Blackfin系列DSP原理與系統(tǒng)設(shè)計

前言

信號處理是近年來十分活躍的領(lǐng)域，而以高速數(shù)字信號處理器（DSP）為基礎(chǔ)的處理技術(shù)正在迅速發(fā)展。DSP作為信號處理的基本硬件工具，在雷達(dá)、多媒體、通訊、控制、航天和醫(yī)療等領(lǐng)域扮演重要的作用。所以選擇并掌握一種DSP芯片具有很大的現(xiàn)實意義。作為國際上DSP芯片的主要供應(yīng)商，美國模擬器件公司（簡稱ADI）一直致力于發(fā)展高性價比的產(chǎn)品。其業(yè)務(wù)包括混合信號DSP、通用DSP，以及可靠數(shù)據(jù)服務(wù)、ADSL調(diào)制解調(diào)器、GSM手機(jī)、因特網(wǎng)接入、語音處理和電機(jī)控制等應(yīng)用中的嵌入式DSP處理器。Blackfin系列DSP是ADI公司的基于微信號體系結(jié)構(gòu)的DSP，它具有兩個MAC，集成了大量的外圍設(shè)備和存儲器接口，每秒運(yùn)算速度最高達(dá)到2400MMAC, 非常適用于各種視頻、音頻、通信和控制領(lǐng)域。最先推出的BF53x系列產(chǎn)品在市場上取得了很大的成功，本書的第一版正是以這一系列DSP為主要內(nèi)容。近幾年來, ADI公司根據(jù)市場需求的變化，繼續(xù)推出了Blackfin系列的其他產(chǎn)品如BF52x, BF536(7,8,9),BF54x,BF56x等芯片族。這些芯片無論在架構(gòu)還是外設(shè)接口上都有了較大幅度的更新和完善。本書的推出正是根據(jù)這一新的形勢。相比于第一版，本書在許多內(nèi)容進(jìn)行的擴(kuò)充和更新，例如：詳細(xì)介紹了Blackfin新推出處理器的新特性與新接口, 并大幅調(diào)整了Blackfin系列芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu),外部設(shè)備與產(chǎn)品實例等相關(guān)章節(jié)的介紹。本書共8章。第1章介紹了DSP芯片的基本特點(diǎn)和Blackfin系列DSP的結(jié)構(gòu)、基本性能指標(biāo)。第2章詳細(xì)介紹了Blackfin系列芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)核結(jié)構(gòu)、存儲器組織，總線，程序控制器與指令流水線，中斷的過程與服務(wù)，直接存儲器訪問及各類應(yīng)用。第3章介紹了Blackfin系列DSP的外設(shè)接口，包括外部總線，通用輸入輸出接口，主機(jī)DMA端口，增強(qiáng)型視頻接口，以太網(wǎng)MAC，各類存儲器接口，定時器及其使用，各種串行接口以及特定芯片包含的功能接口。第4章介紹了Blackfin系列芯片的硬件開發(fā)，包括引導(dǎo)模式設(shè)定，鎖相環(huán)配置，動態(tài)電源管理，工作模式設(shè)定與基本硬件設(shè)計原則。第5章介紹了Blackfin系列芯片的指令系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)尋址模式，Blackfin指令系統(tǒng)特點(diǎn)以及各類詳細(xì)的指令介紹。第6章介紹了Blackfin系列芯片的開發(fā)環(huán)境VisualDSP++5.0，包括仿真器，編譯器，匯編器，鏈接器，加載器與VisualDSP++5.0的操作系統(tǒng)內(nèi)核。第7章介紹了軟件編程與優(yōu)化，包括使用的編譯器、處理器的具體命令與設(shè)置，代碼編寫時的優(yōu)化技術(shù)以及VisualDSP++各種庫的使用。第8章介紹了Blackfin系列芯片的軟硬件應(yīng)用實例，包括單片DSP系統(tǒng)設(shè)計實例，多片DSP系統(tǒng)設(shè)計實例，視頻編碼實例，攝像頭圖像處理系統(tǒng)實例。本書的編寫過程中，施樂，張恩偉，湯濤和楊磊磊在收集資料、整理內(nèi)容與文稿校閱方面做出很大貢獻(xiàn)，同時也得到了ADI公司的大力支持。在本書編寫過程中電子工業(yè)出版社竺南直編輯給予了持續(xù)細(xì)致的關(guān)心和幫助。作者在此一并向他們表示衷心的感謝。由于作者水平有限，書中錯誤之處在所難免，懇請廣大讀者給與批評指正。

