現(xiàn)代DSP技術及應用

前言

　　數(shù)字信號處理是一種用離散的數(shù)字或符號序列來表示信號，并利用數(shù)字硬件或計算機對這些離散序列進行處理的技術。它利用計算機或?qū)Ｓ玫臄?shù)字處理設備，以數(shù)值計算的方法對信號進行采集、變換、濾波、估值、增強、壓縮和識別等加工處理。DSP芯片（也稱數(shù)字信號處理器）的出現(xiàn)為數(shù)字信號處理技術提供了廣闊的發(fā)展和應用空間，有力地推動了數(shù)字信號處理技術的應用普及。目前，隨著DSP芯片性價比的不斷提高，開發(fā)平臺日臻完善，使其在通信、雷達、航天、醫(yī)療、高速控制、家電、網(wǎng)絡等眾多領域中得到廣泛而深入的應用?！　〗陙?，DSP技術課程已經(jīng)在許多高等院校開設，且受到日益廣泛的重視。編者結(jié)合日常教學的實際需求，針對目前國內(nèi)應用較為廣泛且實驗系統(tǒng)資源相對豐富的TI公司生產(chǎn)的TMS320C54x系列DSP芯片，以詳細講解DSP工作原理為基礎，給出典型的軟硬件設計實例，提供一定的實驗設計，供學生實踐，旨在由淺入深地引導學生了解和掌握相關設計技術和要求?！　”緯?0章。第1章主要概述了DSP芯片的特點、分類、發(fā)展、應用及其系統(tǒng)設計過程，并簡述了TI公司最新的DSP系列芯片產(chǎn)品。第2章詳細介紹TMS320C54x系列芯片的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，并有針對性地介紹了教學實驗系統(tǒng)使用的TMS320VC5416芯片的結(jié)構(gòu)及特性。第3章分類講述了TMS320C54x的尋址方式和匯編指令系統(tǒng)。第4、5章介紹了TMS320C54x　　軟件開發(fā)過程和DSP集成開發(fā)環(huán)境。第6章介紹了TMS320C54x的片內(nèi)外設接口。第7章介紹了典型的TMS320C54x基本系統(tǒng)設計。第8、9章以TMS320C54x為例介紹了數(shù)字信號處理和通信系統(tǒng)中常見的算法和代表性的應用。第10章在詳細介紹CVT?DSP?Ⅱ?qū)嶒炏到y(tǒng)后，按照先易后難、先基本后綜合的順序給出7個實驗，每個實驗均由“實驗目的”、“ 實驗器材”、“ 實驗內(nèi)容”、“ 基礎知識”、“ 實驗步驟及參考程序”和“實驗報告”組成，供讀者實踐?！　”緯髡呔鶠楹幽瞎I(yè)大學具有副教授職稱的一線教師，擁有豐富的教學實踐經(jīng)驗。其中，第1、2章由傅洪亮編寫，第3章及附錄由王鋒編寫，第4、5章由梁義濤編寫，第6、8章由樊超編寫，第7、9章由楊鐵軍編寫，第10章由李嵐編寫。在本書的編寫過程中，得到了魯維揚、李旭東、連麗平、李攀、常華、朱遠坤、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，對于書中不當之處，懇請廣大讀者批評指正?！　【幷摺　?011年10月

