實驗用dsp系統(tǒng)evm板的設(shè)計與實現(xiàn)-硬件部分學(xué)士學(xué)位論文

1、<p><b>　　北方民族大學(xué)</b></p><p><b>　　學(xué)士學(xué)位論文</b></p><p>　　論文題目: 實驗用DSP系統(tǒng)EVM板的設(shè)計與實現(xiàn)-硬件部分</p><p>　　院(部)名 稱: 電氣與信息工程學(xué)院 </p><p&g

2、t;　　學(xué) 生 姓 名: 李欣洋 </p><p>　　專 業(yè): 信息工程 學(xué) 號: 20050052 </p><p>　　指導(dǎo)教師姓名: 鄭 華 </p><p>　　論文提交時間

3、: 2009年5月19日 </p><p>　　論文答辯時間: 2009年5月23日 </p><p>　　學(xué)位授予時間: </p><p><b>　　北方民族大學(xué)教務(wù)處</b&g

4、t;</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　數(shù)字信號處理的任務(wù)，特別是實時處理的任務(wù)，在很大程度上需要由DSP器件或以DSP為核心的ASIC來完成．DSP芯片是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器?？捎脕砜焖賹崿F(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。DSP技術(shù)在信號處理、通訊、雷達等方面應(yīng)用越來越廣泛，也對實驗教學(xué)提出了更高要求。</p><p&

5、gt;　　實驗用DSP系統(tǒng)的核心功能由信號處理模塊實現(xiàn)，可實現(xiàn)下述功能；數(shù)據(jù)的輸入和輸出、各種常用算法的實現(xiàn)以及數(shù)據(jù)顯示和處理等。實驗用DSP系統(tǒng)EVM板主要包括DSP處理器及外部存儲器、接口部分、語音編/譯碼及通道、可編程邏輯器件（產(chǎn)生時鐘以及DSPI/O擴展）、數(shù)碼管、液晶顯示屏、鍵盤等。用戶可在硬件平臺上進行二次開發(fā)。</p><p>　　實驗用DSP系統(tǒng)設(shè)計中，軟硬件功能劃分是將系統(tǒng)的總體功能具體劃分到軟

6、件和硬件中,整個調(diào)試過程可以分為三個部分,獨立的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試,以及系統(tǒng)聯(lián)調(diào).獨立的軟件調(diào)試確保整個信號處理的算法正確并能夠保證足夠的計算精度(性能指標(biāo)),系統(tǒng)聯(lián)調(diào)是將硬件和軟件整合起來調(diào)試,從中發(fā)現(xiàn)問題并做相應(yīng)修改。</p><p>　　關(guān)鍵詞：DSP，EVM，信號處理</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>

7、;　　The DSP is widely used in digital signal processing tasks, especially in real-time processing tasks .it is also the core ASIC based on special structure in DSP system .The DSP Can be used to quickly achieve a vari

8、ety of digital signal processing algorithms. DSP technology in signal processing, communications, radar fields. The special requirement is coming from higher education.</p><p>　　Experimental system based o

9、n DSP core is to achieved by the signal processing module; data input and output, the realization of a variety of commonly used algorithms and data display and processing. Experimental EVM board with DSP systems includ

10、ing DSP processors and external memory interface of the voice encoder / decoder and the channel, programmable logic device (as well as clock generation DSPI / O expansion), digital control, LCD display, keyboard, etc. Us

11、ers can carry out the hardware pl</p><p>　　KEY WORDS: DSP, EVM, signal processing</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　前 言5</b></p><p>　　第一章 DSP芯片結(jié)構(gòu)

12、及原理7</p><p>　　1.1 DSP芯片特點及應(yīng)用7</p><p>　　1.1.1 DSP發(fā)展歷史7</p><p>　　1.1.2 DSP系統(tǒng)的特點7</p><p>　　1.1.3 DSP芯片的選擇9</p><p>　　1.2 TMS320C54X系列主要特點9</p><

