DSP芯片技術(shù)及工程實(shí)例

前言

　　進(jìn)入21世紀(jì)后，數(shù)字化浪潮正在席卷全球，數(shù)字信號(hào)處理器（digital signal processor，DSP）正是這場(chǎng)數(shù)字化革命的核心，DSP技術(shù)已成為人們?nèi)找骊P(guān)注并得到迅速發(fā)展的前沿技術(shù)，其應(yīng)用領(lǐng)域也已經(jīng)向各個(gè)工程領(lǐng)域拓展。社會(huì)迫切需要掌握DSP應(yīng)用技術(shù)的人才，高校雖已普遍開(kāi)設(shè)DSP基礎(chǔ)理論課程，但由于DSP架構(gòu)的復(fù)雜性，使學(xué)習(xí)和掌握DSP應(yīng)用具有一定的難度，上手較困難。我校開(kāi)設(shè)“DSP技術(shù)及應(yīng)用”課程已經(jīng)多年，在教學(xué)過(guò)程中感到現(xiàn)有的大部分DSP參考書(shū)籍往往針對(duì)的是一些技術(shù)開(kāi)發(fā)人員，要使DSP初學(xué)者能夠盡快入門(mén)，采用現(xiàn)有DSP的教材或技術(shù)手冊(cè)顯得不夠。因此編寫(xiě)一本既適用于DSP教學(xué)又適用于初次涉足DSP領(lǐng)域人員的書(shū)籍顯得十分重要。為此，我們聯(lián)合業(yè)內(nèi)工程技術(shù)人員、具有豐富DSP教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和DSP應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)能力的教師編寫(xiě)了這本書(shū)，書(shū)中除了系統(tǒng)介紹DSP技術(shù)及其系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法外，還對(duì)一些實(shí)際的工程實(shí)例設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行指導(dǎo)，便于讀者邊學(xué)邊實(shí)踐，加快掌握DSP應(yīng)用的進(jìn)程。　　本書(shū)從工程的角度對(duì)DSP系統(tǒng)所涉及的硬件和軟件技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹，并從初學(xué)者的角度人手，以清晰的知識(shí)結(jié)構(gòu)為讀者提供了大量的工程應(yīng)用實(shí)例，使讀者快速上手，具有較高的參考價(jià)值。全書(shū)共分8章，第1章主要介紹DSP芯片在進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理時(shí)所做的性能優(yōu)化以及在特殊應(yīng)用中使用DSP技術(shù)所得到的好處，為DSP初學(xué)者介紹學(xué)習(xí)DSP所需要的入門(mén)知識(shí)。第2章從DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的最基本要求開(kāi)始，以TI公司DSP主流產(chǎn)品為例，介紹DSP系統(tǒng)的基本組成、DSP開(kāi)發(fā)硬、軟件平臺(tái)以及開(kāi)發(fā)工具。第3章以C54x系列DSP器件為對(duì)象，介紹DSP芯片的硬件結(jié)構(gòu)，包括具有快速處理性能的CPU、具有哈佛結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器系統(tǒng)和多總線結(jié)構(gòu)以及片內(nèi)外設(shè)和專(zhuān)用電路等。第4章介紹C54x DSP靈活的尋址方式以及與硬件相配套的指令系統(tǒng)。第5章介紹DSP程序設(shè)計(jì)方法，包括匯編、C語(yǔ)言以及混合編程的編寫(xiě)方法。第6章介紹C54xDSP的片內(nèi)外設(shè)以及一些典型的應(yīng)用。第7、8章從設(shè)計(jì)最基本的DSP應(yīng)用系統(tǒng)著手，介紹常用的DSP應(yīng)用系統(tǒng)硬、軟件設(shè)計(jì)思想以及實(shí)現(xiàn)方案。同時(shí)也為初學(xué)者提供了一些DSP應(yīng)用實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，為DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師介紹了在設(shè)計(jì)DSP系統(tǒng)時(shí)應(yīng)該考慮的問(wèn)題?！　”緯?shū)內(nèi)容編排新穎，既強(qiáng)調(diào)基本概念，又突出應(yīng)用性。無(wú)論是對(duì)于DSP初學(xué)者，還是從事DSP應(yīng)用開(kāi)發(fā)的科研人員和工程技術(shù)人員，都是一本通俗易懂的教科書(shū)和工具書(shū)，具有較好的參考價(jià)值?！　”緯?shū)由鄧琛任主編，陳益平、滕旭東任副主編。鄧琛編寫(xiě)第1、2章，并參與編寫(xiě)第3、4、6、7、8章；劉海珊編寫(xiě)第3、4章；陳益平編寫(xiě)第5章；滕旭東編寫(xiě)第6章；李心陽(yáng)編寫(xiě)第7、8章。全書(shū)由鄧琛統(tǒng)稿。在編寫(xiě)本書(shū)的過(guò)程中參閱了大量的國(guó)內(nèi)外參考文獻(xiàn)以及TI公司原版資料，并得到了北京瑞泰創(chuàng)新科技有限責(zé)任公司卜海辦事處技術(shù)人員的大力支持，在此表示衷心感謝?！　∠抻谧髡叩乃剑瑫?shū)中不足之處在所難免，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

