DSP控制器原理及其应用主讲宁改娣西安交通大学电气学院 1 Q

DSP控制器原理及其应用主讲宁改娣西安交通大学电气学院 1 Q 04

DSP 综述 u 第一部分：关于课程（课程简介） u 第二部分： DSP 基本概念 l DSP芯片分类 l DSP芯片的应用 l DSP与MCU硬件结构比较 l DSP芯片的选择 l DSP芯片的发展 u 1 Q 04 第三部分： TI公司DSP概述

什么是DSP？ u 数字信号处理技术（Digital Signal Processing, DSP）：用数学方法对数字信号进行处理，处理包括变化或提取相应的信息 l 经典的数字信号处理方法： –时域：信号滤波FIR、IIR l –频域：频谱分析FFT 数字信号处理的特点： –ΣAi×Xi –高速实时 u 1 Q 04 数字信号处理器（Digital Signal Processor）：用于实时完成数字信号处理的微处理器。DSP：特指数字信号处理器

关于课程——课程宗旨 Ø 传统的数字信号处理课程，主要讲授有关的理论和算法，基本上不讨论实现技术； Ø DSP芯片厂家的技术手册则只介绍产品的功能和性能。两者比较脱节，都不大利于程应用。 Ø 我们开设这门课程的目的，就是希望将两者有机地结合起来，通过授课、实验缩短同学开发DSP系统的时间，培养学生的程素质和创新能力。 1 Q 04

先修课程（本课程） v 单片机原理或微型计算机原理 v 数字信号处理技术（算法）（非必要） v 具备专业知识（应用于本专业领域的算法非必要） 1 Q 04

关于课程——DSP课程特点 u v 理论性——不强（犹如英语单词，无需溯源, 软硬件都如此） v 学习目的——会用（最大限度发挥其作用） v 1 Q 04 DSP简单说就是高性能处理器，归纳处理器课程的特点：学习方法——动手（练出来的，不是学出来的）

处理器学习方法 u 微型计算机原理 20多年 8088/8086 学到什近 20年 51系列学到什 5年左右 F 240/F 2407/F 2812 么？ u 单片机原理么？ u DSP原理变化大 DSP结构与实验开发环境都会略有变化 l 类型多；更新换代快，处理器发展更新越来越快。如何学？ u 1 Q 04 不是学习某一具体芯片。学习处理器课程要掌握的就是基本技能——基本功。

如何修炼基本功？ u 会找资料: 充分利用网络资源（无所不有），提高查找资料能力 u 会看：教材或 data sheets. （*. pdf文件)。一般了解和详细使用 u 软件开发环境：熟悉一些仿真软件Keil 51、CCS等； l 找、看、用对比学习: （ CPU、微控制器MCU、 DSP、嵌入式处理器） u 动手：软硬件设计，遇到问题先找自己，才能积累软硬件设计技能 u 会借力：高手指点，是捷径； u 最好的教师是自己：自己动手才有收获，特别是程应用课程！ 1 Q 04

设计中如何得到技术参考资料以及如何得到相关源码 1）原则是碰到问题就去www. ti. com 在TI网站的搜索中用keyword搜索资料，主要要注意的就是Application Notes，user guides 比如不知道怎样进行VC 5402的Mc. BSP编程，搜Mc. BSP和 VC 5402 如果不知道如何设计VC 5402和TLV 320 AIC 23的接口以及编程，搜 TLV 320 AIC 23和VC 5402; 这样可以搜到一堆的资料，这些资料一般均有PDF 文档说明和相应的源程序包提供，download后做少许改动即可 2）版上发问 3）google搜索 4）再不济，找技术支持，碰运气了 1 Q 04

处理器程应用（实战——用） l 选型（DSP、MCU及具体型号）；（靠只是储备） l 熟悉有关模块详细结构及编程方法；(C或汇编) l 熟悉开发软件（大多数是相通的）； l 软件、硬件设计、调试、系统联调（调试功底相通）。 1 Q 04

授课对象及学时安排 u 全校研究生公共课（电气程、机械程、生命科学、电子与信息程、航空航天学院等） 20+20学时 u 电气学院、航空航天学院本科生 32+16学时 u 特点： l 学生面广、基础不同 l 数字信号处理技术课程掌握程度不同 l 应用对象不同（专业不同） 1 Q 04

