DSP原理與應(yīng)用

內(nèi)容概要

本書以TI公司的TMS320C54x DSP為例，介紹了DSP的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理，重點介紹了指令系統(tǒng)、匯編語言設(shè)計、仿真集成環(huán)境cCs以及DSP片內(nèi)外設(shè)的原理和應(yīng)用。本書最后介紹了DSP的常用軟件實驗和硬件實訓(xùn)，并給出了詳細(xì)的源程序，便于讀者在實踐中掌握DSP的基本應(yīng)用。本書可作為高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院、高等?？茖W(xué)校的電子、信息和通信類專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的教材，也可供廣大工程技術(shù)人員作為DSP技術(shù)入門的參考書籍。

書籍目錄

第1章  緒論  1.1  數(shù)字信號處理概述  1.2  可編程DSP芯片  1.3  DSP芯片的發(fā)展及應(yīng)用  本章小結(jié)　考題第2章  TMS320C54x硬件系統(tǒng)  2.1  TMS320C54x硬件結(jié)構(gòu)特性    2.1.1  TMS320C54x的硬件結(jié)構(gòu)    2.1.2  TMS320C54x DSP的主要特性  2.2  總線結(jié)構(gòu)  2.3  中央處理單元    2.3.1  累加器A和B    2.3.2  CPU狀態(tài)和控制寄存器  2.4  存儲器和I/O空間    2.4.1  存儲器空間的分配    2.4.2  程序存儲器    2.4.3  數(shù)據(jù)存儲器    2.4.4  I/O存儲器  2.5  硬件復(fù)位操作  2.6  TMS320VC5402引腳及說明  本章小結(jié)  思考題第3章  TMS320C54x指令系統(tǒng)  3.1  尋址方式    3.1.1  立即數(shù)尋址    3.1.2  絕對尋址    3.1.3  累加器尋址    3.1.4  直接尋址    3.1.5  間接尋址    3.1.6  存儲器映射寄存器尋址    3.1.7  堆棧尋址  3.2  指令系統(tǒng)    3.2.1  數(shù)據(jù)傳送指令    3.2.2  算術(shù)運算指令    3.2.3  邏輯運算指令    3.2.4  程序控制指令  本章小結(jié)  思考題第4章  TMS320C54x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  匯編語言源程序格式    4.2.2  鏈接命令文件    4.2.3  匯編語言中的常數(shù)和運算符    4.2.4  堆棧的使用  4.3  匯編語言程序設(shè)計實例    4.3.1  程序的控制與轉(zhuǎn)移    4.3.2  重復(fù)操作    4.3.3  數(shù)據(jù)塊傳送    4.3.4  雙操作數(shù)乘法    4.3.5  長字運算和并行運算    4.3.6  浮點運算  4.4  軟件編程時需注意的幾個問題  本章小結(jié)  思考題第5章  CCS集成開發(fā)軟件  5.1  CCS主要功能  5.2  CCS的安裝和設(shè)置    5.2.1  CCS系統(tǒng)安裝    5.2.2  CCS系統(tǒng)設(shè)置  5.3  CCS的使用    5.3.1  窗口    5.3.2  菜單  5.4  用CCS實現(xiàn)簡單程序開發(fā)    5.4.1  創(chuàng)建新的工程文件    5.4.2  將文件添加到工程中    5.4.3  生成和運行工程文件  5.5  CCS工程文件的調(diào)試    5.5.1  斷點調(diào)試    5.5.2  代碼執(zhí)行時間分析    5.5.3  查看調(diào)試中的信息    5.5.4  CCS對數(shù)據(jù)的文件處理  5.6  CCS的圖形顯示功能  5.7  CCS中的其他問題  本章小結(jié)  思考題第6章  TMS320C54x片內(nèi)外設(shè)  6.1  TMS320C54x中斷系統(tǒng)    6.1.1  中斷概述    6.1.2  中斷寄存器    6.1.3  中斷響應(yīng)過程    6.1.4  重新映射中斷向量地址    6.1.5  中斷服務(wù)程序  6.2  定時器  6.3  時鐘發(fā)生器  6.4  軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器  6.5  可編程分區(qū)轉(zhuǎn)換邏輯  6.6  通用I/O引腳  6.7  主機(jī)接口    6.7.1  HPI-8接口的結(jié)構(gòu)    6.7.2  HPI-8控制寄存器和接口信號    6.7.3  HPI-8與主機(jī)的接口    6.7.4  應(yīng)用舉例  6.8  串行接口    6.8.1  串行接口概述    6.8.2  多通道緩沖串行接口  本章小結(jié)  思考題第7章  DSP實驗與實訓(xùn)  7.1  DSP實驗    7.1.1  循環(huán)操作    7.1.2  雙操作數(shù)乘法    7.1.3  并行運算    7.1.4  小數(shù)運算    7.1.5  長字運算    7.1.6  浮點運算  7.2  DSP實訓(xùn)    7.2.1  中斷與定時器應(yīng)用    7.2.2  高精度音頻A/D與D/A轉(zhuǎn)換  參考程序參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

