数字信号处理dsp绪论a

《数字信号处理dsp绪论a》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第1章绪论1.1引言1.2DSP芯片概述1.3运算基础1.1引言1．数字信号处理概述“数字信号处理(DSP，DigitalSignalProcessing)”，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。数字信号处理，或者说对以数字形式表示的信号进行处理，是利用计算机(处理器)对数字信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩和识别等加工处理，以得到符合人们需要的信号形式并进行有效的传输与应用。比如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)等。这些处理的一个

2、重要特点就是含有大量的运算，特别是乘加运算：如Σ(Ai×Xi)。数字信号处理(DSP)是20世纪60年代发展起来的并广泛应用于许多领域的新兴学科。数字信号处理系统是以数字信号处理为基础的。图1-1所示为一个典型的DSP系统。图1-1数字信号处理系统简化框图DSP系统的输入信号可以有各种各样的物理量，例如：声音、图像、温度、压力、转速等。假设我们输入的是语音信号，DSP系统首先对语音信号进行带限滤波和抽样，根据奈奎斯特定理，抽样频率至少必须是输入带限信号最高频率的2倍，以防止信号频谱混叠，保证语音信息不丢失。混叠干扰：一个无中生有的低频信号2．

3、微处理器(MP)、单片机(MCU)、数字信号处理器(DSP)、嵌入式处理器这几种器件都是构成微型计算机系统的核心，结构有一定相似性。性能和规模差异巨大。微处理器[Microprocessor(MP,μP)，MPU]通常指微型计算机系统中的中央处理单元，主要由指令译码与执行、运算器、高速缓存等组成。指令功能强大、速度极快。典型系列80x86-奔腾。发展很快。单片机又叫微控制器(Microcontroller)，是将微处理器和部分外围功能(如ROM、RAM定时器、串行口甚至A/D等)集成在一个芯片上，组成微型计算机。单片机从Z80、8051等发展

4、而来的，二十余年变化相对不大，长盛不衰。数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，DSP)可看成是功能更强大的单片机，特别是运算能力突出。是现代电子技术、大规模集成电路、计算机技术和数字信号处理技术相结合的产物，特别适合于数字信号处理运算，主要应用于实时快速实现各种数字信号处理算法(如卷积运算、FFT、DFT、矩阵乘法等)。嵌入式处理器(EmbeddedProcessor)可认为是功能极强大的“单片机”，可用于组成“片上系统”、“嵌入式系统”。是近几年出现的、集成电路技术达到足够高度的产物，它在一个芯片上集成了多种构成“系

5、统”所需要的部件。如：存储器管理单元(MMU)，显示驱动及图形加速器，磁盘接口(EIDE)，USB接口，并口，串口，音频，红外，实时钟等等。可以支持Linux、WindowsCE等操作系统。出现以上几种类型的器件是处理器市场细分和微电子技术进步的结果。它们各有自己的应用场合。单片机、DSP、嵌入式处理器都用于嵌入式场合，但单片机、DSP资源较少，不足以构成较完整的“系统”(应用平台、开发平台)。现代微处理器的数字信号处理能力不亚于DSP，但成本高，因此不能取代DSP，DSP是专门针对数字信号处理优化设计的。DSP不擅长“事务处理”，而擅长信号

6、处理。因此出现了DSP(55x)与ARM结合的“双核”处理器OMAP59xx。3.DSP的结构特点DSP芯片与单片机的主要区别在于数值处理和高速控制。DSP从结构上进行优化，使其更适合于数字信号处理中大量的运算特点，从而高速实现IIR、FIR和FFT等数字信号处理。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。(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

7、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，自动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。(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

8、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。它还有特殊指令：MAC(连乘加指令，单周期同时完成乘法和加法运算)、RPTS和RPTB(硬件判断循环边