主要内容 DSP课程 = 教学＋实验 u DSP课程教学内容 l 以F 240，学会学习处理器的方法（硬件结构、指令系统、开发） u 实验开设 l 基本实验（统一安排） l 综合实验（时间开放） l 专题研究 l 科研 1 Q 04

实验开设——实验室建设及资源 u 2001年建立DSP（F 240）实验室 u 2003年加入TI大学计划 u “研究生创新实验室”成立时，成为课程之一 PCITDS 510 18套 F 240 EVM TMDXe. ZD 2812 18套 F 2812 DSK 15套闻亭 2407 USB仿真器 5套 TMDS 3 P 701016 A 2套 2407 EVM TMDS DSK 5416 15套 TMDS DSK 5510 2套感谢的TI支持 1 Q 04

上课及考核形式 Ø 上课：多媒体讲课，许多内容需要自学 Ø 参考书： Ø Ø «DSP控制器原理及应用» 宁改娣等编写，上课以此为主，包括实验内容 www. ti. com 上datasheet及应用资料 Ø 实验以你们为主 Ø 进入实验前要明确你要干什么？掌握什么？（而非教师告诉你如何如何做？） Ø 自己设计综合实验（可以充分利用DSP现有资源，无需外加其他硬件）提供了目前最好的DSP开发仿真环境及实验环境 Ø 考核 Ø Ø Ø 1 Q 04 开卷笔试 30％（实验＋教学内容）由大家上课和实验的态度决定是否考平时上课及实验40％（验收课程设计结果）综合实验书面报告30％（非常正规）。或者写一篇论文在核心期刊以上发表。

第一部分： DSP 基本概念 1 Q 04

DSP芯片的分类 DSP芯片主要可以按照下列两种方式进行分类。 u 按数据格式分定点DSP芯片浮点DSP芯片 u 按用途分通用型DSP芯片 1 Q 04 专用型DSP芯片

DSP芯片的应用 (1) 信号处理——如数字滤波、自适应滤波、快速傅立叶变换、相关运算、谱分析、卷积、模式匹配、加窗、波形产生等； (2) 通信——如调制解调器、自适应均衡、数据加密、数据压缩、回波抵消、多路复用、传真、扩频通信、纠错编码、可视电话等； (3) 语音——如语音编码、语音合成、语音识别、语音增强、说话人辨认、说话人确认、语音邮件、语音存储等； (4) 图形/图像——如二维和三维图形处理、图像压缩与传输、图像增强、动画、机器人视觉等； 1 Q 04

DSP芯片的应用 (5) 军事——如保密通信、雷达处理、声纳处理、导航、导弹制导等； (6) 仪器仪表——如频谱分析、函数发生、锁相环、地震处理等； (7) 自动控制——如引擎控制、声控、自动驾驶、机器人控制、磁盘控制等； (8) 医疗——如助听、超声设备、诊断具、病人监护等； (9) 家用电器——如高保真音响、音乐合成、音调控制、玩具与游戏、数字电话/视等。 1 Q 04

DSP的应用正在日益发展 PDA 巡航导弹 1 Q 04

80%的手机采用了TI的 DSP Core 1 Q 04 移动通信系统

还可以举出很多例子 v 医院用的B超、CT、核磁共振 v卫星遥感遥测 v天气预报、地震探矿 v风洞试验 v数字化士兵、数字化战争 v…. . . v. DSP的应用领域取决于设计者的想象空间 1 Q 04

DSP与MCU硬件结构比较 DSP(数字信号处理器)作为一种微处理器，其设计的出发点和通用CPU以及MCU等处理器是不同的。DSP是为完成实时数字信号处理任务而设计的，算法的高效实现是DSP器件的设计核心。DSP在体系结构设计方面的很多考虑都可以追溯到算法自身的特点。 1 Q 04

DSP与MCU硬件结构比较 u 1 Q 04 改进的哈佛结构、多总线：片内多条数据、地址和控制总线

改进的哈佛结构独立IO 空间程序/数据存储器冯诺依曼结构多数CPU采用 CPU 数据存储器 CPU 程序存储器改进哈佛结构几乎所有DSP 单片机哈佛结构：但共用一套AB和DB，由控制信号CS、DS区分 1 Q 04

