lucent、Motorola和LSI Logic公司。主导产品：TI 公司的TMS32
9、0C54xx(16bit 定点)、TMS320C55xx(16bit 定点)、TMS320C62xx(32bit 定点)、TMS320C67xx(16bit 浮点)Motorola公司的DSP68000系列三、三、DSP系统的设计流程系统的设计流程1、器件选择、器件选择16bit定点定点DSP：最早以：最早以TMS320C10/C2X为代表，现在以为代表，现在以TM320C2XX/C54XX为为代表。代表。32 bit浮点浮点DSP：代表产品：代表产品ADSP21020、TMS320C3X 通用通用DSP芯片的代表性产品包括芯片的代表性产品包括TI公司公司的的TMS320系列、系列、AD公司公
10、司ADSP21xx系列、系列、MOTOROLA公司公司的的DSP56xx系列和系列和DSP96xx系列、系列、AT&T公司公司的的DSP16/16A和和DSP32/32C等单片器件。等单片器件。TI的的三三大大主主力力DSP产产品品系系列列为为C2000系系列列主主要要用用于于数数字字控控制制系系统统；C5000（C54x、C55x）系系列列主主要要用用于于低低功功耗耗、便便携携的的无无线线通通信信终终端端产产品品；C6000系系列列主主要要用用于于 高高 性性 能能 复复 杂杂 的的 通通 信信 系系 统统。C5000系系 列列 中中 的的TMS320C54x系系列列DSP芯芯片片被被广广泛
11、泛应应用用于于通通信信和和个个人人消费电子领域消费电子领域。器件选择时应考虑的因素：器件选择时应考虑的因素：（1）速度指标：）速度指标：DSP最基本的速度指标是最基本的速度指标是MIPS（百（百万条指令每秒）和万条指令每秒）和MFLOPS（百万次浮（百万次浮点运算每秒），还有点运算每秒），还有FFT和和FIR滤波器的滤波器的速度及除法、求平房根等特殊运算的速速度及除法、求平房根等特殊运算的速度。度。TI公司DSP芯片（2）输入输出的带宽）输入输出的带宽 在运算速度达到要求时，还要考虑在运算速度达到要求时，还要考虑DSP输入输入/输出数据的速度是否足够快。输出数据的速度是否足够快。（3）精度和动
12、态范围：精度和动态范围由）精度和动态范围：精度和动态范围由DSP的数据字宽和定点的数据字宽和定点/浮点数据格式决定。浮点数据格式决定。（4）特定功能：若）特定功能：若DSP上集成了多种上电加载上集成了多种上电加载功能、同步功能、同步/异步串口、异步串口、A/D、D/A、片内语音、片内语音处理功能、编解码等，可以方便设计，降低成处理功能、编解码等，可以方便设计，降低成本。本。（5）片内存储器）片内存储器 DSP片内存储器可用来放程序和数据，片内存储器可用来放程序和数据，当程序和数据都放在片内时，当程序和数据都放在片内时，DSP的运的运行速度要高得多，所以片内存储器越多行速度要高得多，所以片内存储
13、器越多越好。越好。（6）DSP开发工具开发工具 选择选择DSP芯片时必须注意其开发工具的芯片时必须注意其开发工具的支持情况，包括硬件和软件。支持情况，包括硬件和软件。（7）功耗问题和硬件封装问题）功耗问题和硬件封装问题（8）成本问题）成本问题 定点定点DSP较便宜，功耗较低，但运算较便宜，功耗较低，但运算精度稍低。精度稍低。浮点浮点DSP稍贵，功耗较高，但运算精稍贵，功耗较高，但运算精度高，度高，C语言编程调试方便。语言编程调试方便。2、软件、硬件设计、软件、硬件设计 软件是指将包括信号处理算法的程软件是指将包括信号处理算法的程序用序用DSP的汇编语言或通用的高级语言的汇编语言或通用的高级语言
14、（C语言）编写出来并进行调试。这些程语言）编写出来并进行调试。这些程序是要放在序是要放在DSP片内片内或或片外存储器片外存储器中进中进行的。在程序工作时，行的。在程序工作时，DSP会执行与会执行与DSP外围设备传递数据或互相控制的指外围设备传递数据或互相控制的指令。令。硬件设计涉及较多的电路设计技术。硬件设计涉及较多的电路设计技术。由由DSP构成的电路一般包括：构成的电路一般包括：EPROM/FLASH、RAM、A/D、D/A、同步同步/异步串口、电源模块、电平转换模异步串口、电源模块、电平转换模块、块、FPGA、接口电路、仿真接口等。、接口电路、仿真接口等。3、调试、调试 对对DSP的调试更
