DSP入门学习教程.pptx
内容内容什么是DSPTI DSP的发展第1页/共34页第一页，编辑于星期五：十七点 二十分。什么是什么是DSPDSP:数字信号处理理论，用数学方法处理数字化了的信号经典数字处理方法：时域：信号滤波FIR、IIR频域：频谱分析FFT数字信号处理特点AiXi高速实时第2页/共34页第二页，编辑于星期五：十七点 二十分。什么是什么是DSPDSP:数字信号处理器硬件乘法器MAC指令特殊寻址高主频DSP处理器处理器第3页/共34页第三页，编辑于星期五：十七点 二十分。DSP与与MCU硬件结构比较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口等第4页/共34页第四页，编辑于星期五：十七点 二十分。1982年，年，TI推出第一代推出第一代DSP芯片芯片TMS320C10u5 MIPS(Million Instructions Per Second)u4K RAMu3微米工艺u55000个晶体管u汇编语言第5页/共34页第五页，编辑于星期五：十七点 二十分。今天今天TMS320C6455u1GHzu8000MIPSu2MB L2 Cacheu硬件协处理器u65纳米uC/C+、MatLab第6页/共34页第六页，编辑于星期五：十七点 二十分。产品开发关注？产品开发关注？DSPTMS320性能性能功耗功耗价格价格第7页/共34页第七页，编辑于星期五：十七点 二十分。25年，年，DSP性能提升性能提升2000倍倍198219911997200320075MIPS8000MIPS9600MIPS1600MIPS100MIPS第8页/共34页第八页，编辑于星期五：十七点 二十分。功耗大幅降低功耗大幅降低第9页/共34页第九页，编辑于星期五：十七点 二十分。不断挑战更高性价比不断挑战更高性价比第10页/共34页第十页，编辑于星期五：十七点 二十分。德州仪器（德州仪器（TI）的三大）的三大DSP系列系列TMS320C2000数字控制数字控制数字控制数字控制TMS320C5000消费、便携类消费、便携类消费、便携类消费、便携类TMS320C6000通信基站、通信基站、通信基站、通信基站、数字图像处理数字图像处理数字图像处理数字图像处理控制优化控制优化低功耗低功耗高性能高性能v 硬盘硬盘&采暖、通风空调采暖、通风空调v 电机控制电机控制v 家用电器家用电器v 变频电源控制变频电源控制v 手机手机v 便携式电子产品便携式电子产品v 生物识别生物识别v 电信和电信和VoIPv 无线基站无线基站v 视频流、视频会议视频流、视频会议v 视频安防监控视频安防监控v 医疗成像医疗成像第11页/共34页第十一页，编辑于星期五：十七点 二十分。Optical NetworkingControl of laser diodeTV screenDeflection of electron beam for small angle and sharp corner TV screenAutomotive EPS(electric power steering system)Battery operated precision for steeringPrinterPrint head controlPaper path motor controlDigital Power SupplyProvides control,sensing,PFC,and other functions“Segway”Many new coolApplication to comeTire PressureLow cost pressure sensing based on tire rotation speed measurementC2000系列系列DSP应用领域应用领域第12页/共34页第十二页，编辑于星期五：十七点 二十分。C2000系列系列DSP子系列子系列uC24x：16位定点DSP、20MIPS代表器件：TMS320F240uLF240 x：16位定点DSP、40MIPS代表器件：TMS320LF2407uF28x：32位定点DSP、150MIPS代表器件：TMS320F2801、TMS320F2812uF283x：32位浮点DSP、150MFLOPS代表器件：TMS320F28335第13页/共34页第十三页，编辑于星期五：十七点 二十分。C2000系列系列DSPF2812/11/10内部结构内部结构Memory Bus 128Kw Flash+2Kw OTP4Kw Boot ROM18Kw RAMCode securityXINTF32-bitRegister FileReal-TimeJTAG32-bitTimers(3)150 MIPs C28xTM 32-bit DSP32x32-bitMultiplierR M WAtomicALU Interrupt ManagementEvent Mgr AEvent Mgr B12-Bit ADCWatchdogGPIOMcBSPCAN 2.0BSCI-UART ASCI-UART BSPIPeripheral Bus从片内从片内RAM 和和Flash 存储器上快速执行程序存储器上快速执行程序l100-120 MIPS（采用Flash加速技术）l150 MIPS（关键的代码在片上RAM中执行）存储器子系统存储器子系统事件管理器事件管理器超高速超高速12-位位ADCl12.5 MSPS采样率l双采样保持器，可以同时采样l自动通道排序器，无需CPU干预最多1次转换16通道控制口控制口多个标准通信口，简化与其他器件的接口多个标准通信口，简化与其他器件的接口Communications Portsl150MIPS（每秒执行1.5亿条指令）l单周期完成一条32x32-位MAC(或2条16x16-位MAC)l极快的中断响应l单周期完成读-修改-写操作l与F24x/LF240 x源代码兼容高性能高性能 CPU(C28xTM内核内核)第14页/共34页第十四页，编辑于星期五：十七点 二十分。