总线结构多总线：片内多条数据、地址和控制总线。 ROM/ Flash SARAM B 0 DARAM 什么是总线？ AB、DB、CB—— 3总线外部地址总线 B 1, B 2 DARAM Memory. Mapped Registers PAB DRAB 单片机、8086/8088等微处理器片内、片外各有几条总线？ DWAB 外部数据总线 PRDB DWEB Control Bus On-Chip Peripherals/ Registers 1 Q 04 CPU External Signals

DSP与MCU硬件结构比较 u u 1 Q 04 改进的哈佛结构、多总线：片内多条数据、地址和控制总线流水线技术：多个控制和运算部件并行作

流水线操作（4级流水线） 100 101 顺序执行 ADD Add Sub Mpy F 1 指令周期 102 103 104 SUB 105 106 … D 1 R 1 E 1 F 2 D 2 R 2 E 2 F 3 D 3 R 3 E 3 F 4 D 4 R 4 Store 完整的流水线独立执行部件： F－取指 D－译码 1 Q 04 R－读数 E－执行 E 4

TI流水线 2～ 6级 CPUCLK 取指令 N N+1 N+2 N+3 译码 N-1 N N+1 N+2 取操作数 N-2 N-1 N N+1 执行 N-3 N-2 N-1 图四级流水线 'C 2 的CPU运行于4级流水线方式 1 Q 04 N

DSP与MCU硬件结构比较 u u 流水线技术：多个控制和运算部件并行作 u 硬件乘法器 u 特殊指令： Ø MAC（连乘加指令，单周期同时完成乘法和加法运算） Ø RPTS和RPTB（硬件判断循环边界条件，避免破坏流水线） u 特殊寻址方式： Ø 位倒序寻址（实现FFT快速倒序） Ø 循环寻址 u 特殊片内外设： Ø 可编程等待电路（便于与慢速设备接口） Ø 数字锁相电路 PLL（有利系统稳定） u 丰富片内外设：定时器、异步串口、同步串口、DMA控制器、A/D和通用I/O口、 PWM、CAN等 u 1 Q 04 改进的哈佛结构、多总线：片内多条数据、地址和控制总线丰富片内存储器类型：RAM、DARAM、ROM、Flash、SARAM等，新的DSP芯片采用 Cache(高速缓存)机制，解决存储器速度与DSP内核速度不匹配的问题

DSP与MCU硬件结构比较需要说明的是： u 两者在不断融合，取其优势 u 差异越来越不是那么明显 1 Q 04

DSP与MCU软件开发比较 q 模块化：按功能模块编程 q 程化：软／硬人员分离 MCU： DSP: § ORG xxxx，绝对定位 § Section：相对定位 § 优点：简单、容易上手 § 缺点：灵活、上手较难 § 缺点：模块化编程差 § 优点：模块编程好程化不支持 1 Q 04 程化编程支持

DSP软件开发 q Section（ “段”）概念：一块连续的储存空间，可存放程序或数据 q 在编程时，“段”没有绝对定位，每个“段”都认为是从0地址开始的一块连续的储存空间，而无需关心这些“段”究竟定位在系统的哪些地方。 q 优点：便于程序的模块化编程；便于程化管理：可将软件开发人员和硬件开发人员基本上分离开。 q 重定位：由于所有的“段”都是从0地址开始，所以程序编译完成后是无法运行的，要让程序正确运行，必须对“段”进行重新定位，这个作由链接器完成。 q. cmd文件：MEMORY命令描述系统硬件资源，SECTIONS命令描述软件人员程序中用到的“段”如何定位到恰当的硬件资源上。 1 Q 04

DSP与MCU开发具比较 MCU： DSP： § 代替方式（仿真头替代MCU） § 接口方式（JTAG） § 硬件时序为仿真器硬件时序，与目标系统时序有一定差异 § 硬件时序即为目标系统时序 § 或多或少占用目标硬件资源 § 不占目标系统硬件资源 § 仿真头制作较难 § 仿真头制作方便 § 仿真电缆较短，使用不便 § 仿真电缆较长，使用方便 § 不同MCU，具不同，用户投资加重 1 Q 04 § 不同的DSP，仿真接口标准JTAG，具相同，用户投资有保障