15、多地依赖于仿真器，的调试更多地依赖于仿真器，而示波器或逻辑分析仪等测量仪器主要而示波器或逻辑分析仪等测量仪器主要用于外围器件的信号测量等。用于外围器件的信号测量等。当软件、硬件联调满足要求后，还当软件、硬件联调满足要求后，还需要将程序固化到系统中，脱离仿真器需要将程序固化到系统中，脱离仿真器工作。工作。6.2 DSP芯片的基本结构芯片的基本结构一、一、DSP芯片的基本结构芯片的基本结构TMS320系列系列DSP芯片的基本结构包括：芯片的基本结构包括：（1）哈佛结构）哈佛结构（2）流水线结构）流水线结构（3）专用的硬件乘法器）专用的硬件乘法器（4）快速的指令周期）快速的指令周期1、哈佛结构、哈佛
16、结构 哈佛结构将程序存储器和数据存储哈佛结构将程序存储器和数据存储器分开，每个存储器独立编址，独立访器分开，每个存储器独立编址，独立访问。与两个存储器相对应的是系统中设问。与两个存储器相对应的是系统中设置了程序总线和数据总线两条总线，从置了程序总线和数据总线两条总线，从而使数据的吞吐率提高了一倍。而使数据的吞吐率提高了一倍。TMS320TMS320系列系列DSPDSP芯片在基本哈佛结构的基础芯片在基本哈佛结构的基础上作了改进上作了改进：一是允许数据存放在程序存储器中，并一是允许数据存放在程序存储器中，并被算术运算指令直接使用，增强了芯片的被算术运算指令直接使用，增强了芯片的灵活性；灵活性；二是
17、指令存储在高速缓冲器中，当执行二是指令存储在高速缓冲器中，当执行此指令时，不需要再从存储器中读取指令，此指令时，不需要再从存储器中读取指令，节约了一个指令周期的时间。节约了一个指令周期的时间。2、流水线结构、流水线结构 与哈佛结构相关，与哈佛结构相关，DSP芯片广泛采用流芯片广泛采用流水线以减少指令执行时间，从而增强了水线以减少指令执行时间，从而增强了处理器的处理能力。处理器的处理能力。三级流水线操作中，取指、译码和执行三级流水线操作中，取指、译码和执行操作可以独立执行。操作可以独立执行。3、专用的硬件乘法器、专用的硬件乘法器 在通用的微处理器中，乘法指令是在通用的微处理器中，乘法指令是由一系
18、列加法来实现的，故需要许多个由一系列加法来实现的，故需要许多个指令周期来完成。而指令周期来完成。而DSP芯片中有一个芯片中有一个专用的硬件乘法器，使乘法可以在一个专用的硬件乘法器，使乘法可以在一个指令周期内完成。指令周期内完成。4、快速的指令周期、快速的指令周期 以上的几种结构可使以上的几种结构可使DSP芯片的指芯片的指令周期在令周期在200ns以下。以下。TMS320系列处理系列处理器的指令周期已经从第一代的器的指令周期已经从第一代的200ns降至降至20ns以下。快速的指令周期使以下。快速的指令周期使DSP芯片芯片能够实时实现许多能够实时实现许多DSP应用应用二、二、TMS320系列系列D
19、SP的结构的结构1、多总线结构、多总线结构 由哈佛结构决定了具有独立的程序由哈佛结构决定了具有独立的程序总线和数据总线，以及独立的程序存储总线和数据总线，以及独立的程序存储器和数据存储器，这样就可以同时获得器和数据存储器，这样就可以同时获得指令字和操作数互不干扰，即一个指令指令字和操作数互不干扰，即一个指令周期内可以同时准备好指令和操作数。周期内可以同时准备好指令和操作数。实际实际DSPDSP由四套或更多的总线由四套或更多的总线例如例如TMS320内部由内部由6条独立的总线条独立的总线 程序读总线程序读总线PRDB 程序地址总线程序地址总线PAB 数据读总线数据读总线PRDB 数据写总线数据写
