DSP芯片的原理與開發(fā)應(yīng)用

前言

．DSP芯片，也稱數(shù)字信號處理器，是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器。DSP芯片的內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開的哈佛結(jié)構(gòu)，具有專門的硬件乘法器，廣泛采用流水線操作，提供特殊的DSP指令，可以用來快速實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。自20世紀(jì)80年代初DSP芯片誕生以來，DSP芯片在近30年時間里得到了飛速的發(fā)展，DSP芯片的性能價格比不斷提高，開發(fā)手段越來越完善，應(yīng)用越來越普及。DSP芯片已經(jīng)在通信與電子系統(tǒng)、信號與信息處理、自動控制、雷達(dá)、軍事、航空航天、醫(yī)療、家用電器等許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。DSP芯片可分為通用型和專用型兩大類。通用型DSP芯片是一種軟件可編程的DSP芯片，適用于各種DSP應(yīng)用場合。專用型DSP芯片則將DSP處理的算法集成到DSP芯片內(nèi)部，一般適用于某些專用的場合。本書主要討論通用型的可編程DSP芯片。目前，DSP芯片的主要供應(yīng)商包括美國的德州儀器公司（11）、AD公司、AT&T公司和Motorola公司等。其中，TI公司的DSP芯片占世界DSP芯片市場近50％，在國內(nèi)也被廣泛地采用。因此，本書主要以TI公司的DSP芯片為例進(jìn)行介紹。本書共14章，可分為5個部分。第一部分是DSP芯片基礎(chǔ)，包括第1、2、3章。第1章概述DSP芯片的發(fā)展、分類、選擇和應(yīng)用；第2章介紹DSP芯片的基本結(jié)構(gòu)和11等公司的DSP芯片的主要特征：第3章介紹DSP的數(shù)值運(yùn)算基礎(chǔ)，包括定點(diǎn)DSP處理中的定標(biāo)、定點(diǎn)和浮點(diǎn)DSP處理的有關(guān)問題。第二部分是軟件開發(fā)基礎(chǔ)，包括第4、5章。第4章比較詳細(xì)地介紹TI公司推出的集成開發(fā)環(huán)境——CCS的基本原理和使用方法；第5章介紹用C語言開發(fā)DSP芯片的方法。

內(nèi)容概要

　　《DSP芯片的原理與開發(fā)應(yīng)用（第4版）》由淺入深、全面系統(tǒng)地介紹了DSP芯片的基本原理、開發(fā)和應(yīng)用。首先介紹了DSP芯片的基本結(jié)構(gòu)和特征，以及定點(diǎn)和浮點(diǎn)DSP處理的運(yùn)算基礎(chǔ)；其次介紹了DSP芯片的開發(fā)工具，重點(diǎn)介紹了目前廣泛應(yīng)用的CCS集成開發(fā)環(huán)境及其使用方法：接著，介紹了基于C語言和匯編語言的開發(fā)方法以及DSP芯片的存儲資源管理，較為詳細(xì)地介紹了DSP系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計方法；最后，通過三個應(yīng)用實(shí)例介紹了定點(diǎn)和浮點(diǎn)DSP芯片的系統(tǒng)開發(fā)過程，并介紹了數(shù)字濾波器和FFT等常用數(shù)字信號處理算法的DSP實(shí)現(xiàn)?！　　禗SP芯片的原理與開發(fā)應(yīng)用（第4版）》的目的是使讀者了解DSP芯片的基本原理和常用DSP芯片的應(yīng)用，熟悉DSP芯片開發(fā)工及使用方法，掌握DSP系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計和應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)方法，具備從事DSP芯片軟硬件設(shè)計和系統(tǒng)開發(fā)的能力。　　《DSP芯片的原理與開發(fā)應(yīng)用（第4版）》的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)清晰、內(nèi)容全面、舉例豐富、實(shí)用性強(qiáng)，可作為電子信息類學(xué)科的研究生和相關(guān)專業(yè)高年級大學(xué)生的教材，也可作為DSP芯片應(yīng)用人員的培訓(xùn)教材，對于從事DSP芯片開發(fā)應(yīng)用的科技人員和高校教師也具較高的參考價值。

