DSP的实现II硬件实现.pptx
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1、第九章第九章 数字信号处理的实现数字信号处理的实现DSP的实现II硬件实现共59页,您现在浏览的是第1页!点此编辑标题内容Visual Identification System1 概述概述2 DSP简介简介3 DSP的开发的开发4 DSP的应用的应用Digital Signal ProcessorDSP的实现II硬件实现共59页,您现在浏览的是第2页!9.1 9.1 概述概述数字信号处理的实现方法:数字信号处理的实现方法:通用可编程数字信号处理器件(通用可编程数字信号处理器件(DSPsDSPs)实现)实现专用专用DSPDSP芯片实现芯片实现 在通用计算机上用软件实现;在通用计算机上用软件实现
2、;通用单片机(通用单片机(MCUMCU)实现;)实现;DSP的实现II硬件实现共59页,您现在浏览的是第3页!通用处理器(通用处理器(GPPGPP):):8-bit Apple(6502),NEC PC-8000(Z80)8086/286/386/486/Pentium/Pentium II/Pentium III PowerPc 64-bit CPU(SUN Sparc,DEC Alpha,HP)事务密集型处理机制事务密集型处理机制 高时钟频率、高速总线等高时钟频率、高速总线等 冯冯.诺依曼结构:统一的程序和数据空间诺依曼结构:统一的程序和数据空间 采取各种方法提高计算速度:采取各种方法提高
3、计算速度:DSP的实现II硬件实现共59页,您现在浏览的是第4页!DSP的实现II硬件实现共59页,您现在浏览的是第5页!CPU CPU 用于产生驱动超声波传感器发射的控制信号、检测回波用于产生驱动超声波传感器发射的控制信号、检测回波信号、测量超声波往返时间、计算汽车与障碍物之间的距离、信号、测量超声波往返时间、计算汽车与障碍物之间的距离、显示测量距离以及驱动蜂鸣器报警。为了测量汽车尾部与障显示测量距离以及驱动蜂鸣器报警。为了测量汽车尾部与障碍物之间的最小距离,必须在汽车尾部安装多个超声波传感碍物之间的最小距离,必须在汽车尾部安装多个超声波传感器(本方案安装器(本方案安装4 4个),测量时巡回
4、检测各个探头与障碍物个),测量时巡回检测各个探头与障碍物之间的距离,以各距离的最小值作为最终测量距离。为了提之间的距离,以各距离的最小值作为最终测量距离。为了提高测量距离,必须利用功率放大电路为超声波传感器提供足高测量距离,必须利用功率放大电路为超声波传感器提供足够的能量。由于超声波在空气中传输会有一定的能量损耗,够的能量。由于超声波在空气中传输会有一定的能量损耗,而且发射出去的超声波只有一小部分能够反射回来并被超声而且发射出去的超声波只有一小部分能够反射回来并被超声波传感器所接收,超声波传感器接收到的信号极其微弱,而波传感器所接收,超声波传感器接收到的信号极其微弱,而且形状不规则。为了便于且
5、形状不规则。为了便于CPU CPU 对信号的识别,在信号进入对信号的识别,在信号进入CPU CPU 之前必须对其进行放大、整形。之前必须对其进行放大、整形。硬件电路设计DSP的实现II硬件实现共59页,您现在浏览的是第6页!显示板实物DSP的实现II硬件实现共59页,您现在浏览的是第7页!数字信号处理器数字信号处理器(DSPDSP):最有可能最有可能实时实现实时实现复杂运算复杂运算的器件!的器件!运算密集型处理机制运算密集型处理机制DSP的实现II硬件实现共59页,您现在浏览的是第8页!2.“2.“流水线(流水线(pipelinepipeline)式)式”的指令执行;的指令执行;DSP的实现I
6、I硬件实现共59页,您现在浏览的是第9页!4.4.高性能的高性能的DSPDSP提供了提供了“并行并行(parallelparallel)”工作的能力。所谓并行,工作的能力。所谓并行,是指多个是指多个DSPDSP,或,或DSPDSP内部的多个单元同时内部的多个单元同时在完成一个共同的任务;在完成一个共同的任务;5.5.片上存储器:片上存储器:(On chip Memory);(On chip Memory);专专用寻址单元:用寻址单元:(Addressing Logic)(Addressing Logic)与与ALUALU并行工作并行工作;所有这些设置,都是为了所有这些设置,都是为了提高运行速度