TMS320F2812TMS320F2812与与与与LF2407LF2407的比较的比较的比较的比较内核由内核由16位变为位变为32位，速度由位，速度由40MHZ增加到了增加到了150MHZ片内片内SRAM由由2.5K增加到增加到18K，FLASH由由32K增加到增加到128KADC精度由精度由10位增加到位增加到12位，速度由位，速度由2M增加到增加到12.5M增加了一个增加了一个SCI，一个，一个McBSPTI提供较多的相关的行业应用的提供较多的相关的行业应用的LIB库文件，尤其是电机方库文件，尤其是电机方面的，可以加快客户的开发速度。面的，可以加快客户的开发速度。通用通用IO。TMS320LF2407与与TMS320LF2812的管脚里的管脚里面基本上除了面基本上除了ADC、电源、电源、JTAG，其他接口都可以设置，其他接口都可以设置成成GPIO，如，如PWM，CAP，QEP，CAN，SCI，SPI等，等，客户可以灵活配置。客户可以灵活配置。第15页/共34页第十五页，编辑于星期五：十七点 二十分。F280 x的内部结构的内部结构32 位位 DSP 内核内核100 MIPS 性能性能单周期单周期 32x32 MAC超快中断响应超快中断响应控制外设控制外设控制外设多达控制外设多达 5 个个 三相逆变器三相逆变器多达多达 16 个独立个独立 PWM 通道通道多达多达 4 个增强型捕获单元个增强型捕获单元高达高达 2 个增强型个增强型 QEP 单元单元(正交解码单正交解码单元元)增强型计时器单元增强型计时器单元TMS320F280 x 32-位位寄存器寄存器 文件文件实时实时JTAG32 位位计时器计时器(3)C28xTM 32-位位 DSP32x32-位位乘法器乘法器R M W原子原子ALU 中断管理中断管理存储总线存储总线 32-256 KB 存储器存储器自引导自引导只读存只读存储器储器12-36KB RAM代码安全性代码安全性ADC看门狗看门狗GPIO高达高达 4 x SPI 达达到到双通道双通道CAN高达高达 2 x SCIIC外设总线外设总线eQEPeCAPePWM计时器计时器存储器存储器存储器存储器:32 KB 256 KB RAM:12 KB 36 KB自引导只读存储器自引导只读存储器:高达高达 64 KB第16页/共34页第十六页，编辑于星期五：十七点 二十分。CPU：TMS320F28335Processor Performance300 MFLOPS at 150MHzSingle-cycle 32-bit MAC6-channel DMA support for EMIF,ADC,McBSPMemory512KB flash and 68KB RAMConfigurable 16-or 32-bit EMIFControl PeripheralsPWM outputs interfaces for three 3-phase motors6 High-resolution PWM outputsHighest-speed on-chip ADCCommunications PortsEach McBSP configurable as SPICAN 2.0b with 32 mailboxesI2C at 400 KbpsDevelopment ToolsSEED-DEC28335+SEED-XDSusb2.0Code Composer Studio IDE V3.3Software librariesTMS320F28335Real-TimeJTAG32-bitTimers(3)C28xTM 32-bit DSC32x32-bitMultiplierR M WAtomicALU Interrupt ManagementMemory Bus Code security12-bit ADCSPI2 CAN3 SCI2 McBSP512 KB Flash68 KB RAM6 CAP12 PWM(6 HRPWM)DMA32-bitFloating-Point Unit88 GPIOICBoot ROM16/32-bitEMIF2 QEPPeripheral Bus第17页/共34页第十七页，编辑于星期五：十七点 二十分。F2833x性能提升50%367 MHz236 MHz207 MHz 同样150Mhz主频，F28335比F2812性能至少提升50%！第18页/共34页第十八页，编辑于星期五：十七点 二十分。