書籍目錄

第1章 概述1.1 引言1.2 DSP系統(tǒng)1.2.1 DSP系統(tǒng)的基本構(gòu)成1.2.2 DSP系統(tǒng)的特點(diǎn)1.2.3 DSP系統(tǒng)的設(shè)計1.2.4 DSP系統(tǒng)的開發(fā)1.3 DSP芯片1.3.1 DSP芯片的定義1.3.2 DSP芯片的特點(diǎn)1.3.3 DSP芯片的發(fā)展1.3.4 T1公司的DSP芯片1.3.5 DSP芯片的分類1.3.6 DSP芯片的選擇1.3.7 DSP系統(tǒng)的運(yùn)算量1.3.8 DSP芯片的應(yīng)用1.4 小結(jié)1.5 習(xí)題與思考題第2章 DSP芯片的基本結(jié)構(gòu)和特征2.1 引言2.2 DSP芯片的基本結(jié)構(gòu)2.3 中央處理單元（CPU）2.3.1 算術(shù)邏輯單元（ALU）2.3.2 累加器2.3.3 桶形移位寄存器2.3.4 乘累加單元2.3.5 尋址單元2.4 總線結(jié)構(gòu)和流水線2.5 片內(nèi)存儲器2.6 集成外設(shè)2.6.1 通用的接口2.6.2 定時器2.6.3 主機(jī)接口（HPI）2.6.4 串行口2.6.5 軟件可編程等待狀態(tài)產(chǎn)生器2.7 T1定點(diǎn)DSP芯片2.7.1 早期的定點(diǎn)DSP芯片2.7.2 TMS320C2000系列2.7.3 1MS320C5000系列2.7.4 TMS320C62x／C64x系列2.8 T1浮點(diǎn)DSP芯片2.8.1 TMS320C3x2.8.2 TMS320C67x2.9 其他DSP芯片簡介2.9.1 AD公司的DSP芯片2.9.2 AT&T公司DSP芯片2.9.3 Motorola公司DSP芯片2.10 小結(jié)2.11 習(xí)題與思考題第3章 DSP的數(shù)值運(yùn)算基礎(chǔ)3.1 引言3.2 定點(diǎn)的基本概念3.2.1 數(shù)的定標(biāo)3.2.2 數(shù)的轉(zhuǎn)換3.2.3 溢出保護(hù)3.2.4 符號擴(kuò)展3.2.5 舍入與截尾3.3 定點(diǎn)運(yùn)算實(shí)現(xiàn)的基本原理3.3.1 加法，減法運(yùn)算的C語言定點(diǎn)模擬3.3.2 乘法運(yùn)算的C語言定點(diǎn)模擬3.3.3 除法運(yùn)算的C語言定點(diǎn)模擬3.3.4 程序變量的Q值確定3.3.5 浮點(diǎn)至定點(diǎn)變換的C程序舉例3.4 DSP定點(diǎn)算術(shù)運(yùn)算實(shí)現(xiàn)的基本原理3.4.1 定點(diǎn)乘法3.4.2 定點(diǎn)加法3.4.3 定點(diǎn)除法3.5 非線性運(yùn)算定點(diǎn)實(shí)現(xiàn)方法3.5.1 級數(shù)展開法3.5.2 查表法3.5.3 混合法3.6 浮點(diǎn)數(shù)的表示格式3.6.1 IEEE浮點(diǎn)數(shù)格式3.6.2 TMS320C3x浮點(diǎn)數(shù)格式3.7 基本的浮點(diǎn)運(yùn)算3.7.1 浮點(diǎn)乘法和加減法3.7.2 浮點(diǎn)除法3.8 非線性浮點(diǎn)運(yùn)算的快速實(shí)現(xiàn)3.9 小結(jié)3.10 習(xí)題與思考題第4章 DSP芯片的開發(fā)環(huán)境4.1 引言4.2 軟件開發(fā)4.3 軟件開發(fā)環(huán)境4.3.1 CCS安裝與設(shè)置4.3.2 CCS基本環(huán)境4.3.3 CCS工程開發(fā)實(shí)例4.3.4 DSP／BIOS4.4 硬件開發(fā)4.5 硬件開發(fā)環(huán)境4.6 小結(jié)4.7 習(xí)題與思考題第5章 基于C語言的DSP芯片開發(fā)5.1 引言5.2 CCS支持的C語言5.2.1 變量和常數(shù)5.2.2 函數(shù)5.2.3 預(yù)處理5.3 C語言程序代碼的優(yōu)化5.3.1 c語言程序代碼編譯分析5.3.2 C語言程序的優(yōu)化方法5.4 小結(jié)5.5 題與思考題第6章 DSP芯片的存儲資源管理6.1 引言6.2 DSP芯片的存儲器6.2.1 片內(nèi)存儲器6.2.2 外部擴(kuò)展存儲器6.3 存儲區(qū)的組織6.3.1 程序空間6.3.2 數(shù)據(jù)空間6.3.3 I／O空間6.3.4 存儲器映射寄存器6.3.5 TMS320VC5416的存儲資源6.4 DSP芯片中的代碼存儲結(jié)構(gòu)6.4.1 塊6.4.2 匯編器對塊的處理6.4.3 鏈接器對塊的處理6.4.4 程序重定位6.4.5 COFF文件中的符號6.4.6 COFF格式編程示例6.5 存儲區(qū)分配示例6.5.1 TMS320C2xx鏈接命令文件示例6.5.2 TMS320VC5416鏈接命令文件示例6.6 小結(jié)6.7 