DSP与MCU硬件开发比较 u MCU硬件开发基本功可以移植到DSP开发 u DSP处理速度一般稍高，注意高速PCB制作事项 1 Q 04

DSP芯片的选择（选择顺序按情况定） 1. DSP 芯片的运算速度（各厂商） 2. DSP 芯片的价格 3. DSP 芯片的硬件资源（存储器、ADC、PWM等等） 4. DSP 芯片运算精度 5. DSP 芯片开发具：软件硬件 6. DSP 芯片功耗 7. 其他：封装、应用场合（民品，业品，军品）、售后服务 TI DSP的选型主要考虑处理速度、功耗、程序存储器和数据存储器的容量、片内的资源，如定时器的数量、I/O口数量、中断数量、DMA通道数等。 DSP的主要供应商有TI，ADI，Motorola, Lucent和Zilog等，其中TI占有最大的市场份额。（先入为主） 1 Q 04

DSP芯片的发展（1） u u 1979年INTEL公司推出 2920——DSP芯片的一个重要里程碑； u 1980年NEC公司推出 PD 7720——第一片具有乘法器的 DSP芯片； u 1 Q 04 1978年AMI公司推出S 2811——世界上第一片DSP ； 1982年TI公司推出第一代DSP芯片TMS 32010，之后又相继推出TMS 320一系列产品——TI公司的TMS 320系列DSP 产品已经成为当今世界上最有影响力的DSP芯片，TI公司已经成为世界上最大的DSP芯片供应商。

DSP芯片的发展（2） u 1984年AT&T公司推出的DSP 32——第一片高性能的浮点 DSP芯片。 u Motorola公司推出DSP相对较晚，1986年推出定点 MC 56001，1990年推出浮点MC 96002； u ADI公司在DSP市场上也占有一定的份额，1990年推出 ADSP 2101，之后又相继推出ADSP 21000系列。 1 Q 04

国产DSP与IP登场 u 2003年初首个DSP“中国芯”—“汉芯一号”诞生之后，已取得了150万片的国际订单 u 2004年初“汉芯二号” 24位DSP；以IP专利授权方式进入国际市场的高端处理器芯片 u “汉芯三号” 32位DSP芯片，申请了６项专利，具有高速度、低功耗的特点 u 标志着我国DSP技术研究取得重大突破。“汉芯”系列是由上海交通大学微电子学院研制成功的。 1 Q 04

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可编程DSP处理器以每年 30%的速度增长 1 Q 04

市场对DSP 程师的需求急剧增大 1 Q 04

信息技术的发展趋势 TI把上世纪 90年代后期和本世纪初称为继(基于晶体管的)主机时代、( 基于 TTL 和逻辑电路的)微机时代和(基于微处理器的)PC时代之后的基于模拟技术与DSP技术的“互联网时代”。 1 Q 04

DSP特点、发展趋势 u DSP器件的发展，兼顾 3 P的因素，即性能 (performance) 、功耗 (power consumption) 和价格 (price)。 u SOC（System On Chip）已是设计的大势所趋。DSP+ARM的双核结构，用户只需添加极少的外部芯片，即可构成一个完整的应用系统。 u 更多并行的体系结构——超长指令字（VLIW）方式或单指令/多数据（SIMD）方案。在极高端，一些公司已开始使用多指令/多数据（ MIMD）架构，实现最高程度的并行计算，从而使功能最大化。 u 期待 FPGA来扮演象DSP加法器或协处理器一样的角色。实现高并行的操作及可配置性。 1 Q 04

