現(xiàn)代DSP技術(shù)及應(yīng)用

前言

　　數(shù)字信號(hào)處理是一種用離散的數(shù)字或符號(hào)序列來(lái)表示信號(hào)，并利用數(shù)字硬件或計(jì)算機(jī)對(duì)這些離散序列進(jìn)行處理的技術(shù)。它利用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ玫臄?shù)字處理設(shè)備，以數(shù)值計(jì)算的方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集、變換、濾波、估值、增強(qiáng)、壓縮和識(shí)別等加工處理。DSP芯片（也稱(chēng)數(shù)字信號(hào)處理器）的出現(xiàn)為數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)提供了廣闊的發(fā)展和應(yīng)用空間，有力地推動(dòng)了數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的應(yīng)用普及。目前，隨著DSP芯片性?xún)r(jià)比的不斷提高，開(kāi)發(fā)平臺(tái)日臻完善，使其在通信、雷達(dá)、航天、醫(yī)療、高速控制、家電、網(wǎng)絡(luò)等眾多領(lǐng)域中得到廣泛而深入的應(yīng)用?！　〗陙?lái)，DSP技術(shù)課程已經(jīng)在許多高等院校開(kāi)設(shè)，且受到日益廣泛的重視。編者結(jié)合日常教學(xué)的實(shí)際需求，針對(duì)目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較為廣泛且實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)資源相對(duì)豐富的TI公司生產(chǎn)的TMS320C54x系列DSP芯片，以詳細(xì)講解DSP工作原理為基礎(chǔ)，給出典型的軟硬件設(shè)計(jì)實(shí)例，提供一定的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，供學(xué)生實(shí)踐，旨在由淺入深地引導(dǎo)學(xué)生了解和掌握相關(guān)設(shè)計(jì)技術(shù)和要求?！　”緯?shū)共10章。第1章主要概述了DSP芯片的特點(diǎn)、分類(lèi)、發(fā)展、應(yīng)用及其系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程，并簡(jiǎn)述了TI公司最新的DSP系列芯片產(chǎn)品。第2章詳細(xì)介紹TMS320C54x系列芯片的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，并有針對(duì)性地介紹了教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)使用的TMS320VC5416芯片的結(jié)構(gòu)及特性。第3章分類(lèi)講述了TMS320C54x的尋址方式和匯編指令系統(tǒng)。第4、5章介紹了TMS320C54x　　軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程和DSP集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。第6章介紹了TMS320C54x的片內(nèi)外設(shè)接口。第7章介紹了典型的TMS320C54x基本系統(tǒng)設(shè)計(jì)。第8、9章以TMS320C54x為例介紹了數(shù)字信號(hào)處理和通信系統(tǒng)中常見(jiàn)的算法和代表性的應(yīng)用。第10章在詳細(xì)介紹CVT?DSP?Ⅱ?qū)嶒?yàn)系統(tǒng)后，按照先易后難、先基本后綜合的順序給出7個(gè)實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)均由“實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、?實(shí)驗(yàn)器材”、“ 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容”、“ 基礎(chǔ)知識(shí)”、“ 實(shí)驗(yàn)步驟及參考程序”和“實(shí)驗(yàn)報(bào)告”組成，供讀者實(shí)踐?！　”緯?shū)作者均為河南工業(yè)大學(xué)具有副教授職稱(chēng)的一線教師，擁有豐富的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。其中，第1、2章由傅洪亮編寫(xiě)，第3章及附錄由王鋒編寫(xiě)，第4、5章由梁義濤編寫(xiě)，第6、8章由樊超編寫(xiě)，第7、9章由楊鐵軍編寫(xiě)，第10章由李嵐編寫(xiě)。在本書(shū)的編寫(xiě)過(guò)程中，得到了魯維揚(yáng)、李旭東、連麗平、李攀、常華、朱遠(yuǎn)坤、李明瑞、侯利龍、魯淑杰、龐蕊等的大力支持和幫助，在此表示衷心的感謝。　　由于作者水平有限，對(duì)于書(shū)中不當(dāng)之處，懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正?！　【幷摺　?011年10月