習(xí)題與思考題第7章 TMS320C5000DSP芯片的匯編語言7.1 匯編語言源程序格式7.2 匯編源程序中常見符號和偽指令7.3 匯編指令系統(tǒng)7.4 尋址方式7.4.1 數(shù)據(jù)尋址7.4.2 程序?qū)ぶ?.5 小結(jié)7.6 習(xí)題與思考題第8章 基于C和匯編語言混合編程的DSP芯片開發(fā)8.1 引言8.2 基于C和匯編語言的混合編程方法8.2.1 獨(dú)立的C和匯編模塊接口8.2.2 從C程序中訪問匯編程序變量8.2.3 在匯編程序中訪問C程序變量8.2.4 在C程序中直接嵌入?yún)R編語句8.2.5 修改C編譯器的輸出8.3 基于C和匯編語言的混合編程舉例8.3.1 TMS320C3x／C4x混合編程舉例8.3.2 TMS320C2x／C5x混合編程舉例8.3.3 TMS320C54x混合編程舉例8.4 DSP代碼的優(yōu)化8.4.1 C代碼的優(yōu)化8.4.2 匯編代碼的優(yōu)化8.5 小結(jié)8.6 習(xí)題與思考題第9章 DSP芯片集成外設(shè)的開發(fā)9.1 引言9.2 中斷9.2.1 概述9.2.2 DSP中斷資源9.2.3 DSP中斷程序?qū)崿F(xiàn)9.3 DMA9.3.1 DMA數(shù)據(jù)傳輸模式9.3.2 DSP的DMA控制9.3.3 DSP的DMA配置舉例9.4 時序模塊9.4.1 PLL模塊9.4.2 定時模塊9.4.3 等待狀態(tài)發(fā)生器9.5 接口模塊9.5.1 概述9.5.2 多通道緩沖串行口9.5.3 主機(jī)接IEI(LIPI)9.5.4 外部存儲器接IEl(EMIF)9.5.5 通用I／O口9.6 基于CSL，的外設(shè)開發(fā)9.6.1 CSL，概述9.6.2 CSL，程序開發(fā)9.7 小結(jié)9.8 習(xí)題與思考題第10章 DSP脫機(jī)系統(tǒng)設(shè)計10.1 引言10.2 DSP芯片的初始化10.2.1 寄存器初始化10.2.2 中斷矢量表初始化10.2.3 串行口初始化10.3 DSP系統(tǒng)的BOOT設(shè)計10.3.1 TMS320C50的BOOT設(shè)計10.3.2 TMS320C54x的BOOT設(shè)計10.3.3 TMS320C55x的BOOT設(shè)計10.3.4 TMS320C6x的BOOT設(shè)計10.4 小結(jié)10.5 習(xí)題與思考題第11章 DSP硬件系統(tǒng)設(shè)計11.1 引言11.2 DSP系統(tǒng)的基本硬件設(shè)計11.2.1 電源電路11.2.2 復(fù)位電路11.2.3 引腳的電平轉(zhuǎn)換與處理11.2.4 硬件系統(tǒng)的可靠性設(shè)計11.3 DSP典型硬件系統(tǒng)舉例11.3.1 外部存儲器接口設(shè)計11.3.2 模數(shù)接口電路的設(shè)計11.3.3 通信接口的設(shè)計11.3.4 主從式系統(tǒng)的設(shè)計11.4 小結(jié)11.5 習(xí)題與思考題第12章 DSP芯片應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)實(shí)例12.1 引言12.2 一個基于TMS320C203DSP應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)12.2.1 系統(tǒng)簡介12.2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計12.2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計12.2.4 硬件調(diào)試12.2.5 軟件調(diào)試12.2.6 獨(dú)立系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)12.3 一個基于TMS320C31DSP系統(tǒng)的開發(fā)12.3.1 系統(tǒng)簡介12.3.2 系統(tǒng)構(gòu)成12.3.3 系統(tǒng)軟硬件設(shè)計12.3.4 軟硬件調(diào)試12.3.5 獨(dú)立系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)12.4 一個基于TMS320VC5409DSP應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)12.4.1 Q729_A及系統(tǒng)簡介12.4.2 系統(tǒng)構(gòu)成12.4.3 系統(tǒng)軟硬件設(shè)計12.4.4 系統(tǒng)調(diào)試12.4.5 獨(dú)立系統(tǒng)形成12.5 小結(jié)12.6 習(xí)題與思考題第13章 數(shù)字濾波器算法的DSP實(shí)現(xiàn)13.1 