DSP的发展趋势 Million Instructions Per Second，MIPS 1 Q 04

各DSP公司比较有代表性的产品简介 u u TI公司为TMS 320系列：C 3 X，C 67 X为浮点处理器. AD公司产品 l l u ADSP 21 XX为定点处理器，如： ADSP 2101/2103/2105， ADSP 2111/2115， ADSP 2161/2162/2163/2164/2165/2166，ADSP 2171/2173/2181等。 ADSP 21 XXX为浮点处理器，如：ADSP 21020，ADSP 21062. AT&T公司产品 l AT&T公司比较有代表性的定点处理器有DSP 16、DSP 16 A、DSP 16 C、DSP 1610、 DSP 1616等。 l AT&T公司比较有代表性的浮点处理器有DSP 32、DSP 32 C、DSP 3210等 u MOTOROLA公司 l 代表性的定点处理器有MC 56000、MC 56001、MC 56002。 l 代表性的浮点处理器有MC 96002等。 u NEC公司产品 l NEC公司比较有代表性的定点处理器有u. PD 77 C 25、u. PD 77220等。 l NEC公司比较有代表性的浮点处理器有u. PD 77240等。 1 Q 04

DSP 市场大致份额 TI、朗讯 /Agere、摩托罗拉公司、 Analog Devices 1 Q 04 u. DSP的发展总结为：多、快、好、

DSP芯片制造商 u ADI公司: www. analog. com TI公司: www. ti. com 朗讯公司: www. lucent. com Motorola公司: www. motorola. com DSP Group公司: www. dspg. com Zilog公司: www. zilog. com 1 Q 04

关于德州仪器公司(TI) u 德州仪器公司（TI）提供创新的DSP和模拟技术，公司的业务还包括传感器和控制产品，以及教育产品。在全球超过25个国家设有制造、研发或销售机构。 u 德州仪器推出业界速度最快的18位模数转换器; 90毫微米的集成电路艺技术投产; 9层金属结构；高性能电源管理芯片 u 据 Engibous介绍，从美国到中国，目前有1, 000家第三方软件开发商和900所大学专门研究开发和讲授DSP架构. 中国大学计划(在 47所大学设立约 100个DSPS实验室) u 全球DSP竞赛(10万美金）。 u TI预想未来世界的方方面面都渗透着 TI 产品的点点滴滴，您的每个电话、每次上网、拍的每张照片、听的每首歌都来自 TI 数字信号处理器 (DSP) 及模拟技术的神奇力量。　　 1 Q 04

TI的市场地位 u u 2，模拟产品全球第一 u 3，无线产品全球第一 u 4，图形计算器全球第一 u 1 Q 04 1，DSP产品全球第一 5，硬盘产品全球第一

多方联合，共同发展 “The Single Device Having the Most Significant Impact on Expanding the Use of Electric Motor Technology is the DSP. ” – George Gulalo, President, Motion Tech Trends 1 Q 04 TI 第三方大学 DSP应用客户

教学中采用的DSP型号 u 选TIDSP（几乎100％学校，个别学校有Motorola实验室） u 选型：‘C 2000、’C 5000和‘C 6000系列都有，开发环境完全相同，使用CCS软件 u u 1 Q 04 学会一个DSP的开发，其它都比较容易上手课程介绍‘C 2000系列 F 2407 F 2812

第二部分：TI DSP概述 1 Q 04

TI公司的DSP命名图 1 Q 04 TMS 320 系列产品命名方法

TI公司主推的三大DSP系列 C 2000™ DSP C 5000™ DSP C 6000™ DSP Motor Control DSP Personal DSP Broadband Infrastructure DSP TI C 28 x™ DSP 核心: 世界上第一颗针对控制进行优化的DSP • 可扩展性能达到 400 MIPs • 最佳的C/C++ 控制代码效率 • 兼容C 24 x™ DSP软件 TI C 55 x™ DSP 核心: 世界上最低功耗性能比 m. W/MIPS的DSPs • 以达到 0. 05 m. W/MIPs的最低功耗性能比而具有最长的电池寿命。 • 最佳的代码密度 • 兼容C 54 x™ DSP软件 1 Q 04 TI C 64 x™ DSP 核心: 世界上具有最高性能的DSPs • 作频率将达到 1. 1 GHz • 最好的DSP编译器, 便于使用 • 兼容C 62 x™ DSP软件

C 2000系列DSP 应用领域 Optical Networking Control of laser diode Digital Power Supply Provides control, sensing, PFC, and other functions TV screen Deflection of electron beam for small angle and sharp corner TV screen Automotive - EPS Battery operated precision for steering 1 Q 04 Printer Print head control Paper path motor control Tire Pressure Low cost pressure sensing based on tire rotation speed measurement “Segway” Many new cool Application to come