20、总线DWEB 数据存储器读地址总线数据存储器读地址总线DRAB 数据存储器写地址总线数据存储器写地址总线DWAB6.3 硬件电路设计1、电源电路设计、电源电路设计（1）电源电压要求）电源电压要求 DSP芯片大部分采用低电压供电方式，这样可芯片大部分采用低电压供电方式，这样可以大大降低以大大降低DSP芯片的功耗。芯片的功耗。内核电源内核电源CVdd:对内部逻辑进行供电，一般为对内部逻辑进行供电，一般为3.3V或或2.5V，甚至更低。，甚至更低。I/O电源电源DVdd:给外部逻辑（扩展接口逻辑）供给外部逻辑（扩展接口逻辑）供电，一般为电，一般为3.3V。（2）电流要求）电流要求电流消耗取决于器件的
21、激活度。电流消耗取决于器件的激活度。CVdd 消耗的电流主要决定于消耗的电流主要决定于CPU的激活度。的激活度。外设消耗的电流决定于正在工作的外设外设消耗的电流决定于正在工作的外设的数量及速度，以及在这些输出上的负的数量及速度，以及在这些输出上的负载电容。载电容。（3）加电次序）加电次序 理想情况理想情况下，两个电源应同时加电，下，两个电源应同时加电，但在一些场合很难做到。不同型号器件但在一些场合很难做到。不同型号器件上电顺序不一样。上电顺序不一样。TMS320VC5402TMS320VC5402与大多数与大多数DSPDSP芯片的上电顺序芯片的上电顺序：低电压电源低电压电源CVdd先上电；高电
22、压电源先上电；高电压电源DVdd后电压；后电压；高电压电源高电压电源DVdd先断电；低电压电源先断电；低电压电源CVdd后断电；后断电；*若不遵照此次序，那么若不遵照此次序，那么CVdd与与DVdd的差值必的差值必须小于须小于2.8V。TMS320VC549具有具有静电保护静电保护结构，所以上电顺结构，所以上电顺序与上相反。序与上相反。（4）电源解决方案）电源解决方案从从5V5V产生双电源产生双电源从从3.3V3.3V产生双电源产生双电源单单3.3V电压输出电压输出：TI公司的公司的TPS7133、TPST7233单电源可调电压输出单电源可调电压输出：TI公司的公司的TPS7101、TPST7
23、201双电源输出（两路输出的芯片）：双电源输出（两路输出的芯片）：TPS73H301、TPS73H325、TPS73H318(5)3.3V和和5V混合逻辑系统设计混合逻辑系统设计各种电平转换标准各种电平转换标准3.3V3.3V和和5V5V电平转换的电平转换的4 4种情形种情形：A）5V TTL器件驱动器件驱动3.3V TTL器件器件 由于由于5V TTL和和 3.3V TTL电平转换标电平转换标准相同，只要准相同，只要3.3V器件能够承受器件能够承受5V电压，电压，直接相接从电平上来说完全可以。直接相接从电平上来说完全可以。B)3.3V TTL器件驱动器件驱动5V TTL器件器件 不需要额外器
24、件可以直接相接，只不需要额外器件可以直接相接，只要读入是有效电平即可。要读入是有效电平即可。C)5V COMS器件驱动器件驱动3.3V TTL器件器件 虽然转换标准不同，但是能够承受虽然转换标准不同，但是能够承受5V电压的电压的3.3V器件能够正确识别器件能够正确识别5V器件器件送来的电平值。采用能够承受送来的电平值。采用能够承受5V的的LVC器件，器件，5V器件的输出可以直接与器件的输出可以直接与3.3V的的输入端相接。输入端相接。D)3.3V TTL(LVC)器件驱动器件驱动5V COMS器件器件 由于由于3.3V LVC的的VOH为为2.4V（可以高到（可以高到3.3V），而），而5V
25、CMOS器件要求的器件要求的VIH为为3.5V，所以，所以3.3V LVC器件的输出器件的输出不能直接不能直接与与5V CMOS器件的输入相接。在这种情况下，可以器件的输入相接。在这种情况下，可以采用双电压（一边为采用双电压（一边为3.3V 供电，一边为供电，一边为5V供供电）的驱动器。如电）的驱动器。如TI的的SN74ALVC16245、SN74LVC64245等。等。2、最小系统设计、最小系统设计 由由DSP器件为核心构成的最小系统器件为核心构成的最小系统包括电压调整器、复位电路、晶体振荡包括电压调整器、复位电路、晶体振荡器以及程序存储器和数据存储器（一般器以及程序存储器和数据存储器（一般