引言13.2 FIR濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)13.2.1 FIR濾波器的基本原理和設(shè)計方法13.2.2 FIR濾波器的定點(diǎn)DSP實(shí)現(xiàn)13.2.3 FIR濾波器的浮點(diǎn)DSP實(shí)現(xiàn)13.3 IIR濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)13.3.1 FIR濾波器的基本原理和設(shè)計方法13.3.2 FIR濾波器的定點(diǎn)DSP實(shí)現(xiàn)13.3.3 FIR濾波器的浮點(diǎn)DSP實(shí)現(xiàn)13.4 自適應(yīng)濾波器的DSP實(shí)現(xiàn)13.4.1 自適應(yīng)濾波器的基本原理13.4.2 自適應(yīng)濾波器的TMS320C2xx定點(diǎn)實(shí)現(xiàn)13.4.3 自適應(yīng)濾波器的TMS320C54x定點(diǎn)實(shí)現(xiàn)13.4.4 自適應(yīng)濾波器的TMS320C3x浮點(diǎn)實(shí)現(xiàn)13.5 小結(jié)13.6 習(xí)題與思考題第14章 FFT算法的DSP實(shí)現(xiàn)14.1 引言14.2 FFT的基本原理14.2.1 DFT的基本原理14.2.2 FFT算法的導(dǎo)出14.3 FFT算法的C語言實(shí)現(xiàn)14.4 FFT的定點(diǎn)DSP實(shí)現(xiàn)14.4.1 運(yùn)算溢出及避免方法14.4.2 FFT的TMS320C2xx實(shí)現(xiàn)14.4.3 FFT的TMS320C54x實(shí)現(xiàn)14.5 FFT的浮點(diǎn)DSP實(shí)現(xiàn)14.6 小結(jié)14.7 習(xí)題與思考題附錄A TMS320C54X指令集附錄B TI格式文件轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制文件附錄C 8位u律／16位線性互換的C語言程序附錄D u律到線性變換表附錄E 縮寫詞的英文對照參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 概述1.1 引言數(shù)字信號處理（DSP）是一門涉及多種學(xué)科且又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的學(xué)科。20世紀(jì)60年代以來，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，DSP技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并得到迅速的發(fā)展。目前，DSP技術(shù)已經(jīng)在通信、自動控制、航空航天、軍事、儀器儀表、家用電器等眾多領(lǐng)域里得到越來越廣泛的應(yīng)用，DSP已經(jīng)來到了我們每個人的身邊。DSP是指利用計算機(jī)、微處理器或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，以數(shù)字形式對信號進(jìn)行的采集、變換、濾波、估值、增強(qiáng)、壓縮、識別等處理。DSP是圍繞著DSP的理論、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用等幾個方面發(fā)展起來的。DSP在理論上的發(fā)展推動了DSP應(yīng)用的發(fā)展；反過來，越來越廣泛的DSP應(yīng)用又促進(jìn)了DSP理論的發(fā)展；DSP的實(shí)現(xiàn)則是理論和應(yīng)用之間的橋梁。DSP以眾多學(xué)科的理論為基礎(chǔ)，它所涉及的范圍極其廣泛。例如，數(shù)學(xué)領(lǐng)域的微積分、概率統(tǒng)計、隨機(jī)過程、數(shù)值分析等都是DSP的基本工具，與網(wǎng)絡(luò)理論、信號與系統(tǒng)、控制論、通信理論、故障診斷等也密切相關(guān)。一些新興的學(xué)科，如人工智能、模式識別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，都是與DSP密不可分。因此可以說，DSP把許多經(jīng)典的理論體系作為自己的理論基礎(chǔ)，同時又使自己成為一系列新興學(xué)科的理論基礎(chǔ)。

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《DSP芯片的原理與開發(fā)應(yīng)用(第4版)》由電子工業(yè)出版社出版。

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