1.1　數(shù)字信號處理概述數(shù)字信號處理（Digital Signal Processing，DSP）是一門涉及多門學(xué)科并廣泛應(yīng)用于許多科學(xué)和工程領(lǐng)域的新興學(xué)科。數(shù)字信號處理是利用計算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，以數(shù)字的形式對信號進(jìn)行分析、采集、合成、變換、濾波、估算、壓縮等加工處理，以便提取有用的信息并進(jìn)行有效的傳輸與應(yīng)用。與模擬信號處理相比，數(shù)字信號處理具有精確、靈活、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、體積小、易于大規(guī)模集成等優(yōu)點。進(jìn)入21世紀(jì)以后，信息社會已經(jīng)進(jìn)入了數(shù)字化時代，DSP技術(shù)已成為數(shù)字化社會最重要的技術(shù)之一。DSP可以代表數(shù)字信號處理技術(shù)（Digital Signal Processing），也可以代表數(shù)字信號處理器（Digital Signal Processor），其實兩者是不可分割的。前者是理論和計算方法上的技術(shù)，后者是指實現(xiàn)這些技術(shù)的通用或?qū)Ｓ每删幊涛⑻幚砥餍酒ｋS著DSP芯片的快速發(fā)展，其應(yīng)用越來越廣泛，DSP這一英文縮寫已披大家公認(rèn)是數(shù)字信號處理器的代名詞。從理論上講，只要有了算法，任何具有計算能力的設(shè)備都可以用來實現(xiàn)數(shù)字信號處理。但在實際應(yīng)用中，信號處理需要及時完成，要求具有實時性、需要有很強(qiáng)的計算能力和很快的計算速度來完成復(fù)雜算法。數(shù)字信號處理主要有以下幾種實現(xiàn)方法：1.PC機(jī)軟件實現(xiàn)（C語言、MATLAB語言等）主要用于DSP算法的模擬與仿真，驗證算法的正確性和性能。優(yōu)點是靈活方便，缺點是速度較慢。2.PC機(jī)+專用處理機(jī)實現(xiàn)專用性強(qiáng)，應(yīng)用受到很大的限制，不便于系統(tǒng)的獨立運行。3.通用單片機(jī)（51，96系列等）實現(xiàn)適用于簡單的DSP算法，完成一些不太復(fù)雜的數(shù)字信號處理任務(wù)，如數(shù)字控制等。4.專用DSP芯片實現(xiàn)這種芯片將相應(yīng)的信號處理算法（如FFT、數(shù)字濾波、卷積、相關(guān)等算法）在芯片內(nèi)部用硬件實現(xiàn)，無須進(jìn)行編程。處理速度極高，但專用性強(qiáng)，應(yīng)用受到限制。5.通用可編程DSP芯片具有更加適合于數(shù)字信號處理的軟件和硬件資源，可用于復(fù)雜的數(shù)字信號處理算法，特點是靈活、速度快，可實時處理。本課程主要討論數(shù)字信號處理的軟硬件實現(xiàn)方法，即利用數(shù)字信號處理器（DSP芯片），通過配置硬件和編程，實現(xiàn)所要求的數(shù)字信號處理任務(wù)。1.2　可編程DSP芯片1.DSP芯片的特點實時數(shù)字信號處理技術(shù)的核心和標(biāo)志是數(shù)字信號處理器。數(shù)字信號處理有別于普通的科學(xué)計算與分析，它強(qiáng)調(diào)運算處理的實時性，因此DSP除了具備普通微處理器所強(qiáng)調(diào)的高速運算、控制功能外，還針對實時數(shù)字信號進(jìn)行處理，在處理器結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、指令流程上做了很大的改動，其結(jié)構(gòu)特點如下。（1）采用哈佛結(jié)構(gòu)DSP芯片普遍采用數(shù)據(jù)總線和程序總線分離的哈佛結(jié)構(gòu)或改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，比傳統(tǒng)處理器的馮·諾依曼結(jié)構(gòu)有更快的指令執(zhí)行速度。