內(nèi)容概要

　　《21世紀高等學校規(guī)劃教材·電子信息：現(xiàn)代DSP技術及應用》以德州儀器（TI）公司的16位定點DSP TMS320C54x和CVT?DSP?Ⅱ?qū)嶒炏到y(tǒng)為例，詳細描述了DSP系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)方法。首先，緒論部分介紹了DSP的基礎知識、最新的技術發(fā)展以及DSP系統(tǒng)的設計概要； 然后詳細講解了TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)、TMS320C54x的指令系統(tǒng)、　　TMS320C54x的軟件開發(fā)和DSP集成開發(fā)環(huán)境； 接著討論了TMS320C54x片內(nèi)外設和TMS320C54x基本系統(tǒng)設計，并介紹了匯編應用程序設計及語音信號采集系統(tǒng)設計； 最后結(jié)合CVT?DSP?Ⅱ?qū)嶒炏到y(tǒng)，由淺入深地給出7個完整的實驗設計，方便讀者更深入地理解和掌握DSP系統(tǒng)的開發(fā)語言和開發(fā)環(huán)境?！　　?1世紀高等學校規(guī)劃教材·電子信息：現(xiàn)代DSP技術及應用》可作為高等院校電子信息類學科的研究生和高年級學生的教材，也可供從事DSP芯片開發(fā)應用的廣大工程人員參考。

書籍目錄

第1章 緒論1.1 引言1.1.1 數(shù)字信號處理概念簡介1.1.2 研究數(shù)字信號處理實現(xiàn)技術的必要性1.1.3 數(shù)字信號處理的實現(xiàn)1.1.4 DSP系統(tǒng)簡介1.1.5 DSP系統(tǒng)的特點1.2 DSP芯片1.2.1 DSP芯片的結(jié)構(gòu)特點1.2.2 DSP芯片的分類1.2.3 DSP芯片的發(fā)展及趨勢1.2.4 DSP芯片的應用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芯片系列簡介1.4 DSP系統(tǒng)設計概要1.4.1 DSP系統(tǒng)設計過程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 算術邏輯運算單元（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 存儲器和I/O空間2.4.1 存儲器空間2.4.2 程序存儲器2.4.3 數(shù)據(jù)存儲器2.4.4 I/O存儲空間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3.1.2 指令中的運算符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 指令系統(tǒng)3.3.1 算術運算指令3.3.2 邏輯運算指令3.3.3 程序控制指令3.3.4 存儲和裝入指令第4章 TMS320C54x的軟件開發(fā)4.1 TMS320C54x軟件開發(fā)過程4.2 匯編語言程序的編寫方法4.2.1 匯編語言源程序舉例4.2.2 匯編語言常量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4.2.5 匯編源程序中的表達式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 匯編語言程序設計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 算術運算類程序4.5 公共目標文件格式——COFF4.5.1 COFF文件中的段4.5.2 匯編器對段的處理4.5.3 鏈接器對段的處理4.6 匯編源程序的編輯、匯編和鏈接過程第5章 DSP集成開發(fā)環(huán)境5.1 CCS集成開發(fā)環(huán)境簡介5.1.1 CCS的安裝及設置5.1.2 CCS的窗口、菜單和工具條5.2 CCS應用舉例5.2.1 應用實例5.2.2 基本應用5.2.3 探針和顯示圖形的使用5.3 CCS工程項目的創(chuàng)建與調(diào)試5.3.1 CCS工程項目的管理5.3.2 CCS源文件的管理5.3.3 通用擴展語言——GEL5.3.4 程序的運行和控制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6.1 DSP片內(nèi)外設概述6.2 可編程定時器6.3 串行口6.3.1 串行口概述6.3.2 標準同步串行口（SP）6.3.3 帶緩沖的串行接口（BSP）6.3.4 時分復用串行接口（TDM）6.3.5 多通道緩沖串行接口（McBSP）6.4 主機接口（HPI）6.4.1 HPI與主機的連接框圖6.4.2 HPI控制寄存器6.4.3 標準8位主機接口HPI86.4.4 增強的8位HPI（HPI8）6.4.5 應用舉例第7章 TMS320C54x基本系統(tǒng)設計7.1 硬件設計概述7.2 時鐘電路7.2.1 時鐘發(fā)生器7.2.2 硬件配置的PLL7.2.3 軟件可編程PLL7.3 復位電路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接口設計7.5.1 A/D接口設計7.5.2 D/A接口設計7.6 外部存儲器和I/O擴展7.6.1 C54x的外部總線結(jié)構(gòu)7.6.2 C54x外部訪問等待狀態(tài)的產(chǎn)生7.6.3 外部存儲器的擴展7.6.4 TMS320C54xDSP與MPS430微處理器的接口設計7.6.5 TMS320C54xDSP與PC并行接口的接口設計7.6.6 TMS320C54x與PCI總線的接口設計7.7 JTAG在線仿真調(diào)試接口電路設計第8章 匯編應用程序設計8.1 DSP應用系統(tǒng)設計的基本步驟8.2 正弦信號發(fā)生器8.2.1 信號產(chǎn)生算法原理8.2.2 正弦波信號發(fā)生器的設計與實現(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濾波器的設計方法8.4 快速傅里葉變換（FFT）第9章 語音信號采集系統(tǒng)設計9.1 語音接口芯片TLV320AIC23簡介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 硬件設計9.3 軟件設計第10章 實驗10.1 實驗箱說明書10.1.1 簡介10.1.2 實驗箱各單元的結(jié)構(gòu)和功能10.2 實驗1（驗證性實驗）：CCS軟件的使用10.3 實驗2（驗證性實驗）：基本運算（一）10.4 實驗3（驗證性實驗）：基本運算（二）10.5 實驗4（驗證性實驗）：存儲器實驗10.6 實驗5（驗證性實驗）：FFT變換10.7 實驗6（綜合性實驗）：FIR濾波器設計10.8 實驗7（設計性實驗）：步進電動機驅(qū)動附錄附錄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