內(nèi)容概要

　　《21世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材·電子信息：現(xiàn)代DSP技術(shù)及應(yīng)用》以德州儀器（TI）公司的16位定點(diǎn)DSP TMS320C54x和CVT?DSP?Ⅱ?qū)嶒?yàn)系統(tǒng)為例，詳細(xì)描述了DSP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法。首先，緒論部分介紹了DSP的基礎(chǔ)知識(shí)、最新的技術(shù)發(fā)展以及DSP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)概要； 然后詳細(xì)講解了TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)、TMS320C54x的指令系統(tǒng)、　　TMS320C54x的軟件開(kāi)發(fā)和DSP集成開(kāi)發(fā)環(huán)境； 接著討論了TMS320C54x片內(nèi)外設(shè)和TMS320C54x基本系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并介紹了匯編應(yīng)用程序設(shè)計(jì)及語(yǔ)音信號(hào)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)； 最后結(jié)合CVT?DSP?Ⅱ?qū)嶒?yàn)系統(tǒng)，由淺入深地給出7個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，方便讀者更深入地理解和掌握DSP系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言和開(kāi)發(fā)環(huán)境?！　　?1世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材·電子信息：現(xiàn)代DSP技術(shù)及應(yīng)用》可作為高等院校電子信息類(lèi)學(xué)科的研究生和高年級(jí)學(xué)生的教材，也可供從事DSP芯片開(kāi)發(fā)應(yīng)用的廣大工程人員參考。