13、;p>　　1.2.1 CPU部分9</p><p>　　1.2.2 芯片外圍電路10</p><p>　　1.2.3 TMS320C54xDSP芯片內(nèi)部硬件功能單元11</p><p>　　第二章 DSP實驗系統(tǒng)總體方案12</p><p>　　2.1 2.1實驗用DSP系統(tǒng)EVM板原理電路設(shè)計12</p>&l

14、t;p>　　2.1.1主模塊12</p><p>　　2.1.2外圍電路12</p><p>　　2.1.3電源產(chǎn)生電路13</p><p>　　2.1.4 A/D/A電路13</p><p>　　2.1.5邏輯控制電路15</p><p>　　2.2 DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)過程17</p>

15、;<p>　　第三章DSP EVM板硬件設(shè)計20</p><p>　　3.1 TMS320C54X EVM 硬件平臺結(jié)構(gòu)20</p><p>　　3.2 TMS320C54X EVM對主機的要求21</p><p>　　3.3 TMS320C54X EVM操作22</p><p>　　3.31 TMS320C54X存儲接

16、口22</p><p>　　3.32 PC/AT主機接口22</p><p>　　3.33TMS320C54X I/O接口26</p><p>　　3.4 主機與目標(biāo)處理器的通信30</p><p>　　3.5 外部串行口31</p><p>　　3.6 模擬接口32</p><p&

17、gt;　　第四章 EVM板硬件初始化配置36</p><p>　　4.1 存儲器配置36</p><p>　　4.2 緩沖串口BSP的初始化37</p><p>　　4.3 主機接口HPI的初始化38</p><p>　　4.4 定時器初始化39</p><p>　　4.5 中斷的初始化39</p&g

18、t;<p>　　第五章 FIR數(shù)字濾波算法在EVM板上的軟件實現(xiàn)42</p><p>　　5.1 FIR濾波器的基本原理和設(shè)計方法42</p><p>　　5.2 FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計與分析42</p><p><b>　　結(jié) 論44</b></p><p><b>　　參考文獻45

19、</b></p><p><b>　　致 謝46</b></p><p>　　附錄1：英文原文47</p><p>　　附錄2：中文譯文53</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　數(shù)字信號處理，或者說對信號的數(shù)字處理(包括對信號

20、進行采集、變換、濾波、估值、增強、壓縮、識別等)，是20世紀(jì)60年代前后發(fā)展起來的并廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學(xué)科。進入70年代以來，隨著計算機、大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路，以及微處理器技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)字信號處理無論在理論上還是在工程應(yīng)用中，都是目前發(fā)展最快的學(xué)科之一，并且B趨完善和成熟。下圖是數(shù)字信號處理系統(tǒng)的簡化框圖。此系統(tǒng)先將模擬信號變換為數(shù)字信號，經(jīng)數(shù)字信號處理后，再變換成模擬信號輸出。其中抗混疊濾波器的作用．是將輸入信號

21、x(t)中高于折疊頻率(其值等于采樣頻率的一半)的分量濾除，以防止信號頻諾的混疊。隨后，信號經(jīng)采樣和久A／D變換后，變成數(shù)字信號x(n)。數(shù)字信號處理器對x(n)進行處理，得到輸出數(shù)字信號y(n)，經(jīng)D／A變換器變成模擬信號。此信號經(jīng)低通濾波器，濾除不需要的高頻分量，最后輸出乎滑的模擬信號y(t)。</p><p>　　圖1 數(shù)字信號處理系統(tǒng)的簡化框圖</p><p>　　實際的數(shù)字信號處

22、理系統(tǒng)，并不一定要包括上圖所示的所有方框。例如，有的系統(tǒng)只需輸出數(shù)字信號，不需要D／A變換器；有的系統(tǒng)的輸入已經(jīng)是數(shù)字信號，也就不需要采樣／保持器和A／D變換器了；對于純數(shù)字系統(tǒng)，則只需要數(shù)字信號處理器這一核心部分即可。</p><p>　　數(shù)字信號處理技術(shù)已廣泛應(yīng)用于數(shù)字通信、雷達、遙感、聲納、語音合成、圖像處理、測員勺控制、高清晰度電視、數(shù)字音響、多媒體技術(shù)、地球物理學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程、振動工程以及機器人等各個

