DSP芯片简单介绍pdf

2026-06-09 08:15:13

　　DSP 芯片的简单介绍 数字信号处理器 DSP （digital signal processor ）作为一种可编程专用芯片， 是数字信号处理理论实用化过程的重要技术工具，在语音处理、图像处理 等技术领域得到了广泛的应用。但对于算法设计人员来讲，利用汇编语言 或 C 语言进行 DSP 功能开发，具有周期长、效率低的缺点，不利于算法 验证和产品的快速开发。 由Math Works 公司和 TI 公司联合开发的 DSPMATLAB Link for CCS Development Tools （简称CCSLink ）是MATLAB6.5 版本（Release13 ） 中增加的一个全新的工具箱，它提供了 MATLAB 、CCS 和 DSP 目标板的 接口，利用此工具可以像操作 MATLAB 变量一样来操作 DSP 器件的存储 器和寄存器，使开发人员在 MATLAB 环境下完成对 DSP 的操作，从而极 大地提高 DSP 应用系统的开发进程。 MATLAB 具有强大的分析、计算和可视化功能，利用 MATLAB 提供的 数十个专业工具箱，可以方便、灵活地实现对自动控制、信号处理、通信 系统等的算法分析和仿真，是算法设计人员和工程技术人员必不可少的软 件工具。 在设计 DSP 系统之前，首先必须根据应用系统的目标确定系统的性能指 标、信号处理 的要求，通常可用数据流程图、数学运算序列、正式的符号 或自然语言来描述。第二步是根据系统的要求进行高级语言的模拟。一般 来说，为了实现系统的最终目标， 需要对输入的信号进行适当的处理，而 处理方法的不同会导致不同的系统性能，要得到 最佳的系统性能，就必须 在这一步确定最佳的处理方法，即数字信号处理的算法（ Algo rithm ），因 此这一步也称算法模拟阶段。例如，语音压缩编码算法就是要在确定的压 缩比条件下，获得最佳的合成语音。算法模拟所用的输入数据是实际信号 经采集而获得的，通常以计算机文件的形式存储为数据文件。如语音压缩 编码算法模拟时所用的语音信 号就是实际采集而获得并存储为计算机文 件形式的语音数据文件。有些算法模拟时所用的输入数据并不一定要是实 际采集的信号数据，只要能够验证算法的可行性，输入假设的数据也是可 以的。 在完成第二步之后，接下来就可以设计实时 DSP 系统，实时 DSP 系 统的设计包括硬件设计和软件设计两个方面。硬件设计首先要根据系统运 算量的大小、对运算精度的要求、系统成本限制以及体积、功耗等要求选 择合适的 DSP 芯片。然后设计 DSP 芯片的外围电路及其他电路。软件设计 和编程主要根据系统要求和所选的 DSP 芯片编写相应的 DSP 汇编程序，若 系统运算量不大且有高级语言编译器支持，也可用高级语言（如 C 语言） 编程。由于现有的高级语言编译器的效率还比不上手工编写汇编语言的效 率，因此在实际应用系统中常常采用高级语言和汇编语言的混合编程方法， 即在算法运算量大的地方，用手工编写的方法编写汇编语言，而运算量不 大的地方则采用高级语言。采用这种方法，既可缩短软件开发的周期，提 高程序的可读性和可移植性，又能满足系统实时运算的要求。 DSP 硬件和 软件设计完成后，就需要进行硬件和软件的调试。软件的调试一般借助于 DSP 开发工具，如软件模拟器、 DSP 开发系统或仿真器等。调试 DSP 算法 时一般采用比较实时结果与模拟结果的方法，如果实时程序和模拟程序的 输入相同，则两者的输出应该一致。应用系统的其他软件可以根据实际情 况进行调试。硬件调试一般采用硬件仿真器进行调试，如果没有相应的硬 件仿真器，且硬件系统不是十分复杂，也可以借助于一般的工具进行调试。 系统的软件和硬件分别调试完成后，就可以将软件脱离开发系统而 直接在应用系统上运行。当然， DSP 系统的开发，特别是软件开发是一个 需要反复进行的过程，虽然通过算法模拟基本上可以知道实时系统的性能， 但实际上模拟环境不可能做到与实时系统环境完全一致，而且将模拟算法 移植到实时系统时必须考虑算法是否能够实时运行的问题。如果算法运算 量太大不能在硬件上实时运行，则必须重新修改或简化算法。 [ DSP 运算的基本类型是乘法和累加 (MAC)运算，对于卷积、相关、滤波 和 FFT 基本上都是这一类运算。这样的运算可以用通用机来完成，但受到 其成本和结构的限制不可能有很高的实时处理能力。 DSP 运算的特点是寻址操作。数据寻址范围大，结构复杂但很有规 律。例如 FFT 运算，它的蝶形运算相关节点从相邻两点直至跨越 N/2 间隔 的地址范围，每次变更都很有规律，级间按一定规律排列，虽然要运算 log2N 遍，但每级的地址都可以预测，也就是寻址操作很有规律而且可以预测。 这就不同于一般的通用机，在通用机中对数据库的操作，具有很大的随机 性，这种随机寻址方式不是信号处理器的强项。 无论是专用的 DSP 芯片或通用 DSP 芯片在结构考虑上都能适应 DSP 运算的这些特点。而专用芯片在结构上考虑的更加专业化，更为合理，因 而有更高的运算速度。 DSP 芯片按用途或构成分类可以分为

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