內(nèi)容概要

　　 Blackfin系列DSP是ADI開發(fā)的高性能定點(diǎn)DSP產(chǎn)品，共分為五大系列數(shù)十種型號，分別面向不同種類的應(yīng)用環(huán)境。Blackfin 系列DSP的片上系統(tǒng)集成了大部分常見的工業(yè)總線與外設(shè)接口。Blackfin系列DSP具有強(qiáng)大的處理能力，豐富的外設(shè)接口與極低的功耗,使其更易滿足各類不同需求。本書主要介紹了采用Blackfin系列DSP開發(fā)時所需掌握的知識與技巧，具體內(nèi)容包括：Blackfin系列芯片的性能、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外設(shè)接口、硬件開發(fā)、指令集、開發(fā)環(huán)境、軟件編程與應(yīng)用實例。

書籍目錄

第1章  數(shù)字信號處理和DSP　1.1  數(shù)字信號處理的發(fā)展　1.2  DSP在數(shù)字信號處理中的應(yīng)用　1.3  DSP芯片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)　1.4  Blackfin系列DSP　　1.4.1  Blackfin系列DSP的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)　　1.4.2  ADSP-BF51x系列芯片　　1.4.3  ADSP-BF52x系列芯片　　1.4.4  ADSP-BF53x系列芯片　　1.4.5  ADSP-BF54x系列芯片　　1.4.6  ADSP-BF561雙核芯片第2章  Blackfin系列DSP的內(nèi)部結(jié)構(gòu)　2.1  內(nèi)核結(jié)構(gòu)　　2.1.1  寄存器組　　2.1.2  算術(shù)邏輯單元（ALU）　　2.1.3  乘法累加器（MAC）　　2.1.4  桶形移位器　2.2  存儲器　　2.2.1  存儲器空間分配　　2.2.2  內(nèi)部存儲器的詳細(xì)介紹　2.3  系統(tǒng)概述　　2.3.1  內(nèi)部總線　　2.3.2  內(nèi)部時鐘　　2.3.3  處理器核心概述　　2.3.4  接口　　2.3.5  系統(tǒng)總線概述　2.4  程序控制器　　2.4.1  概述　　2.4.2  相關(guān)的寄存器　　2.4.3  指令流水線　　2.4.4  程序流的控制　2.5  中斷　　2.5.1  概述　　2.5.2  系統(tǒng)中斷過程　　2.5.3  SIC的寄存器　　2.5.4  CEC的寄存器　　2.5.5  中斷的全局禁止和使能　　2.5.6  事件向量表　　2.5.7  中斷服務(wù)　　2.5.8  中斷的嵌套　　2.5.9  異常處理　2.6  DMA　　2.6.1  DMA控制器　　2.6.2  DMA流程　　2.6.3  DMA寄存器　　2.6.4  二維DMA　　2.6.5  DMA性能優(yōu)化　　2.6.6  DMA軟件管理　　2.6.7  DMA異常中斷條件第3章  Blackfin系列DSP外部設(shè)備　3.1  外部總線　　3.1.1  總線概述　　3.1.2  EBIU仲裁　　3.1.3  出錯檢測　　3.1.4  異步存儲器接口　　3.1.5  SDRAM控制器（SDC）　　3.1.6  DDR SDRAM控制器　3.2  I/O接口　　3.2.1  GPIO接口　　3.2.2  鍵盤接口　3.3  Host DMA接口單元　　3.3.1  Host DMA接口　　3.3.2  HOSTDP的工作模式　　3.3.3  HOSTDP的寄存器　3.4  增強(qiáng)型并行外設(shè)接口（EPPI）　　3.4.1  EPPI的結(jié)構(gòu)　　3.4.2  ITU-656介紹　　3.4.3  EPPI工作模式　　3.4.4  EPPI的特性　　3.4.5  EPPI寄存器　3.5  以太網(wǎng)MAC（EMAC）　　3.5.1  EMAC的接口　　3.5.2  EMAC的配置　　3.5.3  基本EMAC代碼示例　　3.5.4  EMAC的工業(yè)特性　　3.5.5  EMAC寄存器　3.6  存儲器接口　　3.6.1  ATAPI　　3.6.2  NAND Flash　　3.6.3  SDH接口　3.7  定時器　　3.7.1  概述　　3.7.2  通用定時器　　3.7.3  內(nèi)核定時器　　3.7.4 “看門狗”定時器　3.8  串行接口　　3.8.1  SPI　　3.8.2  SPORT接口　　3.8.3  UART接口　　3.8.4  TWI　　3.8.5  USBD模塊　3.9  其他接口簡介　　3.9.1  基于LockBox技術(shù)的安全防護(hù)　　3.9.2  像素合成器（PIXC）　　3.9.3  CAN模塊第4章  Blackfin系列DSP硬件開發(fā)第5章  Blackfin系列DSP指令集第6章  VisualDSP++第7章  軟件編程第8章  應(yīng)用實例