26、利用利用DSP器件的内部资源）。器件的内部资源）。时钟电路时钟电路（1）利用）利用DSP芯片内部提供的晶振电路，芯片内部提供的晶振电路，在在DSP芯片的芯片的X1、X2之间连接晶体振荡之间连接晶体振荡器。器。（2）将外部时钟源直接输入）将外部时钟源直接输入X2/CLKIN引引脚，脚，X1悬空。悬空。2、确定、确定DSP的工作方式的工作方式（以以TMS320VC2812为例为例）由复位时由复位时MP/MC管脚的值决定管脚的值决定TMS320VC2812的两种工作方式的两种工作方式：微控制器工作方式微控制器工作方式微处理器工作方式微处理器工作方式MP/MC=1 微控制器工作方式，复位结束后，微控制
27、器工作方式，复位结束后，CPU从外部程序存储器从外部程序存储器3FFC00h处开始执行处开始执行用户程序。用户程序。MP/MC=0 微处理器工作方式，复位结束后，微处理器工作方式，复位结束后，CPU跳到片外跳到片外ROM开始执行自举加载程序，开始执行自举加载程序，将用户程序从外部存储器将用户程序从外部存储器EPROM、串行、串行口或口或I/O口引导到程序空间中全速运行。口引导到程序空间中全速运行。3、等待状态的设置、等待状态的设置 选取存储器要考虑的因素选取存储器要考虑的因素：存取时间、：存取时间、容量和类型。容量和类型。若选取慢速存储器件则必须用软件或硬若选取慢速存储器件则必须用软件或硬件方
28、法为件方法为DSP插入等待状态，以保证存插入等待状态，以保证存储器的速度能跟上储器的速度能跟上DSP的读写速度。的读写速度。（1）插入等待状态数的确定）插入等待状态数的确定 DSP存储器的读操作是最快的，只存储器的读操作是最快的，只要一个机器周期，且存储器的数据在机要一个机器周期，且存储器的数据在机器周期的后半个周期读出，这就要求存器周期的后半个周期读出，这就要求存储器的存取时间储器的存取时间t AA小于小于60的机器周期。的机器周期。例如例如TMS32VC5402工作速度为工作速度为100MIPS，对应的机器周期为，对应的机器周期为10 ns，如，如果不插入等待状态，则要求存储器的果不插入等
29、待状态，则要求存储器的t AA小于小于6 ns。如果存储器的如果存储器的t t AAAA大于大于6 ns6 ns，则必须插入，则必须插入一定数目的等待状态，其具体关系如表一定数目的等待状态，其具体关系如表6 61818。（2）插入等待状态的实现方法）插入等待状态的实现方法 软件实现软件实现：用软件可编程等待发生器实：用软件可编程等待发生器实现插入状态，但最多不超过现插入状态，但最多不超过7个。个。以以VC5402为例为例，复位时，复位时SWWSR(软件软件等待寄存器等待寄存器)=7FFFh，所有程序、数据和，所有程序、数据和I/O空间都被插入空间都被插入7个等待状态。复位后，个等待状态。复位后
30、，用用STM指令修改指令修改SWWSR值，以获得期值，以获得期望的等待状态数。望的等待状态数。硬件实现硬件实现：用硬件产生的等待信号去控：用硬件产生的等待信号去控制制DSP的的READY管脚来实现。管脚来实现。可以把可以把/MSC的输出接到的输出接到READY，就能，就能实现在软件等待状态结束之后插入一个实现在软件等待状态结束之后插入一个外部等待状态（如图外部等待状态（如图6.35）。）。若在若在/MSC与与READY之间插入一个硬件之间插入一个硬件等待发生器，就能插入一个以上的等待等待发生器，就能插入一个以上的等待状态。状态。6.4 DSP在测控系统应用中的硬件结构在测控系统应用中的硬件结构
31、DSPDSP芯片在测控系统中的芯片在测控系统中的3 3种应用方式种应用方式：（1）根据控制对象要求设计）根据控制对象要求设计DSP芯片控制芯片控制器电路和有关的输入和输出接口硬件。器电路和有关的输入和输出接口硬件。（2）在微型计算机上插入）在微型计算机上插入DSP芯片开发芯片开发扩展板及输入扩展板及输入/输出扩展板，利用现有微输出扩展板，利用现有微机的操作环境开发算法软件。机的操作环境开发算法软件。（3）根据控制对象的需要，实现）根据控制对象的需要，实现DSP与与MCU双处理系统。双处理系统。通用的智能测控系统一般由处理器、数通用的智能测控系统一般由处理器、数据采集前后向通道、人机接口以及异步
