2024年5月17日发(作者：拓跋元化)
第1章DSP及其应用概述
第1章DSP及其应用概述
1.1 什么是DSP
1.2 DSP分类及应用
1.3 DSP系统的开发过程
习题
第1章DSP及其应用概述
美国TI公司从20世纪80年代初推出了第一款数字信号处理
器TMS32010后，由此引发了一场"数字信号处理"革命。我们现
在所说的DSP实际是指“数字信号处理器”，它是一种特别适合于
进行数字信号处理的微处理器。它强调运算处理的实时性，因
此除了具备普通微处理器所强调的高速运算和控制功能外，主
要针对实时数字信号处理，在处理器结构、指令系统和数据流
程上做了大的改动。其特点如下：
(1) DSP芯片采用了数据总线和程序总线分离的哈佛结构及
改进的哈佛结构，因此比传统处理器的冯·诺依曼结构具有更高
的指令执行速度。
第1章DSP及其应用概述
(5) 配有中断处理器和定时控制器，可以方便地构成一个小
规模系统。
(6) 具有软、硬件等待功能，能与各种存取速度的存储器接
口。
(7) 针对滤波、相关和矩阵运算等需要大量乘法累加运算的
特点，DSP芯片大多配有独立的乘法器和加法器，使得在同一
时钟周期内可以完成乘、累加两个运算。
(8) 低功耗，DSP一般为0.5～4 W，而采用低功耗技术的
DSP芯片只有0.1 W，可用电池供电。
第1章DSP及其应用概述
1.1 什么是DSP
DSP从字面上来说即为“数字信号处理(DSP，Digital Signal
Processing)”，也就是说将现实世界的模拟信号转换成数字信号，
再用数学的方法来处理此数字信号，得到相应的结果。经典的
数字信号处理有时域的信号滤波(如IIR、FIR)和频域的频谱分析
(如FFT)。IIR、FIR和FFT归根结底为ΣAi×Xi，即乘加运算。
“数字信号处理”的关键在于研发一种处理器，对这种处理器从
结构上进行优化，使其更适合于乘加运算，从而高速实现IIR、
FIR和FFT等数字信号处理。
第1章DSP及其应用概述
(2) DSP芯片大多采用流水技术，即每条指令都由片内多个
功能单元分别完成取指、译码、取数和执行等多个步骤，从而
在不提高时钟频率的条件下减少了每条指令的执行时间。
(3) 片内有多条总线可以同时进行取指令和多个数据存取操
作，并且有辅助寄存器用于寻址，它们可以在寻址访问前或访
问后自动修改内容，以指向下一个要访问的地址。
(4) DSP芯片大多带有DMA通道控制器和串行通信口等，配
合片内总线结构，数据块传送速度会大大提高。
第1章DSP及其应用概述
正是DSP芯片的这些特点，使其运算速度要比通用微处理
器(MPU)高。例如FIR滤波器的实现，每输入一个数据，对应每
阶滤波器系数需要一次乘、一次加、一次取指和两次取数，有
时还需要专门的数据移位操作。DSP芯片可以单周期完成乘加
并行操作，以及3～4次数据存取操作，而普通MPU至少需要4
个指令周期。因此，在相同的指令周期和片内指令缓存条件下，
DSP运算程度是普通MPU运算速度的4倍以上。
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第1章DSP及其应用概述
1.2 DSP分类及应用
世界上主要DSP芯片供应商有TI公司、Motorola公司、NEC
公司、AT&T公司(现在的LUCENT公司)和AD公司等。其中TI公
司是世界上最大的DSP芯片供应商，是全球数字信号处理技术的
领导者。
按照DSP的用途来分，可分为通用型DSP芯片和专用型DSP
芯片。通用型DSP芯片适合普通的DSP应用，如TI公司的一系列
DSP芯片属于通用型DSP芯片。专用DSP芯片是为特定的DSP应
用而设计的，更适合特殊的运算，如数字滤波、卷积和FFT。
Motorola公司的DSP56200，Zoran公司的ZR34881，Inmos公司的
IMSA100等就属于专用型的DSP芯片。
第1章DSP及其应用概述
1) TMS320C64xTM DSP系列(定点)
(1) 规格:
①TMS320C64x DSP的高性能核心可提供高达1 GHz的可
扩展性能;
②业界中速度最快的DSP，性能高达720 MHz(5760 MIPS);
③C64xTM DSP与TI的C62xTM DSP在软件方面具有兼容
性。
第1章DSP及其应用概述