　　本書(shū)從工程的角度對(duì)DSP系統(tǒng)所涉及的硬件和軟件技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹，并從初學(xué)者的角度入手，總結(jié)了數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)與高性能微處理器融合的應(yīng)用要求。全書(shū)共分8章，第1～2章以DSP系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)為核心，從DSP入門(mén)開(kāi)始，介紹從初次接觸DSP到成為DSP應(yīng)用工程師所需要的基本理論知識(shí)、硬軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)和工具以及DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程。第3～4章以C54x系列DSP器件為對(duì)象，介紹DSP芯片的硬軟件架構(gòu)、特性和使用方法。第5章重點(diǎn)介紹DSP應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)方法。第6章介紹C54x DSP片內(nèi)外設(shè)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用方法。第7～8章列舉了工程開(kāi)發(fā)實(shí)例和應(yīng)用實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，并給出較為詳細(xì)的設(shè)計(jì)過(guò)程、參考電路和參考程序，便于讀者邊學(xué)習(xí)邊實(shí)踐，加快掌握DSP應(yīng)用的進(jìn)程。　　DSP技術(shù)是一種實(shí)用性很強(qiáng)的技術(shù)。作者在編寫(xiě)本書(shū)時(shí)力求理論聯(lián)系實(shí)際，在介紹DSP芯片基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，著重介紹它的應(yīng)用技術(shù)。在選材上力求循序漸進(jìn)、由淺入深、通俗易懂，使讀者能夠盡快地理解和掌握DSP芯片的基本概念和應(yīng)用，并引導(dǎo)讀者作進(jìn)一步思考?！　”緯?shū)是作者在多年從事DSP本科教學(xué)和DSP系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)前流行的DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法及其應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)編寫(xiě)而成的。本書(shū)適合作為應(yīng)用型高等院校的教材，也適合從事DSP技術(shù)開(kāi)發(fā)的工程技術(shù)人員作為參考。