7、;提高运行速度;DSP的实现II硬件实现共59页,您现在浏览的是第10页!TMS320C64TMS320C64系列的系列的DSPDSP 最最大大时时钟钟速速度度可可达达600MHz600MHz,因因此此,时时钟钟 周期仅为周期仅为1.67ns,1.67ns,其运算能力可达其运算能力可达4800MIPS4800MIPS;TMS320C6201 DSP TMS320C6201 DSP 时时 钟钟:200MHz200MHz,运运 算算 能能 力力:1600MIPS1600MIPS。10241024点的点的FFTFFT,尽需要,尽需要70us;70us;该系列特别适用于图像处理、三维成像、该系列特别适
8、用于图像处理、三维成像、多媒体及其它高速运算的场合。多媒体及其它高速运算的场合。DSP的实现II硬件实现共59页,您现在浏览的是第11页!Texas Instruments:TMS320C2000TMS320C2000 TMS320C5000 TMS320C5000 TMS320C6000 TMS320C6000 TMS320C3000 TMS320C3000Analog Devices:ADSP-21xxADSP-21xx TigerSharc DSP TigerSharc DSP SHARC DSP SHARC DSPMotorola:DSP560 xxDSP560 xx DSP563xx
9、 DSP563xx DSP566xx DSP566xx DSP568xx DSP568xx DSP-16XXDSP-16XXDSP-16XXXDSP-16XXXLucent:DSP的实现II硬件实现共59页,您现在浏览的是第12页!TI当前三大主流当前三大主流DSP产品:产品:DSP的实现II硬件实现共59页,您现在浏览的是第13页!名称名称时钟(MHz)MIPSRAM(字字)ROM(字字)DMA(Chan)定定时器器串行口串行口核核电压(伏伏)I/O电压(伏伏)LC541-66LC541-66 66665K28K123.33.3LC542-50LC542-50 505010K2K123.33
10、.3LC543-50LC543-50 505010K2K123.33.3LC545A-66LC545A-66 66666K48K123.33.3LC546A-66LC546A-66 66666K48K123.33.3LC549-80LC549-80 808032K16K133.33.3UC5409-80UC5409-80 808032K16K6/Ext131.81.8-3.6VC5401-50VC5401-50 50508K4K6/Int221.83.3VC5402-100VC5402-10010010016K4K6/Int221.83.3VC5409A-160VC5409A-160 1601
11、6032K16K6/Ext131.63.3VC5416-160VC5416-160 160160128K16K6/Ext131.63.3VC5420-200VC5420-200 100200192KN/A12/Int261.83.3VC5421-200VC5421-200 100200256K4K12/Ext261.83.3VC5441-532VC5441-532 133532640K24-Chan4121.53.3TMS320 C54XTMS320 C54X系列性能一览表系列性能一览表DSP的实现II硬件实现共59页,您现在浏览的是第14页!名称名称周期周期(ns)数据数据/程序程序贮量量(