下一步可能的应用. . . 互联网相关: 智能电冰箱等高速, 高密度磁盘驱动数字视频 Internet 服务器高精度的加艺高效的电动汽车 1 Q 04

C 2000系列DSP 子系列 u C 2 xx子系列： 16位定点DSP、20 MIPS Ø 代表器件：TMS 320 F 206 PZ u C 24 x子系列： 16位定点DSP、20 MIPS Ø 代表器件：TMS 320 F 240 u LF 240 x. A子系列： 16位定点DSP、40 MIPS Ø 代表器件：TMS 320 LF 2407 A u F 28 x子系列： 32位定点DSP、150 MIPS Ø 代表器件：TMS 320 F 2812、TMS 320 F 2810 1 Q 04

C 2000系列DSP Roadmap Control Performance High-Precision Control 150 MIPS! F 2812 F 2810 176 -LQFP 128 -LQFP Application specific versions Multi-Function, Appliance & Consumer Control LF 2407 A LF 2406 A LF 2403 A LC 2406 A F 243 F 240 LF 2402 A C 242 1 Q 04 F 2812 179 -u*BGA LC 2404 A LF 2401 A F 241 LC 2402 A Up To 40 MIPS Scaled Down versions Software Compatible High-end Derivatives

TMS 320 LF 2407 : 高集成度的DSP控制器 Event Manager Data RAM 2. 5 K words Boot ROM 256 words Program Flash 32 K words D(15 -0) Event Manager 2 Timers 5 Compares 2 timers 58 PWM Outputs compares Dead band 8 PWM outputslogic 3 band logic Dead. Input Captures Program / Data / I/O Buses 2 QEP channels 3 input captures A(15 -0) C 2 xx DSP Core 2 QEP channels 16 -bit T register 16 x 16 multiply 32 -bit P register Shift L (0, 1, 4, -6) 32 -bit ALU 32 -bit accumulator Shift L (0 -7) 8 auxiliary registers WD Timer Peripheral Bus 16 -bit barrel shifter (L) CAN SCI SPI 8 -level hardware stack Repeat count 2 status registers 1 Q 04 A/D Converter 10 bits, 16 channels

C 2000™: 参数选择列表 **C 28 x Broad Sampling Mid 2001** 1 Q 04

F 2810/F 2812: 业界最强大的控制专用DSP Code security 128 Kw Flash + 2 Kw OTP TMX today, TMS Production mid 2003 18 Kw RAM 4 Kw Boot ROM Event Mgr A Event Mgr B XINTF Memory Bus 12 -Bit ADC Watchdog 150 MIPs C 28 x. TM 32 -bit DSP 32 x 32 bit Multiplier 32 -bit Timers (3) Real-Time JTAG 1 Q 04 R M W Atomic ALU Peripheral Bus Interrupt Management GPIO Mc. BSP CAN 2. 0 B SCI-A 32 -Bit Register File SCI-B SPI (Multichannel Buffered Serial Port)多通道缓冲串行口 Memory Sub-System Fast program execution out of both RAM and Flash memory § 110 -120 MIPS with Flash Acceleration Technology § 150 MIPS out of RAM for time-critical code Control Ports Control Peripherals Event Managers Ultra-Fast 12 -bit ADC § 16. 7 MSPS Conversion Speed § Dual s/h enable simultaneous sampling § Auto Sequencer, up to 16 conversions w/o CPU Communications Ports Multiple standard communication ports provide simple interfaces to other components Target Application Optical Networking, Power Supplies, Industrial Applications, Automotive, and many more

最高的代码效率 C 16 x C 28 x: 最高的代码效率 C 196 SHDSP SH 3 ARM® Thumb 伺服控制C编译器的编译结果比较 1 Q 04 C 28 x

C 5000系列DSP的应用 5000 TI DSPs chosen by 8 of top 10 internet consumer electronic manufacturers TI DSPs in 60% of all digital cell phones TMS 320 C TI DSPs chosen by 7 of top 8 digital still camera manufacturers TI DSPs used in 8 of the top 10 wireless infrastructures 1 Q 04 5000 TI has 80% of Vo. IP Gateway market TI DSPs in 80% of IP phone designs

