DSP技術(shù)原理及應(yīng)用教程

前言

　　數(shù)字信號處理是當(dāng)代發(fā)展最快的信息學(xué)科之一，尤其是在20世紀(jì)末，數(shù)字信號處理理論的逐步成熟和研究內(nèi)容的日益廣泛，超大規(guī)模集成電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，特別是網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化信息市場的巨大需求，使得數(shù)字信號處理理論及其工程實(shí)現(xiàn)得到了廣泛的應(yīng)用?！　?shù)字信號處理器技術(shù)是工程實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)，數(shù)字信號處理器的使用遍及通信、雷達(dá)、聲納、生物醫(yī)學(xué)、機(jī)器人、語音和圖像處理、虛擬現(xiàn)實(shí)及自動控制等領(lǐng)域。在未來數(shù)字化技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中，數(shù)字信號處理器將以其獨(dú)特的數(shù)字信號處理優(yōu)勢得到更加廣泛的應(yīng)用和普及?！　≡谏a(chǎn)數(shù)字信號處理器的全球企業(yè)中，美國得克薩斯州德州儀器（TI）公司生產(chǎn)的數(shù)字信號處理器多年來一直占據(jù)較大的DSP市場份額，并且正在逐年擴(kuò)大。TI公司的TMS320系列DSP一直是全球廣泛使用的數(shù)字信號處理器之一。盡管每個公司的DSP芯片在結(jié)構(gòu)、開發(fā)工具和開發(fā)環(huán)境上有所不同，但概念上是相通的。本書以TI公司的TMS320系列DSP為基礎(chǔ)，詳細(xì)介紹了DSP技術(shù)及其應(yīng)用，并給出了典型應(yīng)用實(shí)例。在TMS320系列DSP中，TMS320C5000系列 DSP中?C54x是目前比較流行的DSP芯片之一，其結(jié)構(gòu)、使用的開發(fā)工具和環(huán)境也具有代表性?！　”緯訲MS320C5000系列 DSP為代表，介紹了數(shù)字信號處理器技術(shù)的基本概念、數(shù)字信號處理器結(jié)構(gòu)以及工程應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)及使用開發(fā)方法，力求使讀者通過本書的學(xué)習(xí)，可以舉一反三，了解和掌握數(shù)字信號處理器技術(shù)及其應(yīng)用。　　全書共分7章。第1章為緒論，介紹了數(shù)字信號處理器技術(shù)的發(fā)展、DSP的特點(diǎn)、種類以及TMS320系列DSP中的C2000、C5000、C6000及C5000+RISC系列的主要性能指標(biāo)、硬件結(jié)構(gòu)及組成。第2章是DSP應(yīng)用設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，詳細(xì)描述了TMS320C54x DSP的結(jié)構(gòu)原理。第3章主要介紹了TMS320C5000系列 DSP應(yīng)用環(huán)境的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和各種硬件接口電路的設(shè)計(jì)。第4章以TMS320C54x為例，介紹了數(shù)字信號處理器的指令及使用，包括尋址方式、匯編語言指令和匯編鏈接偽指令系統(tǒng)以及宏匯編語言。第5章主要介紹TMS320C5000系列 DSP的軟件開發(fā)與設(shè)計(jì)。其中包括軟件開發(fā)過程使用的匯編語言編程方法、C語言編程方法、C語言和匯編語言混合編程的方法及Bootloader方法。第6章是數(shù)字信號處理器的開發(fā)應(yīng)用，主要介紹了片內(nèi)外設(shè)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用方法以及系統(tǒng)應(yīng)用方案和實(shí)例。第7章是DSP處理器的開發(fā)工具及使用環(huán)境，主要介紹了可視化集成開發(fā)環(huán)境中CCS5000的使用。書中附錄給出了?C54x DSP指令系統(tǒng)列表和TMS320系列產(chǎn)品的命名方法。這些都是學(xué)習(xí)與設(shè)計(jì)當(dāng)中可參考使用的。　　全書由劉艷萍主編。第1～第4章及附錄內(nèi)容由劉艷萍編寫，第5～第7章由賈志成、李志軍、王寶珠和劉艷萍共同編寫?！　∮捎谒接邢?，書中難免存在錯誤和疏漏之處，懇請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書介紹了數(shù)字信號處理器技術(shù)的發(fā)展、特點(diǎn)和種類，介紹TMS320系列DSP中的C2000、C5000、C6000及C5000+RISC系列的主要性能指標(biāo)和硬件結(jié)構(gòu)組成。其中圍繞TMS320C54x DSP芯片，詳細(xì)介紹了數(shù)字信號處理器的基本概念、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理、指令系統(tǒng)、系統(tǒng)開發(fā)、各種硬件接口電路設(shè)計(jì)和常用數(shù)據(jù)/信號處理算法的實(shí)現(xiàn)方法，并給出了應(yīng)用實(shí)例。    本書的突出特點(diǎn)是內(nèi)容全面，詳略得當(dāng)，實(shí)用性強(qiáng)，適用于高等院校電類專業(yè)本科生和研究生教材，也可供相關(guān)DSP技術(shù)開發(fā)人員參考。

