(第一次课)DSP入门

现代数字信号处理-----DSP技术什么是DSPDSP处理器数字信号处理技术（DigitalSignalProcessing,DSP）：用数学方法对数字信号进行处理，处理包括变化或提取相应的信息经典的数字信号处理方法：时域：信号滤波FIR、IIR频域：频谱分析FFT数字信号处理的特点：ΣAi×Xi高速实时数字信号处理器（DigitalSignalProcessor）：用于实时完成数字信号处理的微处理器。DSP：特指数字信号处理器DSP与MCU硬件结构比较多总线：片内多条数据、地址和控制总线流水线执行：多个控制和运算部件并行工作硬件乘法器特殊指令：MAC（乘累加指令，单周期同时完成乘法和加法运算）RPTS和RPTB（硬件判断循环边界条件，避免破坏流水线）特殊寻址方式：位倒序寻址（实现FFT快速倒序）循环寻址特殊片上外设：软件插等待电路（便于与慢速设备接口）数字锁相电路PLL（有利系统稳定）丰富片上存储器类型：RAM、ROM、Flash等丰富片上外围电路：定时器、异步串口、同步串口、DMA控制器、HPI接口、A/D和通用I/O口等1982年，TI推出第一代DSP芯片TMS320C105MIPS(MillionInstructionsPerSecond)4KRAM3微米工艺55000个晶体管汇编语言今天TMS320C64551GHz8000MIPS2MBL2Cache硬件协处理器65纳米C/C++、MatLab产品开发关注？DSPTMS320性能功耗价格25年，DSP性能提升2000倍198219911997200320075MIPS8000MIPS9600MIPS1600MIPS100MIPS功耗大幅降低不断挑战更高性价比德州仪器（TI）的三大DSP系列TMS320C2000™数字控制TMS320C5000™消费、便携类TMS320C6000™通信基站、数字图像处理控制优化低功耗高性能硬盘&采暖、通风空调电机控制家用电器变频电源控制手机便携式电子产品生物识别电信和VoIP无线基站视频流、视频会议视频安防／监控医疗成像OpticalNetworkingControloflaserdiodeTVscreenDeflectionofelectronbeamforsmallangleandsharpcornerTVscreenAutomotive–EPS(electricpowersteeringsystem)BatteryoperatedprecisionforsteeringPrinterPrintheadcontrolPaperpathmotorcontrolDigitalPowerSupplyProvidescontrol,sensing,PFC,andotherfunctions“Segway”ManynewcoolApplicationtocomeTirePressureLowcostpressuresensingbasedontirerotationspeedmeasurementC2000系列DSP应用领域C2000系列DSP子系列C24x：16位定点DSP、20MIPS代表器件：TMS320F240LF240x：16位定点DSP、40MIPS代表器件：TMS320LF2407F28x：32位定点DSP、150MIPS代表器件：TMS320F2801、TMS320F2812F283x：32位浮点DSP、150MFLOPS代表器件：TMS320F28335C2000系列DSPF2812/11/10内部结构MemoryBus128KwFlash+2KwOTP4KwBootROM18KwRAMCodesecurityXINTF32-bitRegisterFileReal-TimeJTAG32-bitTimers(3)150MIPsC28xTM32-bitDSP32x32-bitMultiplierRMWAtomicALUInterruptManagementEventMgrAEventMgrB12-BitADCWatchdogGPIOMcBSPCAN2.0BSCI-UARTASCI-UARTBSPIPeripheralBus从片内RAM和Flash存储器上快速执行程序100-120MIPS（采用Flash加速技术）150MIPS（关键的代码在片上RAM中执行）存储器子系统事件管理器超高速12-位ADC12.5MSPS采样率双采样／保持器，可以同时采样自动通道排序器，无需CPU干预最多1次转换16通道控制口多个标准通信口，简化与其他器件的接口CommunicationsPorts150MIPS（每秒执行1.5亿条指令）单周期完成一条32x32-位MAC(或2条16x16-位MAC)极快的中断响应单周期完成读-修改-写操作与F24x/LF240x源代码兼容高性能CPU(C28xTM内核)TMS320F2812与LF2407的比较内核由16位变为32位，速度由40MHZ增加到了150MHZ片内SRAM由2.5K增加到18K，FLASH由32K增加到128KADC精度由10位增加到12位，速度由2M增加到12.5M增加了一个SCI，一个McBSPTI提供较多的相关的行业应用的LIB库文件，尤其是电机方面的，可以加快客户的开发速度。通用IO。TMS320LF2407与TMS320LF2812的管脚里面基本上除了ADC、电源、JTAG，其他接口都可以设置成GPIO，如PWM，CAP，QEP，CAN，SCI，SPI等，客户可以灵活配置。