C2000系列系列 Roadmap C242F241LC2404ALF2401ALC2402AF240F243LC2406ALF2402ALF2403ALF2406ALF2407AF2810128-LQFPF2811128-LQFPF2812176-LQFP179-u*BGAHigh-end F28xderivativesF2801100 pinF2806100 pinF2808100 pinC2810128-LQFPC2811128-LQFPC2812176-LQFP179-u*BGAR2811128-LQFPR2812176-LQFP179-u*BGAMulti-Function,Appliance&Consumer Control High-Precision Uni-processor Control for Applications from Industrial Drives to AutomotiveFuture of Control:Improved Industrial DriveUnder development:-Higher quality of MIPS-New peripheral integrationCost optimizedC28x derivativesLC2403APrice&Control Performance第19页/共34页第十九页，编辑于星期五：十七点 二十分。C5000系列系列DSP的应用的应用TI DSPs in 60%of all digital cell phonesTI DSPs chosen by 8 of top 10 internet consumer electronic manufacturersTI DSPs chosen by 7 of top 8 digital still camera manufacturersTI DSPs in 80%of IP phone designsTI has 80%of VoIP Gateway marketTI DSPs used in 8 of the top 10 wireless infrastructuresTMS320C5000第20页/共34页第二十页，编辑于星期五：十七点 二十分。C5000系列系列DSP子系列子系列uC54x：16位定点DSP、100160MIPS代表器件：TMS320VC5402、VC5409、VC5410、VC5416uC55x：16位定点DSP、400MIPS代表器件：TMS320VC5510、VC5509、VC5502uC55xARM9：OMAP平台：Open Multimedia Applications Platform代表器件：OMAP5910第21页/共34页第二十一页，编辑于星期五：十七点 二十分。C5000系列系列DSPRoadmapApplication EnhancedC5502400 MIPSC5509288-400 MIPSC5510320-400 MIPSC55xTM DSP DSP+RISCPower Efficiency/System DensityFeature IntegrationC5470C5470C54xC54xTMTM+ARM7+ARM7C5471C5471C54xC54xTMTM+ARM7+ARM7OMAPTM OMAP5910MulticoreC5420 200 MIPSC5421 200 MIPSC5441532 MIPSC55xTMMulticore Software CompatibleC5407C5407120 MIPS120 MIPSC540150 MIPSC5402100-160 MIPSC540980-160 MIPSC5410100-160MIPSC5416120-160 MIPSOver 500 Million ShippedC54xTM DSPWorlds Most Popular DSP$5 Billion in Design-insC55xTM DSPBest DSPMicroprocessor ReportDSP Product of the YearInternet TelephonyEDN 2000 DSPC5404C5404120120 MIPS MIPS第22页/共34页第二十二页，编辑于星期五：十七点 二十分。C54xC55xHigher performanceCPU2-40 bit accumulators1-40-bit ALU1-40 bit barrel shifter L31,R161-17x17-bit MACunprotected pipeline1-16 bit program bus 3-16 bit data buses4-16 bit address busesseparate program,data memory4-40 bit accumulators1-40-bit ALU-dual mode+1 16-bit ALU1-40 bit barrel shifter L32,R312-17x17-bit MACsprotected pipeline1-32 bit program bus5-16 bit data buses6-24 bit address busesunified memory spaceExtended hardwareresourcesC5000系列系列DSPC54x与与C55x内含的差别内含的差别第23页/共34页第二十三页，编辑于星期五：十七点 二十分。