書籍目錄

第1章 緒論  1.1 數(shù)字信號處理  1.2 數(shù)字信號處理器    1.2.1 DSP芯片的特點(diǎn)    1.2.2 DSP芯片的分類及選擇  1.3 定點(diǎn)DSP的數(shù)據(jù)格式  1.4 DSP芯片的發(fā)展及應(yīng)用    1.4.1 DSP芯片的發(fā)展    1.4.2 DSP芯片的應(yīng)用  1.5 TMS320系列DSP發(fā)展概述      1.5.1 TMS320C2000系列簡介    1.5.2 TMS320C5000系列簡介    1.5.3 TMS320C6000系列簡介    1.5.4 TMS320C5000 DSP+RISC    1.5.5 TI公司的其他DSP芯片簡介    習(xí)題第2章 TMS320C54x的結(jié)構(gòu)原理  2.1 TMS320C54x的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及主要特性    2.1.1 TMS320C54x的內(nèi)部結(jié)構(gòu)    2.1.2 TMS320C54x的主要特性  2.2 總線結(jié)構(gòu)  2.3 存儲系統(tǒng)    2.3.1 存儲器空間    2.3.2 程序存儲器    2.3.3 數(shù)據(jù)存儲器    2.3.4 I/O空間  2.4 中央處理單元(CPU)    2.4.1 CPU狀態(tài)和控制寄存器    2.4.2 算術(shù)邏輯單元（ALU）    2.4.3 累加器A和B    2.4.4 桶形移位器    2.4.5 乘法器/加法器單元    2.4.6 比較、選擇和存儲單元    2.4.7 指數(shù)編碼器    2.4.8 地址發(fā)生器  2.5 片內(nèi)外設(shè)    2.5.1 通用I/O口    2.5.2 定時器    2.5.3 時鐘發(fā)生器    2.5.4 軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器    2.5.5 存儲器組切換邏輯    2.5.6 HPI接口    2.5.7 串行接口    2.5.8 JTAG接口  2.6 中斷系統(tǒng)    2.6.1 中斷系統(tǒng)概述    2.6.2 中斷標(biāo)志寄存器（IFR）及中斷屏蔽寄存器（IMR）    2.6.3 接收應(yīng)答中斷請求及中斷處理    2.6.4 重新映射中斷向量地址  2.7 流水線結(jié)構(gòu)    習(xí)題第3章 TMS320C54x硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)  3.1 TMS320C54x硬件系統(tǒng)組成部分  3.2 TMS320C54x的時鐘及復(fù)位電路設(shè)計(jì)    3.2.1 時鐘電路設(shè)計(jì)    3.2.2 復(fù)位電路設(shè)計(jì)  3.3 供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)  3.4 外部存儲器和I/O擴(kuò)展設(shè)計(jì)    3.4.1 外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲器電路設(shè)計(jì)    3.4.2 外擴(kuò)程序存儲器電路設(shè)計(jì)    3.4.3 I/O(輸入/輸出接口)擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)  3.5 A/D和D/A接口設(shè)計(jì)  3.6 3.3 V和5 V混合邏輯設(shè)計(jì)  3.7 JTAG在線仿真調(diào)試接口電路設(shè)計(jì)第4章 TMS320C54x指令系統(tǒng)  4.1 指令系統(tǒng)概述  4.2 匯編源程序格式    4.2.1 匯編源程序語句格式    4.2.2 匯編語言常量    4.2.3 字符串    4.2.4 符號    4.2.5 表達(dá)式  4.3 匯編語言指令系統(tǒng)    4.3.1 指令系統(tǒng)中的符號和縮寫    4.3.2 指令系統(tǒng)中的記號和運(yùn)算符    4.3.3 指令系統(tǒng)分類  4.4 尋址方式    4.4.1 立即數(shù)尋址    4.4.2 絕對地址尋址    4.4.3 累加器尋址    4.4.4 直接尋址    4.4.5 間接尋址    4.4.6 存儲器映射寄存器尋址    4.4.7 堆棧尋址  4.5 匯編偽指令    4.5.1 段定義偽指令    4.5.2 常數(shù)初始化偽指令    4.5.3 段程序計(jì)數(shù)器定位指令.align    4.5.4 輸出列表格式指令.drlist/.drnolist    4.5.5 引用其他文件的偽指令    4.5.6 條件匯編指令    4.5.7 匯編時的符號定義偽指令    4.5.8 其他方面的匯編偽指令  4.6 宏語言  4.7 鏈接偽指令    習(xí)題第5章 TMS320C54x的軟件開發(fā)與設(shè)計(jì)  5.1 TMS320C54x軟件開發(fā)過程  5.2 匯編語言編程    5.2.1 匯編語言程序的編寫方法    