(3) 特性：
* 时钟频率可达300～720 MHz, 指令执行速度可达2400～
5760 MIPS，具有各种外设；
①TMS320C6411 DSP：
* 256 KB字节L2内存。
②TMS320C6412 DSP：
* 灵活的32位PCI、32位HPI或10/100 Mb以太网MAC；
* 256 KB字节L2内存。
第1章DSP及其应用概述
TI公司的通用型DSP芯片可归纳为四大系列，即
TMS320C6000TMDSP平台、TMS320C5000 TMDSP平台、
TMS320C2000 TMDSP平台和TMS320C3xTM DSP平台。以上系
列简介如下。
1. TMS320C6000TM DSP平台(C6000TMDSP)
该平台融合了高性能硬件与丰富的开发资源，带来了低成
本与低功耗，并能够提供高达720 MHz的时钟频率。该平台具
有众多代码完全兼容的器件，由TMS320C64xTM与
TMS320C62xTM DSP定点生成以及TMS320C67xTM DSP浮点生
成构成。其性能在定点可以达到1200～5760 MIPS，在浮点可以
达到600～1350 MFLOPS。
第1章DSP及其应用概述
(2) 应用：DSL与调制解调器组、基站收发器、无线LAN、
企业PBX、多媒体网关、宽带视频代码转换器、视频流服务器
与客户机、高速扫描影像处理(RIP)引擎、网络相机。
第1章DSP及其应用概述
③TMS320C6414 DSP：
* 三个多信道缓冲串行端口(McBSP);
* 32位主机端口接口(HPI)。
④TMS320C6415 DSP：
* 灵活的32位/33 MHz PCI或32位HPI;
* 用于ATM(UTOPIA)或McBWSP的PHY接口。
⑤TMS320C6416 DSP：
* Viterbi译码的协处理器(VCP)以12.2 kb/s的速率支持超过350条
语音信道；
* Turbo译码的协处理器(TCP)以384 kb/s的速率支持35条数据信道。
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2024年5月17日发(作者：拓跋元化)
第1章DSP及其应用概述
第1章DSP及其应用概述
1.1 什么是DSP
1.2 DSP分类及应用
1.3 DSP系统的开发过程
习题
第1章DSP及其应用概述
美国TI公司从20世纪80年代初推出了第一款数字信号处理
器TMS32010后，由此引发了一场"数字信号处理"革命。我们现
在所说的DSP实际是指“数字信号处理器”，它是一种特别适合于
进行数字信号处理的微处理器。它强调运算处理的实时性，因
此除了具备普通微处理器所强调的高速运算和控制功能外，主
要针对实时数字信号处理，在处理器结构、指令系统和数据流
程上做了大的改动。其特点如下：
(1) DSP芯片采用了数据总线和程序总线分离的哈佛结构及
改进的哈佛结构，因此比传统处理器的冯·诺依曼结构具有更高
的指令执行速度。
第1章DSP及其应用概述
(5) 配有中断处理器和定时控制器，可以方便地构成一个小
规模系统。
(6) 具有软、硬件等待功能，能与各种存取速度的存储器接
口。
(7) 针对滤波、相关和矩阵运算等需要大量乘法累加运算的
特点，DSP芯片大多配有独立的乘法器和加法器，使得在同一
时钟周期内可以完成乘、累加两个运算。
(8) 低功耗，DSP一般为0.5～4 W，而采用低功耗技术的
DSP芯片只有0.1 W，可用电池供电。
第1章DSP及其应用概述
1.1 什么是DSP
DSP从字面上来说即为“数字信号处理(DSP，Digital Signal
Processing)”，也就是说将现实世界的模拟信号转换成数字信号，
再用数学的方法来处理此数字信号，得到相应的结果。经典的
数字信号处理有时域的信号滤波(如IIR、FIR)和频域的频谱分析
(如FFT)。IIR、FIR和FFT归根结底为ΣAi×Xi，即乘加运算。
“数字信号处理”的关键在于研发一种处理器，对这种处理器从
结构上进行优化，使其更适合于乘加运算，从而高速实现IIR、
FIR和FFT等数字信号处理。
第1章DSP及其应用概述
(2) DSP芯片大多采用流水技术，即每条指令都由片内多个
功能单元分别完成取指、译码、取数和执行等多个步骤，从而