F280x的内部结构32位DSP内核100MIPS性能单周期32x32MAC超快中断响应控制外设控制外设多达5个三相逆变器多达16个独立PWM通道多达4个增强型捕获单元高达2个增强型QEP单元(正交解码单元)增强型计时器单元TMS320F280x32-位寄存器文件实时JTAG32位计时器(3)C28xTM32-位DSP32x32-位乘法器RMW原子ALU中断管理存储总线32-256KB存储器自引导只读存储器12-36KBRAM代码安全性ADC看门狗GPIO高达4xSPI达到双通道CAN高达2xSCII²C外设总线eQEPeCAPePWM计时器存储器存储器:32KB–256KBRAM:12KB–36KB自引导只读存储器:高达64KBCPU：TMS320F28335ProcessorPerformance300MFLOPSat150MHzSingle-cycle32-bitMAC6-channelDMAsupportforEMIF,ADC,McBSPMemory512KBflashand68KBRAMConfigurable16-or32-bitEMIFControlPeripheralsPWMoutputsinterfacesforthree3-phasemotors6High-resolutionPWMoutputsHighest-speedon-chipADCCommunicationsPortsEachMcBSPconfigurableasSPICAN2.0bwith32mailboxesI2Cat400KbpsDevelopmentToolsSEED-DEC28335+SEED-XDSusb2.0CodeComposerStudio™IDEV3.3SoftwarelibrariesTMS320F28335Real-TimeJTAG32-bitTimers(3)C28xTM32-bitDSC32x32-bitMultiplierRMWAtomicALUInterruptManagementMemoryBusCodesecurity12-bitADCSPI2CAN3SCI2McBSP512KBFlash68KBRAM6CAP12PWM(6HRPWM)DMA32-bitFloating-PointUnit88GPIOI²CBootROM16/32-bitEMIF2QEPPeripheralBusF2833x性能提升50%F28xF283xxF28xF283xxF28xF283xx050100150200250300350400AveragePerformanceRatio(MHz)数学函数（2.45倍）控制算法(1.57倍)DSP性能(1.38倍)367MHz236MHz207MHz•同样150Mhz主频，F28335比F2812性能至少提升50%！C2000系列RoadmapC242F241LC2404ALF2401ALC2402AF240F243LC2406ALF2402ALF2403ALF2406ALF2407AF2810128-LQFPF2811128-LQFPF2812176-LQFP179-u*BGAHigh-endF28xderivativesF2801100pinF2806100pinF2808100pinC2810128-LQFPC2811128-LQFPC2812176-LQFP179-u*BGAR2811128-LQFPR2812176-LQFP179-u*BGAMulti-Function,Appliance&ConsumerControlHigh-PrecisionUni-processorControlforApplicationsfromIndustrialDrivestoAutomotiveFutureofControl:ImprovedIndustrialDriveUnderdevelopment:-HigherqualityofMIPS-NewperipheralintegrationCostoptimizedC28xderivativesLC2403APrice&ControlPerformanceC5000系列DSP的应用TIDSPsin60%ofalldigitalcellphonesTIDSPschosenby8oftop10internetconsumerelectronicmanufacturersTIDSPschosenby7oftop8digitalstillcameramanufacturersTIDSPsin80%ofIPphonedesignsTIhas80%ofVoIPGatewaymarketTIDSPsusedin8ofthetop10wirelessinfrastructuresC5000系列DSP子系列C54x：16位定点DSP、100～160MIPS代表器件：TMS320VC5402、VC5409、VC5410、VC5416C55x：16位定点DSP、400MIPS代表器件：TMS320VC5510、VC5509、VC5502C55x＋ARM9：OMAP平台：OpenMultimediaApplicationsPlatform代表器件：OMAP5910C5000系列DSPRoadmapC5502400MIPSC5509288-400MIPSC5510320-400MIPSC55xTMDSPPowerEfficiency/SystemDensityFeatureIntegrationC5470C54xTM+ARM7C5471C54xTM+ARM7OMAPTMOMAP5910C5420200MIPSC5421200MIPSC5441532MIPSC55xTMMulticoreSoftwareCompatibleC5407120MIPSC540150MIPSC5402100-160MIPSC540980-160MIPSC5410100-160MIPSC5416120-160MIPSOver500MillionShippedC54xTMDSPWorld’sMostPopularDSP$5BillioninDesign-ins