5.2.2 匯編語言程序的編輯、匯編和鏈接過程  5.3 C語言編程    5.3.1 C54xDSP C優(yōu)化編譯器    5.3.2 C語言編程鏈接命令文件的設(shè)計(jì)  5.4 用C語言和匯編語言混合編程  5.5 引導(dǎo)方式設(shè)計(jì)     習(xí)題第6章 TMS320C54x的開發(fā)應(yīng)用  6.1 片上外設(shè)應(yīng)用    6.1.1 定時器/計(jì)數(shù)器編程和應(yīng)用    6.1.2 多緩沖串口（McBSP）的應(yīng)用  6.2 系統(tǒng)應(yīng)用    6.2.1 FIR濾波器的實(shí)現(xiàn)方法    6.2.2 正弦信號發(fā)生器    6.2.3 循環(huán)碼的解碼器與CRC糾錯原理第7章 DSP集成開發(fā)環(huán)境CCS及其使用  7.1 C5000 Code Composer Studio簡介  7.2 CCS安裝及設(shè)置    7.2.1 系統(tǒng)配置要求    7.2.2 安裝CCS    7.2.3 “CCS setup”配置程序  7.3 CCS集成開發(fā)環(huán)境應(yīng)用    7.3.1 概述    7.3.2 CCS的窗口、主菜單和工具條    7.3.3 建立工程文件    7.3.4 編輯源程序    7.3.5 構(gòu)建工程    7.3.6 調(diào)試    7.3.7 斷點(diǎn)設(shè)置    7.3.8 探針斷點(diǎn)    7.3.9 內(nèi)存、寄存器和變量操作    7.3.10 數(shù)據(jù)輸入與結(jié)果分析    7.3.11 評估代碼性能    7.3.12 內(nèi)存映射    7.3.13 通用擴(kuò)展語言GEL  7.4 仿真中斷與I/O端口    7.4.1 用simulator仿真中斷    7.4.2 用simulator仿真I/O口附錄A  TMS320C54x指令表附錄B  TMS320系列產(chǎn)品命名參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章 緒論　　數(shù)字信號處理就是信號的數(shù)字化及數(shù)字處理。這方面的研究始于20世紀(jì)60年代。現(xiàn)在大學(xué)階段學(xué)習(xí)的數(shù)字信號處理課程即講述信號數(shù)字化處理的基本理論、算法和應(yīng)用。數(shù)字信號處理（digital signal processing）又可稱為DSP。由于過去很長時間里受計(jì)算機(jī)集成電路技術(shù)和數(shù)字化器件發(fā)展水平的限制，數(shù)字信號處理理論的實(shí)時應(yīng)用很難實(shí)現(xiàn)。數(shù)字信號處理的學(xué)習(xí)和應(yīng)用只限于理論概念的講授和仿真，所以國內(nèi)學(xué)者常稱為數(shù)字信號處理，而較少用DSP一詞。而最早通用可編程數(shù)字信號處理硬件芯片的英文名就是digital signal processor（數(shù)字信號處理器），有別于digital signal processing（數(shù)字信號處理）。但二者英文簡寫都為DSP?！　‰S著數(shù)字化硬件技術(shù)水平的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理的理論和方法得以在大量實(shí)際應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)。由此DSP一詞逐漸流行起來。人們常用DSP一詞來指通用數(shù)字信號處理器，用數(shù)字信號處理來指信號數(shù)字化處理的理論及方法，用DSP技術(shù)來指和數(shù)字信號處理器有關(guān)的數(shù)字信號處理算法實(shí)現(xiàn)技術(shù)和理論?！　”窘滩闹饕槍?shù)字信號處理器進(jìn)行講解，數(shù)字信號處理只作簡單介紹?！　?.1 數(shù)字信號處理　　1.數(shù)字信號處理概述　　數(shù)字信號處理是利用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，以數(shù)字形式對信號進(jìn)行采集、變換、濾波、估值、增強(qiáng)、壓縮和識別等處理，得到符合需要的信號形式。　　數(shù)字信號處理的實(shí)現(xiàn)方法一般有以下幾種：　?、僭谕ㄓ玫挠?jì)算機(jī)上用軟件實(shí)現(xiàn)該方法速度太慢，適于算法仿真；　?、谠谕ㄓ糜?jì)算機(jī)系統(tǒng)上加上專用的加速處理機(jī)實(shí)現(xiàn) 該方法專用性較強(qiáng)，應(yīng)用受限制，且不便于系統(tǒng)的獨(dú)立運(yùn)行；　?、塾猛ㄓ玫膯纹瑱C(jī)實(shí)現(xiàn) 這種方式多用于一些不太復(fù)雜的數(shù)字信號處理，如簡單的PID控制算法；　　④用通用的可編程DSP芯片實(shí)現(xiàn) 與單片機(jī)相比，DSP芯片具有更加適合于數(shù)字信號處理的軟件及硬件資源，可用于復(fù)雜的數(shù)字信號處理算法。

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