12、bits)DMA外部存外部存储接口接口HostPort/Exp.Bus/PCI核核电压(伏伏)C6201-200 5512K/512K4(1)32-bitHPI16-bit1.8C6202-250 41M/2M4(1)32-bitExp.Bus32-bit1.8C6203-300 3.334M/3M4(1)32-bitExp.Bus32-bit1.5C6204-200 5512K/512K4(1)32-bitExp.Bus32-bit1.5C6205-200 5512K/512K4(1)32-bitPCI32-bit1.5C6211-150 6.732KbL1DDataCache;32KbL1
13、PProgramCache;512KbL2Cache16(EDMA)(1)32-bitHPI16-bit1.8TMS320 C62X系列性能一览表DSP的实现II硬件实现共59页,您现在浏览的是第15页!名名称称周期周期(ns)数据数据/程序程序贮量量(bits)DMA外部存外部存储接口接口HostPort/Exp.Bus/PCI定定时器器核核电压(伏伏)I/O电压(伏伏)C6414-600 1.67128KbL1DDataCache;128KbL1PProgramCache;8MbL2Cache64-ch(1)16-bit,(1)64-bit(1)32/16-bitHPI(3)32-bit1
14、.43.3C6415-600 1.67128KbL1DDataCache;128KbL1PProgramCache;8MbL2Cache64-ch(1)16-bit,(1)64-bit(1)32/16-bitHPI(1)32-bitPCI(3)32-bit1.43.3C6416-600 1.67128KbL1DDataCache;128KbL1PProgramCache;8MbL2Cache64-ch(1)16-bit,(1)64-bit(1)32/16-bitHPI,(1)32-bitPCI(3)32-bit1.43.3TMS320 C64X系列性能一览表DSP的实现II硬件实现共59页,您
15、现在浏览的是第16页!1 1C28XC28X系列是系列是32bit32bit定点定点DSPDSP;2 2时时钟钟可可达达150MHz150MHz,运运算算能能力力也也可可高高达达400MIPS400MIPS;3 3片片上上RAMRAM最最大大可可达达18K18K字字,FLASHFLASH最最大大可可达达128K128K字;字;C28XC28X的特点:的特点:DSP的实现II硬件实现共59页,您现在浏览的是第17页!2006 TI 2006 TI 中国中国DSPDSP设计大赛获奖作品设计大赛获奖作品基于基于TMS320F2812的内燃机调速控制系统的内燃机调速控制系统 DSP的实现II硬件实现共
16、59页,您现在浏览的是第18页!曲阜圣阳电源智能无功补偿柜现场运行曲阜圣阳电源智能无功补偿柜现场运行电力系统有源滤波器课题组在十几个工矿企业进行过类似整改项目,攀钢,首钢,云南,课题组在十几个工矿企业进行过类似整改项目,攀钢,首钢,云南,骆驼蓄电池,骆驼蓄电池,舰,以满足功率因数的要求。舰,以满足功率因数的要求。DSP的实现II硬件实现共59页,您现在浏览的是第19页!C55XC55X系系列列是是和和C64XC64X系系列列在在20002000年年初初同同时时推推出出的的最最新新DSPDSP产产品品。C55C55也也是是16bit16bit的的定定点点DSPDSP,在在软软件件上上也也和和C5
17、4C54兼兼容容。C55C55的的最最大大特特点点是是在在提提高高DSPDSP能能力力的的同同时时进进一一步步降降低低功功耗耗。C55C55的的功功耗耗可可低低至至0.05mW/MIPS,0.05mW/MIPS,该该系系列列个个产产品品C5510C5510的的时时钟钟为为160MHz160MHz,运运算算能能力力为为320MIPS320MIPS,功功耗耗约约为为80mW,80mW,比比当当时时具具有有同同样样运运算算能能力力的的DSPDSP的的功功耗耗降降低低了了一一半半。尽尽管管其其内内核核的的供供电电也也和和C5402C5402那那样样为为1.8V1.8V,I/OI/O口口为为3.3V3.
