DSP原理與應用教程

內容概要

　　數(shù)字信號處理器（DSP）是專為數(shù)字信號處理而設計的大規(guī)模集成芯片，是一種高速、實時、可編程的嵌入式微處理器?！禗SP原理與應用教程(普通高等教育十一五規(guī)劃教材)》以TI公司的TMS320C54x系列DSP為例，詳細介紹DSP的硬件結構和軟件設計的特點，包括總線結構、CPU、流水線操作、存儲器映像、片內外圍設備、尋址方式和指令系統(tǒng)等。然后從應用角度出發(fā)，詳細介紹用匯編語言和C語言進行軟件設計的方法。通過實例介紹CCS集成開發(fā)環(huán)境。討論基于TMS320C54x為核心的應用系統(tǒng)的設計，給出典型的DSP硬件設計及接口技術，并對在DSP系統(tǒng)設計中出現(xiàn)的主要問題和解決方法進行討論。最后通過一個綜合應用系統(tǒng)的設計實例，介紹了DSP的開發(fā)設計全過程。
　　張衛(wèi)寧主編的《DSP原理與應用教程(普通高等教育十一五規(guī)劃教材)》可作為電子信息、通信工程、計算機、自動化等專業(yè)高年級本科生和研究生的教材，也可作為自學書籍或供從事DSP開發(fā)應用的工程技術人員參考。