章節(jié)摘錄

插圖：前兩個階段在時間上處在17世紀(jì)到18世紀(jì)離散數(shù)學(xué)誕生到20世紀(jì)60年代之間。第3階段是以1965年Colley和Tukey提出快速傅里葉變換（FFT）算法為標(biāo)志的。這時的DSP技術(shù)主要用于圖像處理、快速數(shù)據(jù)傳輸、生物醫(yī)學(xué)系統(tǒng)等領(lǐng)域。第4階段的時間劃分并不明確，但其重要特點(diǎn)是新理論、新算法不斷涌現(xiàn)，硬件處理水平極大提高，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，數(shù)字信號處理的高速實時應(yīng)用成為研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)；同時，數(shù)字信號處理的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大。從信號的數(shù)字處理技術(shù)的發(fā)展歷程可以看出，數(shù)字信號處理是以眾多學(xué)科為理論基礎(chǔ)的一門新興的交叉學(xué)科，其所涉及的研究范圍是相當(dāng)廣泛的。例如，在數(shù)學(xué)領(lǐng)域，微積分、概率統(tǒng)計、隨機(jī)過程、數(shù)值分析、近世代數(shù)、復(fù)變函數(shù)、線性代數(shù)、泛函分析等都是數(shù)字信號處理的分析工具；網(wǎng)絡(luò)理論、圖論、信號與系統(tǒng)、控制論、通信理論等均是數(shù)字信號處理的理論基礎(chǔ)。在學(xué)科發(fā)展上，數(shù)字信號處理又是現(xiàn)代控制理論（包括最優(yōu)控制、人工智能、模式識別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制）、現(xiàn)代通信理論、故障檢測和診斷理論及現(xiàn)代測量等學(xué)科或技術(shù)的理論基礎(chǔ)。在算法實現(xiàn)上，數(shù)字信號處理技術(shù)和計算機(jī)學(xué)科及微電子技術(shù)密不可分。可以說，數(shù)字信號處理是在許多經(jīng)典理論體系的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，同時又業(yè)已成為一系列新興學(xué)科的理論基礎(chǔ)，并與它們相互交叉，相互促進(jìn)。數(shù)字信號處理理論經(jīng)過30年的發(fā)展已經(jīng)形成了比較完善的理論體系。其主要內(nèi)容包括：（1）信號的采集（A／D技術(shù)、采樣定理、多采樣率、量化噪聲分析等）；（2）離散系統(tǒng)分析（系統(tǒng)的描述、系統(tǒng)的單位采樣響應(yīng)、轉(zhuǎn)移函數(shù)及頻率特性等）；（3）離散信號的分析（時域及頻域分析、多種變換技術(shù)、信號特征的描述等）；（4）信號處理的快速算法（快速傅里葉變換、快速卷積與相關(guān)等）；（5）信號的估值（各種估值理論、相關(guān)函數(shù)與功率譜估計）。

編輯推薦

《Blackfin系列DSP原理與系統(tǒng)設(shè)計(第2版)》特點(diǎn)：內(nèi)容充實，包含了Blackfin系列DSP的各個方面主要知識點(diǎn)突出，敘述內(nèi)容相對完整語言深入淺出，描述圖文并茂

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