書(shū)籍目錄

第1章 緒論1.1 引言1.1.1 數(shù)字信號(hào)處理概念簡(jiǎn)介1.1.2 研究數(shù)字信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)技術(shù)的必要性1.1.3 數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)現(xiàn)1.1.4 DSP系統(tǒng)簡(jiǎn)介1.1.5 DSP系統(tǒng)的特點(diǎn)1.2 DSP芯片1.2.1 DSP芯片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.2.2 DSP芯片的分類(lèi)1.2.3 DSP芯片的發(fā)展及趨勢(shì)1.2.4 DSP芯片的應(yīng)用1.3 TI主要DSP芯片概述1.3.1 TIDSP芯片命名規(guī)則1.3.2 DSP芯片系列簡(jiǎn)介1.4 DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)概要1.4.1 DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程1.4.2 DSP芯片的選擇第2章　TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)2.1 TMS320C54x的基本結(jié)構(gòu)及特性2.1.1 TMS320C54x的基本結(jié)構(gòu)2.1.2 TMS320C54x的主要特性2.2 總線結(jié)構(gòu)2.2.1 內(nèi)部總線結(jié)構(gòu)2.2.2 外部總線結(jié)構(gòu)2.3 中央處理單元2.3.1 算術(shù)邏輯運(yùn)算單元（ALU）2.3.2 累加器A和B2.3.3 桶形移位器2.3.4 乘法器/加法器單元（MAC）2.3.5 比較、選擇和存儲(chǔ)單元（CSSU）2.3.6 指數(shù)編碼器（EXP）2.3.7 CPU狀態(tài)和控制寄存器2.4 存儲(chǔ)器和I/O空間2.4.1 存儲(chǔ)器空間2.4.2 程序存儲(chǔ)器2.4.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器2.4.4 I/O存儲(chǔ)空間2.5 TMS320C54x系統(tǒng)控制2.5.1 程序地址的產(chǎn)生2.5.2 流水線2.5.3 中斷2.5.4 系統(tǒng)復(fù)位2.5.5 省電和保持方式2.6 TMS320VC5416的結(jié)構(gòu)、特性與引腳第3章 TMS320C54x的指令系統(tǒng)3.1 指令的表示方法3.1.1 指令中的符號(hào)3.1.2 指令中的運(yùn)算符3.2 尋址方式3.2.1 立即尋址3.2.2 絕對(duì)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(chǔ)器映像寄存器尋址3.2.7 堆棧尋址3.3 指令系統(tǒng)3.3.1 算術(shù)運(yùn)算指令3.3.2 邏輯運(yùn)算指令3.3.3 程序控制指令3.3.4 存儲(chǔ)和裝入指令第4章 TMS320C54x的軟件開(kāi)發(fā)4.1 TMS320C54x軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程4.2 匯編語(yǔ)言程序的編寫(xiě)方法4.2.1 匯編語(yǔ)言源程序舉例4.2.2 匯編語(yǔ)言常量4.2.3 匯編源程序中的字符串4.2.4 匯編源程序中的符號(hào)4.2.5 匯編源程序中的表達(dá)式4.3 匯編偽指令和宏指令4.3.1 匯編偽指令4.3.2 宏及宏的使用4.4 匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)4.4.1 程序的控制與轉(zhuǎn)移4.4.2 數(shù)據(jù)塊傳送程序4.4.3 算術(shù)運(yùn)算類(lèi)程序4.5 公共目標(biāo)文件格式——COFF4.5.1 COFF文件中的段4.5.2 匯編器對(duì)段的處理4.5.3 鏈接器對(duì)段的處理4.6 匯編源程序的編輯、匯編和鏈接過(guò)程第5章 DSP集成開(kāi)發(fā)環(huán)境5.1 CCS集成開(kāi)發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介5.1.1 CCS的安裝及設(shè)置5.1.2 CCS的窗口、菜單和工具條5.2 CCS應(yīng)用舉例5.2.1 應(yīng)用實(shí)例5.2.2 基本應(yīng)用5.2.3 探針和顯示圖形的使用5.3 CCS工程項(xiàng)目的創(chuàng)建與調(diào)試5.3.1 CCS工程項(xiàng)目的管理5.3.2 CCS源文件的管理5.3.3 通用擴(kuò)展語(yǔ)言——GEL5.3.4 程序的運(yùn)行和控制5.3.5 圖形工具的使用5.3.6 數(shù)據(jù)輸入與輸出第6章 TMS320C54x片內(nèi)外設(shè)6.1 DSP片內(nèi)外設(shè)概述6.2 可編程定時(shí)器6.3 串行口6.3.1 串行口概述6.3.2 標(biāo)準(zhǔn)同步串行口（SP）6.3.3 帶緩沖的串行接口（BSP）6.3.4 時(shí)分復(fù)用串行接口（TDM）6.3.5 多通道緩沖串行接口（McBSP）6.4 主機(jī)接口（HPI）6.4.1 HPI與主機(jī)的連接框圖6.4.2 HPI控制寄存器6.4.3 標(biāo)準(zhǔn)8位主機(jī)接口HPI86.4.4 增強(qiáng)的8位HPI（HPI8）6.4.5 應(yīng)用舉例第7章 TMS320C54x基本系統(tǒng)設(shè)計(jì)7.1 硬件設(shè)計(jì)概述7.2 時(shí)鐘電路7.2.1 時(shí)鐘發(fā)生器7.2.2 硬件配置的PLL7.2.3 軟件可編程PLL7.3 復(fù)位電路7.4 電源電路7.4.1 電源電壓及電流要求7.4.2 電源電壓的產(chǎn)生7.4.3 電源解決方案7.4.4 電平轉(zhuǎn)換電路7.5 A/D和D/A接口設(shè)計(jì)7.5.1 A/D接口設(shè)計(jì)7.5.2 D/A接口設(shè)計(jì)7.6 外部存儲(chǔ)器和I/O擴(kuò)展7.6.1 C54x的外部總線結(jié)構(gòu)7.6.2 C54x外部訪問(wèn)等待狀態(tài)的產(chǎn)生7.6.3 外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展7.6.4 TMS320C54xDSP與MPS430微處理器的接口設(shè)計(jì)7.6.5 TMS320C54xDSP與PC并行接口的接口設(shè)計(jì)7.6.6 TMS320C54x與PCI總線的接口設(shè)計(jì)7.7 JTAG在線仿真調(diào)試接口電路設(shè)計(jì)第8章 匯編應(yīng)用程序設(shè)計(jì)8.1 DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟8.2 正弦信號(hào)發(fā)生器8.2.1 信號(hào)產(chǎn)生算法原理8.2.2 正弦波信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)8.3 FIR數(shù)字濾波器8.3.1 