32、据采集前后向通道、人机接口以及异步串行通信单元等组成。串行通信单元等组成。1、A/D和和D/A接口接口 DSP与与A/D间的连接线通常包括数据间的连接线通常包括数据线、读线、读/写线、片选线。数据线连接有并写线、片选线。数据线连接有并行、串行两种方式。行、串行两种方式。DSP的数据总线为的数据总线为16位或位或32位，比位，比A/D数据宽，在接法上有两种：数据宽，在接法上有两种：一是将一是将A/D的数据线与的数据线与DSP的高位数据对的高位数据对齐，齐，DSP的低位数据不连，这样省去了的低位数据不连，这样省去了DSP对数据进行符号扩展的预处理。对数据进行符号扩展的预处理。二是将二是将A/D的数
33、据线与的数据线与DSP的低位连接，的低位连接，如果如果DSP的数据线高位不连，的数据线高位不连，DSP就要就要用指令将数据左移，使数据的符号位扩用指令将数据左移，使数据的符号位扩展到高位。展到高位。DSPDSP与与A/DA/D间数据通信的方式有两种间数据通信的方式有两种：一种方式是一种方式是DSP用指令从用指令从A/D读数，读数，DSP必须定期地访问必须定期地访问A/D。可以在。可以在A/D和和DSP之间加入一个之间加入一个FIFO，这样可以使，这样可以使DSP不不必在每次必在每次A/D转换之后都访问转换之后都访问A/D。另外另外DSP以以DMA的方式从的方式从A/D取数据，并取数据，并自动放
34、到指定的数据地址上，这样自动放到指定的数据地址上，这样DSP可以全速进行数据处理的其他操作。可以全速进行数据处理的其他操作。DSPDSP与与A/DA/D间连接方式和间连接方式和A/DA/D类似类似2)人机接口人机接口 最常用的就是键盘、数码管以及液最常用的就是键盘、数码管以及液晶显示器。由于器件较慢，所以需加入晶显示器。由于器件较慢，所以需加入接口电路。可采用接口电路。可采用CPLD进行人机接口的进行人机接口的设计。具体设计见前面的设计。设计。具体设计见前面的设计。3）串口）串口 DSP广泛采用同步串口的传输方式，最高传输速度可广泛采用同步串口的传输方式，最高传输速度可以达到以达到40Mb/s
35、，需要，需要6根信号线。只有根信号线。只有TMS320C2XXX系列的系列的DSP带有与带有与RS232标准一致的标准一致的异步串口（异步串口（UART）。）。设有异步串口的设有异步串口的DSP为了能够与计算机等的为了能够与计算机等的RS232串串口通信，可以采用口通信，可以采用DSP上的一些通用上的一些通用I/O管脚，用软件管脚，用软件的方法形成的方法形成RS232串口通信协议，也可以利用串口通信协议，也可以利用8250、8251、160等异步串口通信芯片，完成等异步串口通信芯片，完成DSP的并行数的并行数据总线与据总线与RS232串行线间的数据转换。串行线间的数据转换。TMS320C500
36、0TMS320C5000系列的串行接口外部管脚系列的串行接口外部管脚 同步串口的同步串口的CLKX/CLKR、FSR/FSX都可以由都可以由DSP内部设备提供，内部设备提供，也可以由外部输入，其速率由内也可以由外部输入，其速率由内/外时钟外时钟基准按任意分频比例产生，传送字长可基准按任意分频比例产生，传送字长可以设置位多种位宽。以设置位多种位宽。DSP串口有两种工作方式：串口有两种工作方式：脉冲串方式脉冲串方式以及以及SPI相兼容的方式相兼容的方式。（1）脉冲串方式：发送接收脉冲（）脉冲串方式：发送接收脉冲（CLKX和和CLKR）只要启动后一直有，并用同步）只要启动后一直有，并用同步脉冲（脉冲
37、（FSR和和FSX）来指示有效数据的）来指示有效数据的开始。开始。（2）SPI相兼容的方式相兼容的方式 SPISPI协议是以主从方式工作的，这种模式协议是以主从方式工作的，这种模式通常有一个主设备和多个从设备。通常有一个主设备和多个从设备。其接口包括：其接口包括：串行数据输入（串行数据输入（MISO）串行数据输出（串行数据输出（MOSI）串行移位时钟（串行移位时钟（SCK）从使能信号（从使能信号（SS）SPI相兼容的方式只有当有数据发送相兼容的方式只有当有数据发送时，时，CLKX管脚才有脉冲，管脚才有脉冲，FSX用作从器用作从器件的使能信号，外部不用件的使能信号，外部不用CLKR、FSR，它们