C 5000系列DSP 子系列 u C 54 x子系列： 16位定点DSP、100～ 160 MIPS，应用于低端产品 Ø 代表器件：TMS 320 VC 5402、VC 5409、VC 5410、VC 5416 u C 55 x子系列： 16位定点DSP、400 MIPS，应用于高端产品 Ø 代表器件：TMS 320 VC 5510、VC 5509、VC 5502 u C 54 x＋ARM 7子系列：主要应用于嵌入式系统中，如静态数码相机 Ø 代表器件：TMS 320 VC 5470、VC 5471、DSC 21 u C 55 x＋ARM 9子系列：主要应用于2 G和3 G手机中即OMAP平台：Open Multimedia Applications Platform开放式多媒体应用平台 Ø 代表器件：OMAP 5910 1 Q 04

C 5000系列DSP Roadmap 1 Q 04 C 54 x Multicore TM C 55 x. TM DSP EDN 2000 DSP OMAP 5910 TM DSP Product of the Year Internet Telephony Best DSP Microprocessor Report C 5441 532 MIPS C 5421 200 MIPS C 54 x. TM DSP World’s Most Popular DSP tic or ul C 5416 C 5410 120 -160 100 -160 MIPS C 5404 C 5402 120 100 -160 C 5401 MIPS 50 MIPS C 5409 80 -160 MIPS P+ S C IS R ion licated App anc Enh D C 5407 120 MIPS C 55 x. TM DSP C 5470 C 54 x. TM+ARM 7 e $5 Billion in Design-ins C 5471 C 54 x. TM+ARM 7 C 5420 200 MIPS Over 500 Million Shipped M Power Efficiency/System Density Software Compatible C 5509 288 -400 MIPS C 5502 400 MIPS C 5510 320 -400 MIPS Feature Integration

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OMAP的基本结构开放式多媒体应用平台（OMAP）是TI专门位支持2. 5 G和3 G手机应用需求而设计的处理器体系结构（DSP＋MCU＋MTC内存和流量控制器）。 1 Q 04

6000 C 6000系列DSP的应用 Broadband Communications • DSL Wireless 3 G Base Stations Medical Imaging 1 Q 04 modems • Pooled modems • Base station transceivers • Wireless LAN • Enterprise PBX • Speech recognition • Multimedia gateway • Professional audio • Networked camera • Machine vision • Security identification • Industrial scanner • High speed printer • Advanced encryption

C 6000系列DSP 子系列 u C 62 x子系列： 32位定点DSP、1200～ 2400 MIPS Ø 代表器件：TMS 320 C 6211 u C 67 x子系列： 32位浮点DSP、1200～ 1800 MIPS，900～ 1350 MFLOPS Ø 代表器件：TMS 320 C 6711、C 6712、C 6713 u C 64 x子系列： 32位定点DSP，4000～ 5760 MIPS Ø 代表器件：TMS 320 C 6414、C 6415、C 6416 1 Q 04

C 6000 Catalog Roadmap Software Compatible Multi-Core C 64 x +RISC C 64 x. TM DSP C 64 LC DM 64 x. TM 2001 Innovation of the Year C 6416 C 6415 C 6414 Performance EDN Magazine Best DSP of 2001 In. Stat/Micro. Design Resources F C 6201 C 6211 C 6712 C 6204 C 6711 C 6203 C 6205 C 6701 C 6411 d xe i oi P C 6713 nt g atin lo t C 6711 C C 6712 C n Poi F Feature Integration 1 Q 04 C 67 HP C 67 LC

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TI推出 720 MHz 时钟DM 642媒体处理器 Set-Top Box offers multi-format audio, video, and image encoding/decoding Flash GPP SDRAM Power Mgmt Ethernet PHY DM 642 HDD Video Encoder Audio DAC HD Content Out Audio Out HD enabled Set Top-Box TI 720 MHz DM 642 processor u Real-time HD decoding & transcoding: § WM 9, MPEG 4, MPEG 2 formats available u Integrated peripherals: § 10/100 Ethernet MAC, 66 MHz PCI, 3 HD-enabled video ports u Production qualified samples available now u. C 64 X DSP Core u 1 Q 04