FIR濾波器的基本原理和結(jié)構(gòu)8.3.2 FIR濾波器的設(shè)計(jì)方法8.4 快速傅里葉變換（FFT）第9章 語(yǔ)音信號(hào)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)9.1 語(yǔ)音接口芯片TLV320AIC23簡(jiǎn)介9.1.1 引腳介紹9.1.2 控制接口9.1.3 寄存器映射9.1.4 模擬接口9.1.5 數(shù)字音頻接口9.1.6 音頻采樣率9.2 硬件設(shè)計(jì)9.3 軟件設(shè)計(jì)第10章 實(shí)驗(yàn)10.1 實(shí)驗(yàn)箱說(shuō)明書(shū)10.1.1 簡(jiǎn)介10.1.2 實(shí)驗(yàn)箱各單元的結(jié)構(gòu)和功能10.2 實(shí)驗(yàn)1（驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)）：CCS軟件的使用10.3 實(shí)驗(yàn)2（驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)）：基本運(yùn)算（一）10.4 實(shí)驗(yàn)3（驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)）：基本運(yùn)算（二）10.5 實(shí)驗(yàn)4（驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)）：存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)10.6 實(shí)驗(yàn)5（驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)）：FFT變換10.7 實(shí)驗(yàn)6（綜合性實(shí)驗(yàn)）：FIR濾波器設(shè)計(jì)10.8 實(shí)驗(yàn)7（設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)）：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)附錄附錄A TMS320C54x指令系統(tǒng)一覽表（按指令字母順序排列）附錄B 偽指令匯總表參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：插圖：2.數(shù)字信號(hào)處理器數(shù)字信號(hào)處理器也稱(chēng)DSP芯片，是指具有專(zhuān)門(mén)為完成通用數(shù)字信號(hào)處理任務(wù)而優(yōu)化設(shè)計(jì)的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、可編程的高速專(zhuān)用的特殊結(jié)構(gòu)的微處理器。其內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開(kāi)的哈佛結(jié)構(gòu)，具有專(zhuān)門(mén)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(lái)快速實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法。其主要特點(diǎn)是：（1）數(shù)學(xué)運(yùn)算功能強(qiáng)大。（2）資源豐富。（3）高速輸入、輸出以及高速率傳輸數(shù)據(jù)。（4）專(zhuān)門(mén)處理以運(yùn)算為主的實(shí)時(shí)信號(hào)處理任務(wù)。經(jīng)典的數(shù)字信號(hào)處理，如IIR、FIR和FFT的核心是乘加運(yùn)算。數(shù)字信號(hào)處理器設(shè)計(jì)的宗旨是為了更快地完成數(shù)字信號(hào)處理任務(wù)，因此其特點(diǎn)是更適合于乘加運(yùn)算。另外，數(shù)字信號(hào)處理器是可編程的，非常利于程序修改以及產(chǎn)品升級(jí)。1.1.2 研究數(shù)字信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)技術(shù)的必要性在現(xiàn)代社會(huì)，數(shù)字電視、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字電話、數(shù)字視頻、數(shù)字音頻等產(chǎn)品已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。這些數(shù)字產(chǎn)品之所以能夠?qū)崿F(xiàn)更完美的效果，在很大程度上是因?yàn)檫@些產(chǎn)品使用了數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)。目前，數(shù)字信號(hào)處理任務(wù)大多數(shù)都是由DSP來(lái)完成的，DSP技術(shù)已成為人們?nèi)找骊P(guān)注的并得到迅速發(fā)展的前沿技術(shù)。隨著半導(dǎo)體加工技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字化時(shí)代正以不可逆轉(zhuǎn)之勢(shì)充斥著人類(lèi)的許多領(lǐng)域，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)以及DSP芯片已成為不可替代的決定系統(tǒng)性能優(yōu)劣的基礎(chǔ)性元件。比如有的系統(tǒng)要求具有較高性能，如數(shù)碼攝像機(jī)、IP視頻電話、便攜式媒體設(shè)備、機(jī)頂盒、流媒體、監(jiān)視IP攝像機(jī)、視頻基礎(chǔ)設(shè)施、無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施等；有的系統(tǒng)要求低功耗，如生物辨識(shí)、遠(yuǎn)程信息處理、因特網(wǎng)音頻、組網(wǎng)、個(gè)人醫(yī)療設(shè)備、電信高頻無(wú)線電通信和導(dǎo)航系統(tǒng)、無(wú)線調(diào)制解調(diào)器、便攜式消費(fèi)品等；還有的系統(tǒng)要求最優(yōu)化的控制，如數(shù)字電源、嵌入式傳感和測(cè)量、工業(yè)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品等。

編輯推薦

《現(xiàn)代DSP技術(shù)及應(yīng)用》與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)合二為一，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容均已通過(guò)驗(yàn)證，方便教學(xué)和學(xué)習(xí)。內(nèi)容編排由淺入深，利于學(xué)生充分了解和掌握DSP的相關(guān)設(shè)計(jì)技術(shù)。融入最新的TIDSP系列芯片簡(jiǎn)介，有利于讀者全面、直觀地了解相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。附錄按字母順序給出助記符指令表，方便讀者查閱及使用。

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