書籍目錄

前言  
第1章  DSP技術概要
  1.1  DSP系統(tǒng)和芯片的結構特點
    1.1.1  DSP系統(tǒng)的基本結構
    1.1.2  DSP芯片的結構特點
  1.2  DSP的發(fā)展概況和趨勢
    1.2.1  DsP的發(fā)展概況  
    1.2.2  DSP的發(fā)展趨勢
  1.3  DSP芯片的分類、性能及其應用
    1.3.1  DSP芯片的分類
    1.3.2  DSP芯片的性能
    1.3.3  DSP芯片的應用
  思考題與習題
第2章  TMS320C54x硬件結構及原理
  2.1  芯片內部結構及特點
  2.2  C54x的內部多總線結構
    2.2.1  程序存儲器操作總線
    2.2.2  數(shù)據(jù)存儲器操作總線
  2.3  C54x的中央處理單元(CPU)  
    2.3.1  累加器和算術邏輯運算單元(ALU)  
    2.3.2  桶形移位器
    2.3.3  乘加器
    2.3.4  比較、選擇和存儲單元
    2.3.5  指數(shù)編碼器
    2.3.6  CPU的狀態(tài)和控制寄存器
  2.4  C54x的存儲器結構
    2.4.1  程序存儲空間
    2.4.2  數(shù)據(jù)存儲空間
    2.4.3  I／O空間
  2.5  復位操作及省電方式
    2.5.1  復位操作
    2.5.2  省電方式
  2.6  中斷系統(tǒng)
    2.6.1  c54x的中斷申請源
    2.6.2  中斷寄存器
    2.6.3  中斷響應及中斷處理過程
  2.7  流水線
    2.7.1  C54x的流水線操作
    2.7.2  C54x流水線操作的幾個典型問題
  2.8  引腳及其功能
  思考題與習題
第3章  匯編語言指令系統(tǒng)
  3.1  C54x匯編語言指令集介紹
    3.1.1  指令系統(tǒng)中的符號、縮寫及操作符
    3.1.2  匯編語言指令舉例
  3.2  尋址方式
    3.2.1  立即尋址
    3.2.2  絕對尋址
    3.2.3  累加器尋址
    3.2.4  直接尋址
    3.2.5  間接尋址
    3.2.6  存儲器映像寄存器尋址
    3.2.7  堆棧尋址
  3.3  C54x系列DSP的指令系統(tǒng)
    3.3.1  數(shù)據(jù)存取指令
    3.3.2  算術運算指令
    3.3.3  邏輯運算指令
    3.3.4  控制程序轉移指令
    3.3.5  重復操作指令
    3.3.6  并行操作指令
  思考題與習題
第4章  匯編語言程序設計
  4.1  C54X的軟件開發(fā)過程
  4.2  COFF
    4.2.1  分段結構
    4.2.2  匯編器對段的建立
    4.2.3  連接器對段的處理
  4.3  匯編器的偽指令
  4.4  C54x匯編語言的有關知識
    4.4.1  匯編語言源程序的格式
    4.4.2  匯編語言中的常數(shù)及字符串
    4.4.3  匯編源程序中的符號
    4.4.4  匯編源程序中的表達式
  4.5  匯編語言程序設計
    4.5.1  DSP基本匯編程序的設計
    4.5.2  DSP的模塊化程序設計及匯編連接過程
    4.5.3  DSP定點算法設計
    4.5.4  流水線沖突及其解決的方法
  思考題與習題
第5章  C54x高級C語言程序設計
  5.1  C54x C語言介紹
    5.1.1  C54x C與ANSI C的相同點
    5.1.2  C54x C與ANSI C的不同點
  5.2  C54x C語言編程
    5.2.1  C54x C語言開發(fā)的存儲器結構
    5.2.2  C54x c語言開發(fā)的函數(shù)及其約定
    5.2.3  c54x C語言中斷處理函數(shù)的實現(xiàn)
    5.2.4  C54x C語言庫函數(shù)調用
  5.3  C54x C代碼優(yōu)化
    5.3.1  產(chǎn)生匯編代碼
    5.3.2  手工匯編優(yōu)化
  思考題與習題
第6章  TMS320C54x軟件開發(fā)環(huán)境CCs  
  6.1  CCS的簡介
  6.2  CCS的組成
    6.2.1  代碼生成工具
    6.2.2  CCS集成開發(fā)環(huán)境
    6.2.3  DSP／BIOS插件介紹
    6.2.4  硬件仿真和實時數(shù)據(jù)交換
    6.2.5  第三方插件
  6.3  CCS集成開發(fā)環(huán)境與Simulator使用方法
    6.3.1  安裝文件夾
    6.3.2  文件擴展名
    6.3.3  環(huán)境變量
    6.3.4  CCS系統(tǒng)配置
  6.4  CCS開發(fā)流程
  6.5  CCS使用舉例
  思考題與習題
第7章  TMs320C54x片內外設及其應用
  7.1  通用I／O引腳(GPIO)  
    7.1.1  XF和BIO引腳
    7.1.2  其他GPIO引腳
  7.2  定時器
    7.2.1  定時器的工作原理
    7.2.2  定時器的編程
  7.3  主機接口HPI
    7.3.1  HPI-8的結構  
    7.3.2  HPI-8與主機的接口
    7.3.3  主機與HPI-8的數(shù)據(jù)傳輸
  7.4  直接存儲器訪問DMA
    7.4.1  DMA的寄存器
    7.4.2  DMA的工作方式
    7.4.3  DMA的中斷
  7.5  多通道緩沖串行口(McBSP)
    7.5.1  McBSP的功能及結構  
    7.5.2  McBSP的控制寄存器
    7.5.3  McBSP的串行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收
    7.5.4  多通道選擇及操作
    7.5.5  可編程時鐘和幀同步信號的產(chǎn)生  
    7.5.6  用McBSP實現(xiàn)SPI操作
  思考題與習題
第8章  數(shù)字信號處理典型算法程序設計
  8.1  卷積運算的DSP實現(xiàn)
    8.1.1  信號的卷積
    8.1.2  離散系統(tǒng)的卷積分析
  8.2  數(shù)字濾波器的DSP實現(xiàn)
    8.2.1  FIR濾波器的結構與設計
    8.2.2  FIR濾波器的DSP實現(xiàn)舉例
  8.3  IIR濾波器的DSP實現(xiàn)
    8.3.1  IIR濾波器的基本原理和設計方法
    8.3.2  IIR濾波器的C54x實現(xiàn)
  8.4  快速傅里葉變換的DSP實現(xiàn)
    8.4.1  FFT算法介紹
    8.4.2  FFT算法在C54x上的實現(xiàn)
  思考題與習題
第9章  TMs320C54x硬件設計及接口技術
  9.1  基于C54x的DSP最小系統(tǒng)設計
    9.1.1  DSP電源電路設計
    9.1.2  DSP復位電路設計
    9.1.3  DSP時鐘電路設計
    9.1.4  JTAG接口電路設計
  9.2  C54x外部總線結構
    9.2.1  C54x的外部總線接口  
    9.2.2  C54x的外部總線訪問  
    9.2.3  外部總線接口的電平轉換技術
  9.3  存儲器擴展
    9.3.1  C54x的外部程序存儲器的擴展
    9.3.2  C54x的外部數(shù)據(jù)存儲器的擴展
    9.3.3  C54x的外部共享存儲器的擴展
  9.4  A／D、D／A與DSP的接口技術  
    9.4.1  TLV320AIC23B芯片簡介
    9.4.2  TLV320AIC23B的控制
    9.4.3  TLV320AIC23B的應用
  9.5  BootloaGler功能的實現(xiàn)
    9.5.1  引導(Boot)順序及引導模式簡介
    9.5.2  引導表格式
    9.5.3  引導表的生成
  9.6  C54x系統(tǒng)設計實例
    9.6.1  DSP系統(tǒng)設計步驟
    9.6.2  語音信號處理概述
    9.6.3  語音編解碼系統(tǒng)的設計
  9.7  DSP系統(tǒng)的調試與抗干擾措施
    9.7.1  DSP系統(tǒng)調試
    9.7.2  DSP系統(tǒng)抗干擾措施
  思考題與習題
參考文獻
附錄A TMS320C54x系列DSP芯片匯總表
附錄B TMS320C54x DSP的寄存器符號、名稱及地址
附錄C TMS320VC5402頭文件