SOC ？ ——System On Chip 手机 80％的DSP用的是TI的 DSP Core 非DSP成品，仅IP Core 1 Q 04

DSP总体结构程序存储器数据存储器数据总线程序总线 DSP Core： CALU 乘法器、寄存器数据地址发生器 1 Q 04 片内外设: ADC 基本模块：时钟外部扩展 JTAG 系统接口等外设总线 WD/RTI SCI SPI CAN* Mc. BSP*

总结 u u DSP与MCU对比 u DSP的发展是：多、快、好、省 u DSP选型: 了解各公司各DSP特点 u 1 Q 04 DSP定义: DSPor DSP系统的基本模型(与以前MCU系统类似) ： C 2000 DSP片内具有ADC，使用PWM可以实现DAC

课程使用的ftp服务器 u 202. 117. 27. 64 资料/ 电子课件/ DSP课程资料 u 1 Q 04 个别比较完整的优秀设计，费用实验室提供。作为实验展品

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TI DSP 性能总结 1. 片内存储器的情况 C 2000系列的片内RAM最小 (一般小于2 k字) C 5000系列较多 (几十k字) C 6000系列最多 (几百k字节) 2. 外部存储器的扩展能力 C 2000的数据和程序寻址能力都只有64 k字，但C 28 X进行了改进，有4 M字的程序空间以及4 G字的数据空间。 C 3 X、C 55 xx和C 6000的外部存储器的扩展能力较强，一般可以到几百M字节，甚至到几个G字节。 1 Q 04

TI DSP 性能总结 3. 提供外设的能力 TMS 320系列都提供同步串口、定时器、多种串口； C 2000提供PWM、CAN等；C 2000系列提供多通道的片上A/D转换器； C 6000和C 5000都有HPI、DMA接口；个别C 55 xx型号，如5509带有USB接口。个别C 6000型号，如6205、6411带有PCI接口； 4. 芯片的运算能力 C 3 X, C 67 X 浮点；其它定点 C 2000： 40 MIPS~150 MIPS； C 5000： 80 MIPS~400 MIPS； C 6000： 800 MIPS~1600 MIPS。 1 Q 04

TI DSP 性能总结 5. 多CPU的混合系统 TI的C 547 X系列中在一个芯片上集成两个CPU，一个是ARM 7，另一个是C 54 X；开放式多媒体应用平台（OMAP）是TI专门位支持2. 5 G和3 G手机应用需求而设计的处理器体系结构（DSP＋MCU ＋MTC内存和流量控制器）, OMAP上的两个核是C 55 X和ARM 9；有时采用多个低档的DSP并行比采用一片高档的DSP会大大降低系统的成本。 1 Q 04

实时的概念 u 实时的定义因具体应用而异。一般而言，对于逐样本 (sample-by-sample) 处理的系统如果Ｔsample > Ｔprocess 我们就称这个系统满足实时性的要求。比如，滤波器，采样频率1 k. Hz, 运算在 1 ms内完成 u 宏观上的及时，比如奥运的转播 1 Q 04

DSP芯片的选择 1. DSP 芯片的运算速度（各厂商）指令周期：即执行一条指令所需的时间，通常以ns（纳秒）为单位。 MAC时间：即一次乘法加上一次加法的时间。 FFT执行时间：即运行一个N点FFT程序所需的时间。 MIPS：即每秒执行百万条指令。 MOPS：即每秒执行百万次操作。 MFLOPS：即每秒执行百万次浮点操作。 BOPS：即每秒执行十亿次操作 1 Q 04

TI的DSP在精密控制中的优势 160 32 -Bit Math Performance 140 4 X 16 -Bit Math Performance 150 MIPS 120 100 80 60 40 40 MIPS 20 0 ADI ADMCxxx 1 Q 04 Microchip ds. PIC 30 Fxxx Motorola DSP 56 F 800 TI TI TM TM TMS 320 C 24 x TMS 320 C 28 x 12 X

What is Digital Media Processor? 1 Q 04

基于DSP核的SOC 1 Q 04

DSP控制器原理及其应用 主讲 宁改娣 西安交通大学 电气学 院 1 Q

DSP控制器原理及其应用主讲宁改娣西安交通大学电气学院 1 Q