章節(jié)摘錄

版權頁：插圖：2.數(shù)字信號處理器數(shù)字信號處理器也稱DSP芯片，是指具有專門為完成通用數(shù)字信號處理任務而優(yōu)化設計的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、可編程的高速專用的特殊結(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，可以用來快速實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。其主要特點是：（1）數(shù)學運算功能強大。（2）資源豐富。（3）高速輸入、輸出以及高速率傳輸數(shù)據(jù)。（4）專門處理以運算為主的實時信號處理任務。經(jīng)典的數(shù)字信號處理，如IIR、FIR和FFT的核心是乘加運算。數(shù)字信號處理器設計的宗旨是為了更快地完成數(shù)字信號處理任務，因此其特點是更適合于乘加運算。另外，數(shù)字信號處理器是可編程的，非常利于程序修改以及產(chǎn)品升級。1.1.2 研究數(shù)字信號處理實現(xiàn)技術的必要性在現(xiàn)代社會，數(shù)字電視、數(shù)碼相機、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，在很大程度上是因為這些產(chǎn)品使用了數(shù)字信號處理技術。目前，數(shù)字信號處理任務大多數(shù)都是由DSP來完成的，DSP技術已成為人們?nèi)找骊P注的并得到迅速發(fā)展的前沿技術。隨著半導體加工技術的不斷發(fā)展，數(shù)字化時代正以不可逆轉(zhuǎn)之勢充斥著人類的許多領域，數(shù)字信號處理技術以及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、IP視頻電話、便攜式媒體設備、機頂盒、流媒體、監(jiān)視IP攝像機、視頻基礎設施、無線基礎設施等；有的系統(tǒng)要求低功耗，如生物辨識、遠程信息處理、因特網(wǎng)音頻、組網(wǎng)、個人醫(yī)療設備、電信高頻無線電通信和導航系統(tǒng)、無線調(diào)制解調(diào)器、便攜式消費品等；還有的系統(tǒng)要求最優(yōu)化的控制，如數(shù)字電源、嵌入式傳感和測量、工業(yè)驅(qū)動產(chǎn)品等。

編輯推薦

《現(xiàn)代DSP技術及應用》與實驗指導合二為一，實驗內(nèi)容均已通過驗證，方便教學和學習。內(nèi)容編排由淺入深，利于學生充分了解和掌握DSP的相關設計技術。融入最新的TIDSP系列芯片簡介，有利于讀者全面、直觀地了解相關技術的發(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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