Internal and externaltransfersSix channel DMA32KW DARAM 16KW ROMOn-Chip Memory176 TQFP 24x24mm 176*BGA 15x15mmPackageMaximum GPIO to meet system needs100MBps/50MBpsNo software overheadHardware UARTGlueless interfaceI2C InterfaceAllows inexpensive memory off chip16 KByte I-Cache3 Multi-channel Buffered Serial Ports128 Channels 100Mbps eachLow cost SDRAM&SBRAM,Asyn RAM support400 MBps bandwidth32-bit External Memory Interface(EMIF)C55xTM DSP CoreI-CacheAdvanced Power MgmtInstruction Buffer UnitIdleDomainRegisterBarrel Shifter40-bit ALUAdvancedEmulationTMS320C5502 200 MHz32 bit-EMIFDual MacAccumulatorsRegistersAddressUnitsPeripheralsClockGeneratorGPIO6 channelDMA3 McBSPsEnhancedHPIH/WUARTPeripherals BusI2CInterface2 Timers16-bitALUWatchdogProgram 32 bitsProgram 32 bits16 KW ROMData Read(3-16 bit)Data Write(2-16 bit)32 KW DARAM76 GPIO,8 Dedicated16-bit/8-bit Enhanced Host Port InterfaceC5000系列系列DSPC5502内部结构：极好的性能价格比内部结构：极好的性能价格比400MIPS,500MBps I/O,90mW,$9.95 in 10Ku第24页/共34页第二十四页，编辑于星期五：十七点 二十分。DSL Modem Modem池 基站收发器 无线局域网 区域用户交换机 语音识别 多媒体网关 专业音频设备 网络照相机 机器视角 安全认证 工业扫描仪 高速打印机 高级加密器宽带通信宽带通信无线无线3G基站基站医疗成像医疗成像C6000系列系列DSP应用领域应用领域第25页/共34页第二十五页，编辑于星期五：十七点 二十分。C6000系列系列DSP子系列子系列uC67x/C67x+：32位浮点DSP、12002400MIPS，9001800MFLOPS代表器件：TMS320C6701代表器件：TMS320C6711、C6712、C6713、C6722、C6726、C6727uC64x/C64x+：32位定点DSP，40008000MIPS高速器件：TMS320C6414、C6415、C6416、C6455数字媒体器件：TMS320DM642、DM643、DM647、DM648、DM6446、DM6443、DM6441、DM643x第26页/共34页第二十六页，编辑于星期五：十七点 二十分。TI C6000系列系列DSP（6）TMS320DM642（数字媒体应用（数字媒体应用）内部结构）内部结构 C64xTM 32-位定点位定点DSP l4800MIPS(600MHz)l16KB L1P、16KB L1D、256KB L2 IIC总线总线 McASP：最多：最多16个立体声通道个立体声通道l32-位、66MHz、3.3Vl支持主从模式，符合PCI 2.2规范 PCI总线总线 10/100M以太网接口：以太网接口：EMAC+MDIOC64xTM DSP Core数据通路数据通路 1数据通路数据通路 2M2D2S2L2寄存器堆寄存器堆 A寄存器堆寄存器堆 B指令译码指令译码指令调度指令调度取指取指控制寄存器控制寄存器中中断断控控制制在线仿真在线仿真S1L1M1D1定时器定时器 2定时器定时器 0定时器定时器 1TMS320DM642 DSPJTAGRTDXPLL节电逻辑L1D：数据：数据Cache2 维组关联型维组关联型Cache（16K字节）字节）L1P：程序：程序Cache直接映射型直接映射型Cache（16K字节）字节）L2 Cache/存存储储器器256K字字节节SRAM增增强强型型DMA控控制制器器64 通通道道EDMAEMIFA 64GPIO 16IICPCI-66或或HPI 32HPI16+EMAC/MDIO或或1个个10-位位VP0和McBSP0或或McASP1个个20-位位VP0或2个个10-位位VP0或1个个10-位位VP1和McBSP1或或McASP1个个20-位位VP1或2个个10-位位VP1或2个个10-位位VP21个个20-位位VP2 3个双通道视频口个双通道视频口l每个视频口有2个视频通道，并可由软件配置为输入或输出口l具有视频滤波、水平缩放功能l可直接与视频器件无缝连接l支持BT656、数字TV格式（SDTV 和HDTV）、原始视频I/Ol每个视频口可支持8/10/16/20-位第27页/共34页第二十七页，编辑于星期五：十七点 二十分。