38、由内部分别连接到它们由内部分别连接到CLKX和和FSX。4）DSP与串行与串行A/D D/A接口设计接口设计 TLV1572是一种高速是一种高速10位逐次逼近位逐次逼近式模数转换器，它的串口可以与式模数转换器，它的串口可以与DSP串串口直接连接，无须使用另外的连接逻辑。口直接连接，无须使用另外的连接逻辑。*串行通信串行通信 TMS320VC5402的串行口是同步口，可的串行口是同步口，可配置为配置为SPI口。可利用口。可利用89C51的三条口线作为的三条口线作为SPI的的SCLK、MOSI以及以及MISO，并用软件来，并用软件来实现实现SPI协议。协议。还可以利用还可以利用TMS320VC54
39、02的通用的通用I/O口口的的XF和和/BIO作为异步串行通信的作为异步串行通信的TXD和和RXD，以软件来实现，以软件来实现RS-232通信协议。通信协议。DSPDSP软件开发过程软件开发过程 DSP软件设计可以通过汇编语言或软件设计可以通过汇编语言或高级语言（高级语言（C语言）实现。语言）实现。6.5 DSP在测控系统应用中的软件设计在测控系统应用中的软件设计 一般来说，不同公司的一般来说，不同公司的DSP芯片所提芯片所提供的汇编语言是不同的，即使同一公司供的汇编语言是不同的，即使同一公司的芯片，由于类型不同、芯片的升级其的芯片，由于类型不同、芯片的升级其适用的汇编语言是不同的。适用的汇编
40、语言是不同的。各个各个DSP芯片公司推出了相应的高级语言（如芯片公司推出了相应的高级语言（如C语言）的编译器，使得语言）的编译器，使得DSP芯片的软件可以芯片的软件可以直接使用高级语言编写成的，从而使直接使用高级语言编写成的，从而使DSP芯片芯片的开发速度大大提高，也使程序的修改和移植的开发速度大大提高，也使程序的修改和移植变得十分方便。变得十分方便。但是某些情况下但是某些情况下C语言代码的效率还是无法与汇编代码语言代码的效率还是无法与汇编代码的效率比，如的效率比，如FFT程序，也无法在所有的情况下最合程序，也无法在所有的情况下最合理地利用理地利用DSP芯片所提供的各种资源。芯片所提供的各种资
41、源。C语言编程容易、调试快速、可读性好，但编译生成的语言编程容易、调试快速、可读性好，但编译生成的代码运行速度较慢，且无法实现某些低级操作。所以代码运行速度较慢，且无法实现某些低级操作。所以可应用可应用汇编语言和汇编语言和C语言混合编程语言混合编程。CCS运行主窗口 一般情况下，首先将一般情况下，首先将C语言的源程序语言的源程序经优化编译器进行优化和编译，得到经优化编译器进行优化和编译，得到COFF格式（格式（Common Object File Format）的目标文件，而后将）的目标文件，而后将COFF目目标文件通过连接器（标文件通过连接器（Linker）连接后得）连接后得到可执行的到可执
42、行的COFF文件。文件。如果是混合编程，对如果是混合编程，对C语言源程序进行编译、语言源程序进行编译、汇编和连接，生成可执行代码。汇编语言直接汇编和连接，生成可执行代码。汇编语言直接进行汇编和连接即可得到可执行代码，然后将进行汇编和连接即可得到可执行代码，然后将两个模块连接起来，用公用转换程序将可执行两个模块连接起来，用公用转换程序将可执行的的COFF文件文件转换成标准的十六进制格式的文转换成标准的十六进制格式的文件，该文件可以利用件，该文件可以利用编程器编程器写入写入EPROM、EEPROM或或FLASH存储器，最后将固化的程存储器，最后将固化的程序导入序导入DSP的程序存储器中。的程序存储器中。TI公司已经将开发公司已经将开发DSP的软件集成化，的软件集成化，使文本输入、编译、连接、调试、下载使文本输入、编译、连接、调试、下载均在一个环境下完成。针对均在一个环境下完成。针对TMS320C54X有有CCS软件；软件；TMS320C2XX有有CC软件软件