①馮·諾依曼（von Neuman）結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)采用單存儲空間，即程序指令和數(shù)據(jù)共用一個存儲空間，使用單一的地址和數(shù)據(jù)總線，取指令和取操作數(shù)都是通過一條總線分時進(jìn)行的。在進(jìn)行高速運算時，不但不能同時進(jìn)行取指令和取操作數(shù)，而且還會造成數(shù)據(jù)傳輸通道的“瓶頸”現(xiàn)象，其工作速度較慢。②哈佛（Harvard）結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)采用雙存儲器空間，程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開，有各自獨立的程序總線和數(shù)據(jù)總線，可獨立編址和獨立訪問，可對程序和數(shù)據(jù)進(jìn)行獨立傳輸、使取指令操作、指令執(zhí)行操作、數(shù)據(jù)吞吐并行完成，大大地提高了數(shù)據(jù)處理能力和指令的執(zhí)行速度，非常適合于實時的數(shù)字信號處理。③改進(jìn)型的哈佛結(jié)構(gòu)改進(jìn)型的哈佛結(jié)構(gòu)是采用雙存儲空間和數(shù)條總線，即一條程序總線和多條數(shù)據(jù)總線。其特點是：a.允許在程序空間和數(shù)據(jù)空間之間相互傳送數(shù)據(jù)，使這些數(shù)據(jù)可以由算術(shù)運算指令直接調(diào)用，增強(qiáng)了芯片的靈活性。b.提供了存儲指令的高速緩沖器（cache）和相應(yīng)的指令，當(dāng)重復(fù)執(zhí)行這些指令時，只需讀入一次就可連續(xù)使用，不需要再次從程序存儲器中讀出，從而減少了指令執(zhí)行所需要的時間。以上3種結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-1所示。（2）多總線結(jié)構(gòu)多總線結(jié)構(gòu)可以保證在一個機(jī)器周期內(nèi)多次訪問程序空間和數(shù)據(jù)空間。例如TMS320C54x內(nèi)部有1組程序總線PB，3組數(shù)據(jù)總線CB、DB和EB以及相應(yīng)的4條地址總線PAB、CAB、DAB和EAB，可以在一個機(jī)器周期內(nèi)從程序存儲器取1條指令、從數(shù)據(jù)存儲器讀2個操作數(shù)和向數(shù)據(jù)存儲器寫1個操作數(shù)，大大提高了DSP的運行速度。因此，對DSP來說，內(nèi)部總線是個十分重要的資源，總線越多，可以完成的功能就越復(fù)雜。

編輯推薦

　　數(shù)字信號處理器（Digital Signal Processcor，DSP）自20世紀(jì)70年代末問世以來，以其獨特的硬件結(jié)構(gòu)和快速實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理的突出優(yōu)點，發(fā)展十分迅速。并在通信、雷達(dá)、聲吶、語音合成和識別、圖像處理、高速控制、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、家用電器等眾多領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。　　本書以TI公司的定點16位TMS320C54x系列DSP芯片為例，對DSP的原理及應(yīng)用進(jìn)行了介紹。本書突出高等職業(yè)教育的特色，強(qiáng)調(diào)了DSP應(yīng)用技術(shù)的基本概念和方法，側(cè)重于通過練習(xí)達(dá)到學(xué)習(xí)DSP應(yīng)用技術(shù)的目的?！　”緯m合于高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院、高等?？茖W(xué)校的電子、信息和通信類專業(yè)學(xué)生選作DSP教材，也可供廣大工程技術(shù)人員作為DSP技術(shù)入門的參考用書。

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