章節(jié)摘錄

　　第1章 DSP技術概要　　隨著計算機、信息技術和大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術已形成一門獨立的學科系統(tǒng)，并且在理論和實現(xiàn)技術兩個方面都獲得了高速的發(fā)展。數(shù)字信號處理是采用數(shù)值計算的方法對信號進行處理的一門學科。它研究的是怎樣對模擬信號進行采樣，將其轉換為數(shù)字序列，然后對其進行變換、濾波、增強、壓縮及識別等加工處理，從而提取有用信息并進行應用的理論和算法。而數(shù)字信號處理器則是一種用于數(shù)字信號處理的可編程微處理器，它的誕生與快速發(fā)展，使各種數(shù)字信號處理算法得以實時實現(xiàn)，為數(shù)字信號處理的研究和應用打開了新局面，提供了低成本的實際工作環(huán)境和應用平臺，推動了新的理論和應用領域的發(fā)展。目前，DSP技術在通信、航空、航天、雷達、工業(yè)控制、醫(yī)療、網(wǎng)絡及家用電器等各個領域都得到了廣泛應用?！　?.1 DSP系統(tǒng)和芯片的結構特點　　數(shù)字信號處理圍繞著理論、實現(xiàn)和應用這三個方面得到了迅速發(fā)展。在理論上，數(shù)字信號處理是把經(jīng)典理論（如數(shù)學、信號與系統(tǒng)分析等）作為基礎，將快速算法和各類濾波技術等應用于各個研究領域，包括圖像處理、語音處理和音頻處理、信息的編解碼、信號的調制和解調、移動通信及各種智能控制等。在實現(xiàn)上是將信號處理的理論應用于某一具體的任務中。一般根據(jù)任務的不同可分為軟件實現(xiàn)和硬件實現(xiàn)，軟件實現(xiàn)是指在通用的計算機上用軟件來仿真和研究某個算法，這種方法速度較慢，無法實時實現(xiàn)；硬件實現(xiàn)是指采用專用DSP芯片、通用DSP芯片或者其他微處理器構成的應用系統(tǒng)去高速實時地完成數(shù)字信號處理的任務?！　?.1.1 DSP系統(tǒng)的基本結構　　DSP系統(tǒng)的基本結構如圖1—1所示。通過傳感器將非電物理量轉換為模擬電信號。預處理一般包括放大器和濾波器兩部分，信號經(jīng)過放大器的放大變?yōu)榫哂幸欢ǚ档哪M輸入信號，而濾波器（低通或帶通）的作用則是濾除輸入模擬信號中的無用頻率成分和噪聲，避免采樣后發(fā)生頻譜混疊失真。A／D轉換器的任務是在滿足奈奎斯特采樣定理的條件下，將模擬信號轉換為數(shù)字信號。　　……

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