什么是什么是DaVinciDAVINCI技术是TI推出的新一代视频、图像、语音和音频解决方案的统称硬件上：采用SOC技术，集成TI的高性能DSP64X+内核和高端的ARM内核ARM：提供丰富的外设接口DSP：数字信号处理（视频、图像、语音和音频）能力软件上：提供了很多优化的多媒体编解码引擎（基于DSP/BIOS和XDAIS），API和应用程序框架（基于LINUX）便捷的集成开发环境 TI的Davinci处理器：TMS320DM64x、DM643x、DM644x、DM646x、DM3xx第28页/共34页第二十八页，编辑于星期五：十七点 二十分。Davinci芯片架构芯片架构ARM+DSPARM为主处理器：用户应用程序在ARM实现移植操作系统OS：LINUX、WinCE 用户用下列3个APIs来构建自己的应用程序：vEPSI：Easy Peripheral Software Interface设备驱动程序vVISA：Video,Imaging,Speech and Audio应用层音视频编解码引擎接口vxDM：xDAIS for Digital Media具体的音视频编解码算法接口，由VISA调用DSP为从处理器：主要用来实现视频图像处理ARM与DSP之间用DSP/BIOS LINK来通信DSP主要用来实现视频图像编解码算法xDM第29页/共34页第二十九页，编辑于星期五：十七点 二十分。TI DaVinci系列系列uH.264 BP D1 编码 u同时 H.264 BP CIF 编码 专用视频处理子系统 u后端集成 OSD，四个视频 DAC，24 位数字 RGB 输出=DM6446u前端图像缩放工具、影像处理引擎、16 位数字输入 Video Processing Subsystem视频处理子系统视频处理子系统外设外设后端后端ARM 子系统子系统DSP 子系统子系统视频影像协处理器(VICP)前端前端CCD 控制器控制器视频接口视频接口图像缩放工具图像缩放工具Histogram/3A预览预览屏幕菜单式屏幕菜单式调节调节(OSD)10b DAC10b DAC10b DAC10b DACEDMAATA/Compact FlashAsync EMIF/NAND/SmartMediaMMC/SDWatchdogTimerPWMPWMPWMGeneral-PurposeTimerDDR2Controller(16b/32b)USB2.0PHYVLYNQEMACWithMDIO连接性连接性程序程序/数据存储数据存储SPIUARTUARTUARTI2CAudioSerialPort串行接口串行接口系统系统DM6443ARM926EJ-S 300 MHz CPUC64x+TM DSP 600 MHz Core资源交换中心资源交换中心(SCR)视频视频编码器编码器(VENC)/6针对视频进行优化的 TMS320C64x+DSP 600MHz uH.264 MPL3，30fps SD 解码 uVC1/WMV9 Full D1 SD 解码 uMPEG-2 MPML SD 解码 uMPEG-4 ASP Full D1 SD 解码 第30页/共34页第三十页，编辑于星期五：十七点 二十分。DVS6446第31页/共34页第三十一页，编辑于星期五：十七点 二十分。Increasing Performance,Memory&PeripheralsPerformance ValueHighest PerformanceFloating Point Software CompatibleSoftware CompatibleC64xTMMultiple DevicesVideo Application SpecificC62xTM6 DevicesDM64xTMMultipleDevicesC64xTMMultipleDevicesC67xTMMultipleDevicesC6000系列系列DSPC6000系列系列DSP路线图（路线图（1）第32页/共34页第三十二页，编辑于星期五：十七点 二十分。C6000系列系列DSPC6000系列系列DSP路线图（路线图（2）Performance ValueIncreasing Performance,Memory&PeripheralsFutureHigh PerformanceC6201C6203C6205C6202C6204C6211C6411C64x+Next C6412100%Software Compatible100%Software CompatibleProductionC6414C6415BreakthroughPerformanceC6410C6413C6418C6416Up to 720 MHz720,850 MHz and 1 GHzAnnouncementC64x+Next 90nm ProductionC6414TC6455720,850 MHz and 1+GHzIn DevelopmentC645x Next C6415TC6416T第33页/共34页第三十三页，编辑于星期五：十七点 二十分。感谢您的观看。第34页/共34页第三十四页，编辑于星期五：十七点 二十分。