書(shū)籍目錄

第1章 DSP概述  1.1 引言  1.2 初步認(rèn)識(shí)DSP　　1.2.1 DSP的定義　　1.2.2 數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算概述  1.3 DSP的優(yōu)勢(shì)  1.4 DSP芯片的應(yīng)用第2章 DSP系統(tǒng)開(kāi)發(fā)入門(mén)  2.1 DSP系統(tǒng)的基本組成  2.2 DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程　　2.2.1 如何著手DSP系統(tǒng)開(kāi)發(fā)　　2.2.2 算法可視化仿真開(kāi)發(fā)工具　　2.2.3 DSP芯片的選擇　　2.2.4 DSP系列產(chǎn)品　　2.2.5 DSP開(kāi)發(fā)工具第3章 C54x DSP系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)  3.1 C54x DSP的基本架構(gòu)　　3.1.1 C54x DSP的基本結(jié)構(gòu)圖　　3.1.2 C54x DSP的主要特征  3.2 總線結(jié)構(gòu)  3.3 存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)　　3.3.1 DSP存儲(chǔ)器空間的劃分　　3.3.2 程序存儲(chǔ)器　　3.3.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器　　3.3.4 I/O空間  3.4 中央處理器　　3.4.1 狀態(tài)和控制寄存器　　3.4.2 算術(shù)邏輯單元　　3.4.3 累加器　　3.4.4 桶式移位器　　3.4.5 乘加器　　3.4.6 比較、選擇和存儲(chǔ)單元　　3.4.7 指數(shù)編碼器　3.5 地址產(chǎn)生單元　　3.5.1 程序地址生成器　　3.5.2 數(shù)據(jù)地址發(fā)生器  3.6 C54x的流水線　　3.6.1 C54x中的流水線結(jié)構(gòu)　　3.6.2 指令執(zhí)行時(shí)的流水線圖　　3.6.3 存儲(chǔ)器的流水線操作　　3.6.4 流水線沖突及解決方法  3.7 DSP的中斷系統(tǒng)　　3.7.1 C54x DSP中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)　　3.7.2 中斷流程　　3.7.3 中斷向量表的編程  3.8 C54x DSP外部總線　　3.8.1 外部總線的組成　　3.8.2 外部總線控制性能　　3.8.3 外部總線接口時(shí)序圖第4章 DSP指令系統(tǒng)  4.1 C54x DSP的指令表示方法  4.2 DSP數(shù)據(jù)尋址方式　　4.2.1 立即尋址　　4.2.2 絕對(duì)尋址　　4.2.3 直接尋址　　4.2.4 間接尋址　　4.2.5 累加器尋址　　4.2.6 存儲(chǔ)器映射寄存器尋址　　4.2.7 堆棧尋址  4.3 DSP的程序控制　　4.3.1 分支轉(zhuǎn)移　　4.3.2 調(diào)用　　4.3.3 返回　　4.3.4 重復(fù)操作指令　　4.3.5 條件操作  4.4 DSP指令系統(tǒng)概述　　4.4.1 指令系統(tǒng)分類(lèi)　　4.4.2 算術(shù)運(yùn)算類(lèi)指令115　　4.4.3 邏輯操作指令　　4.4.4 程序控制指令　　4.4.5 加載和存儲(chǔ)指令第5章 DSP程序設(shè)計(jì)第6章 C54x DSP片內(nèi)外設(shè)及應(yīng)用第7章 DSP工程開(kāi)發(fā)實(shí)例第8章 DSP應(yīng)用實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　DSP有兩種解釋?zhuān)簲?shù)字信號(hào)處理（DigitaISignalProcessing）和數(shù)字信號(hào)處理器（DigitalSignalPrOCeSSOr）。前者代表數(shù)字信號(hào)處理的理論，它是理論和計(jì)算方法上的技術(shù)，著重算法的研究。如20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的快速傅里葉變換（FFT），使數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)發(fā)生了革命性的變化。近年來(lái)，數(shù)字信號(hào)處理的理論和方法得到了迅速的發(fā)展，諸如：語(yǔ)音與圖像的壓縮編碼、識(shí)別與鑒別，信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)、加密和解密，信道的辨識(shí)與均衡，智能天線，頻譜分析等各種快速算法都成為研究的熱點(diǎn)并取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，為各種實(shí)時(shí)處理的應(yīng)用提供了算法基礎(chǔ)。數(shù)字信號(hào)處理是以眾多學(xué)科為理論基礎(chǔ)的，同時(shí)又使自己成為一系列新興學(xué)科的理論基礎(chǔ)。　　而數(shù)字信號(hào)處理器是一種適合數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算需求的單片可編程微處理器，又稱(chēng)DSP芯片。在20世紀(jì)80年代以前，由于受實(shí)現(xiàn)方法的限制，數(shù)字信號(hào)處理的理論還不能得到廣泛的應(yīng)用。直到20世紀(jì)80年代初，世界上第一塊單片可編程I）SP芯片的誕生，才使理論研究成果廣泛應(yīng)用到實(shí)際的系統(tǒng)中，并且推動(dòng)了新的理論和應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。可以毫不夸張地說(shuō)，DSP芯片的誕生及發(fā)展對(duì)近20年來(lái)通信、計(jì)算機(jī)、控制等領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展起到十分重要的作用。本書(shū)以DSP芯片為介紹對(duì)象?！　?.2.2 數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算概述　　1.為什么選擇數(shù)字信號(hào)處理　　數(shù)字信號(hào)處理就是在數(shù)字域中對(duì)真實(shí)世界的信號(hào)進(jìn)行處理，如語(yǔ)音、音樂(lè)、視頻、壓力、速度、振動(dòng)等信號(hào)，這些信號(hào)大都是模擬信號(hào)，與模擬信號(hào)處理相比，數(shù)字信號(hào)處理的優(yōu)勢(shì)是顯而易見(jiàn)的。例如在語(yǔ)音處理系統(tǒng)里使用模擬濾波技術(shù)，由于模擬技術(shù)存在溫度漂移、元件誤差和老化等問(wèn)題，濾波器的質(zhì)量得不到保證，并且參數(shù)調(diào)整不靈活。而數(shù)字濾波器只是一些數(shù)字處理運(yùn)算，它對(duì)二進(jìn)制數(shù)字進(jìn)行乘、加、減等運(yùn)算，得到的結(jié)果完全可預(yù)測(cè)和可復(fù)制。又如高質(zhì)量數(shù)字音頻和視頻已經(jīng)替代了模擬音頻和視頻。

圖書(shū)封面

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