18、3V,但但C55C55在在设设计计上上采采取取了了一一系系列列措措施施。其其中中最最主主要要的的是是其其先先进进的的自自动动电电源源管管理理技技术术。该该芯芯片片的的CPUCPU对对所所有有的的外外围围设设备备、存存储储器器阵阵列列、CPUCPU的的各各个个单单元元进进行行连连续续的的监监视视,暂暂时时不不工工作作的的部部分分则则停停止止对其供电。对其供电。DSP的实现II硬件实现共59页,您现在浏览的是第20页!C6XC6X的特点:的特点:C62XC62X和和C67XC67X于于19971997年年推推出出,C64C64和和C55C55系系列列于于20002000年年推推出出。C6000C6
19、000系系列列使使用用了了一一种种全全新新的的结结构构VelociTIVelociTI结结构构。VelociTIVelociTI结结构构是是一一种种高高效效的的、先先进进的的VLIWVLIW(very-long-very-long-instruction-wordinstruction-word)结结构构,能能够够方方便便的的应应用用于多通道、多功能的系统中。于多通道、多功能的系统中。1.1.C62XC62X是是32bit32bit定定点点DSPDSP,支支持持8/16/328/16/32位位数数据据运运算算;C67XC67X是是32bit32bit浮浮点点DSPDSP,但但它它具具有有单单精
20、精度度(3232位位)和和双双精精度度(6464位位)IEEEIEEE浮浮点点操操作的硬件支持;作的硬件支持;DSP的实现II硬件实现共59页,您现在浏览的是第21页!3.由由于于C62XC62X每每个个周周期期可可执执行行8 8条条3232位位的的并并行行指指令令,因因此此,在在200MHz200MHz时时钟钟频频率率时时,其其运运算算能能力力可可达达1600MIPS1600MIPS。在在这这种种速速度度下下,完完成成10241024点点的的FFTFFT,只只需需要要6060多多微微秒秒;对对C67XC67X,在在166MHz166MHz时时钟钟频频率率时时,对对单单精精度度(32bit32
21、bit)运运算算,其其运运算算能能力力为为1000MFLOS(1000MFLOS(每每秒秒百百万万次次浮浮点点运运算算),对对双双精精度度运运算算(64bit64bit);运运算算速速度度为为250M FLOPS250M FLOPS;内部主要结构:内部主要结构:DSP的实现II硬件实现共59页,您现在浏览的是第22页!TMS320C64XTMS320C64X是是TITI公公司司最最高高性性能能的的DSPDSP,目目前前已已推推出出及及正正在在计计划划推推出出的的有有C6414C6414、C6415C6415和和C6416C6416三三个个系系列列,每每个个系系列列的的时时钟钟频频率率又又有有4
22、00M400M、500 500 和和600MHz600MHz三三种种,运运算算能能力力分分别别可可达达 3200/4000/4800 3200/4000/4800 MIPS,MIPS,比比C62XC62X系系列列又又提提高高了了近近十十倍倍,但但是是功功耗耗仅仅是是C62XC62X的的1/31/3,但但是是在在软软件件上上和和C62XC62X系系列列完完全全兼兼容容。C6000C6000系系列列DSPDSP可可广广泛泛应应用用于于超超高高速速、大大容容量量实实时时信信号号处处理理的的场场合合,如如现现代代通通信信系系统统中中的的中中心心交交换换机机、高高速速调调制制解解调调器器、无无线线基基站
23、站、多多功功能能无无线线个个人人数数字字助助理理(PDAPDA),高高速速图图象象处处理理、压压缩缩及及三三维维图图象象处处理理,高速智能网络等高速智能网络等。DSP的实现II硬件实现共59页,您现在浏览的是第23页!随随着着DSPDSP芯芯片片性性能能的的提提升升,运运行行在在每每一一颗颗DSPDSP芯芯片片上上的的软软件件也也变变得得越越来来越越复复杂杂。现现在在,软软件件系系统统的的开开发发与与调调试试工工作作会会占占据据整整个个系系统统开开发发大大约约80%80%的的工工作作量量,远远远远超超过过了了硬硬件件系系统统设设计计与与开开发发所所耗耗费费的的时时间间。在在这这种种情情况况下下
24、,软软件件开开发发工工具具的的重重要要性性就就凸凸现现出出来来。选选择择一一个个优优秀秀的的软软件件开开发发工工具具将将大大大大加加快快整整个开发的进度。个开发的进度。DSP的实现II硬件实现共59页,您现在浏览的是第24页!CCS CCS 工作界面工作界面DSP的实现II硬件实现共59页,您现在浏览的是第25页!1.1.掌握所用掌握所用DSPDSP的原理,了解其片上资源;的原理,了解其片上资源;2 2学学会会使使用用该该DSPDSP:程程序序 ”Load”Load”,程程序序运运行行(地地址分配,设置中断等),使用址分配,设置中断等),使用CCS,CCS,结果的结果的“显显示示”,。,。3.
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