在不提高时钟频率的条件下减少了每条指令的执行时间。
(3) 片内有多条总线可以同时进行取指令和多个数据存取操
作，并且有辅助寄存器用于寻址，它们可以在寻址访问前或访
问后自动修改内容，以指向下一个要访问的地址。
(4) DSP芯片大多带有DMA通道控制器和串行通信口等，配
合片内总线结构，数据块传送速度会大大提高。
第1章DSP及其应用概述
正是DSP芯片的这些特点，使其运算速度要比通用微处理
器(MPU)高。例如FIR滤波器的实现，每输入一个数据，对应每
阶滤波器系数需要一次乘、一次加、一次取指和两次取数，有
时还需要专门的数据移位操作。DSP芯片可以单周期完成乘加
并行操作，以及3～4次数据存取操作，而普通MPU至少需要4
个指令周期。因此，在相同的指令周期和片内指令缓存条件下，
DSP运算程度是普通MPU运算速度的4倍以上。
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第1章DSP及其应用概述
1.2 DSP分类及应用
世界上主要DSP芯片供应商有TI公司、Motorola公司、NEC
公司、AT&T公司(现在的LUCENT公司)和AD公司等。其中TI公
司是世界上最大的DSP芯片供应商，是全球数字信号处理技术的
领导者。
按照DSP的用途来分，可分为通用型DSP芯片和专用型DSP
芯片。通用型DSP芯片适合普通的DSP应用，如TI公司的一系列
DSP芯片属于通用型DSP芯片。专用DSP芯片是为特定的DSP应
用而设计的，更适合特殊的运算，如数字滤波、卷积和FFT。
Motorola公司的DSP56200，Zoran公司的ZR34881，Inmos公司的
IMSA100等就属于专用型的DSP芯片。
第1章DSP及其应用概述
1) TMS320C64xTM DSP系列(定点)
(1) 规格:
①TMS320C64x DSP的高性能核心可提供高达1 GHz的可
扩展性能;
②业界中速度最快的DSP，性能高达720 MHz(5760 MIPS);
③C64xTM DSP与TI的C62xTM DSP在软件方面具有兼容
性。
第1章DSP及其应用概述
(3) 特性：
* 时钟频率可达300～720 MHz, 指令执行速度可达2400～
5760 MIPS，具有各种外设；
①TMS320C6411 DSP：
* 256 KB字节L2内存。
②TMS320C6412 DSP：
* 灵活的32位PCI、32位HPI或10/100 Mb以太网MAC；
* 256 KB字节L2内存。
第1章DSP及其应用概述
TI公司的通用型DSP芯片可归纳为四大系列，即
TMS320C6000TMDSP平台、TMS320C5000 TMDSP平台、
TMS320C2000 TMDSP平台和TMS320C3xTM DSP平台。以上系
列简介如下。
1. TMS320C6000TM DSP平台(C6000TMDSP)
该平台融合了高性能硬件与丰富的开发资源，带来了低成
本与低功耗，并能够提供高达720 MHz的时钟频率。该平台具
有众多代码完全兼容的器件，由TMS320C64xTM与
TMS320C62xTM DSP定点生成以及TMS320C67xTM DSP浮点生
成构成。其性能在定点可以达到1200～5760 MIPS，在浮点可以
达到600～1350 MFLOPS。
第1章DSP及其应用概述
(2) 应用：DSL与调制解调器组、基站收发器、无线LAN、
企业PBX、多媒体网关、宽带视频代码转换器、视频流服务器
与客户机、高速扫描影像处理(RIP)引擎、网络相机。
第1章DSP及其应用概述
③TMS320C6414 DSP：
* 三个多信道缓冲串行端口(McBSP);
* 32位主机端口接口(HPI)。
④TMS320C6415 DSP：
* 灵活的32位/33 MHz PCI或32位HPI;
* 用于ATM(UTOPIA)或McBWSP的PHY接口。
⑤TMS320C6416 DSP：
* Viterbi译码的协处理器(VCP)以12.2 kb/s的速率支持超过350条
语音信道；
* Turbo译码的协处理器(TCP)以384 kb/s的速率支持35条数据信道。
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