23、領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其研究范圍和應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷地發(fā)展和擴大。</p><p>　　數(shù)字信號處理技術(shù)之所以發(fā)展得這樣快，應(yīng)用得這樣廣，是與它的突出優(yōu)點分不開的。歸納起來．它有以下4個方面的優(yōu)點：</p><p><b>　　(1)精度高。</b></p><p><b>　　(2)靈活性大。</b></p>

24、;<p><b>　　(3)可靠性高。</b></p><p><b>　　(4)時分復(fù)用。</b></p><p>　　數(shù)字信號處理技術(shù)的實現(xiàn)方法，可以分為3類</p><p><b>　　(1)軟件實現(xiàn)法。</b></p><p><b>　　(2)

25、硬件實現(xiàn)法。</b></p><p>　　(3)軟硬件結(jié)合實現(xiàn)法。</p><p>　　第一章 DSP芯片結(jié)構(gòu)及原理 </p><p>　　1.1 DSP芯片特點及應(yīng)用</p><p>　　1.1.1 DSP發(fā)展歷史</p><p>　　在數(shù)字信號處理技術(shù)發(fā)展的初期(上世紀(jì)50-60年代)，人們只能在微處理

26、器上完成數(shù)字信號的處理。一般認為，世界上第一個單片DSP芯片是1978年AMI公司發(fā)布的S2811o1980年，日本NEC公司推出的D7720是第一個具有硬件乘法器的商用DSP芯片，從而被認為是第一塊單片DSP器件。隨著 大 規(guī) 模集成電路技術(shù)的發(fā)展，1982年美國德州儀器公司柜櫥世界上第一代DSP芯片TMS32010及其系列產(chǎn)品，標(biāo)志著實時數(shù)字信號處理領(lǐng)域的重大突破。TI公司隨后推出了第二代DSP芯片TMS32020及其系列，至今，T

27、I公司己經(jīng)推出了其第六代DSP芯片TMS320C62X/C67X, TMS320C64X等芯片。美國 A na logD evice公司在DSP芯片市場也有一定的份額，推出了一系列具有自己特色的DSP芯片，如其定點的DSP芯片ADSP2101/2103/2105, ADSP2111/2115, ADSP2161/62/64，浮點DSP有ADSP21000/020, ADSP21060/21062等。20 世 紀(jì) 80年代以來，DSP芯片

28、得到了突飛猛進的發(fā)展，從運算速度來看，MAC(一次</p><p>　　1.1.2 DSP系統(tǒng)的特點</p><p>　　DSP芯片的基本結(jié)構(gòu)包括：</p><p><b>　?。?）哈佛結(jié)構(gòu)； </b></p><p>　　（2）流水線操作； </p><p>　?。?）專用的硬件乘法器； &l

29、t;/p><p>　?。?）特殊的DSP指令； </p><p>　　（5）快速的指令周期。 </p><p><b>　　哈佛結(jié)構(gòu) </b></p><p>　　哈佛結(jié)構(gòu)的主要特點是將程序和數(shù)據(jù)存儲在不同的存儲空間中，即程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器是兩個相互獨立的存儲器，每個存儲器獨立編址，獨立訪問。與 兩個存儲器相對應(yīng)的是系統(tǒng)

30、中設(shè)置了程序總線和數(shù)據(jù)總線，從而使數(shù)據(jù)的吞吐率提高了一倍。由于程序和存儲器在兩個分開的空間中，因此取指和執(zhí)行能完全重疊。</p><p>　　流水線與哈佛結(jié)構(gòu)相關(guān)，DSP芯片廣泛采用流水線以減少指令執(zhí)行的時間，從而增強了處理器的處理能力。處理器可以并行處理二到四條指令，每條指令處于流水線的不同階段。</p><p><b>　　專用的硬件乘法器 </b></p&

31、gt;<p>　　乘法速度越快，DSP處理器的性能越高。由于具有專用的應(yīng)用乘法器，乘法可在一個指令周期內(nèi)完成。</p><p>　　特殊的DSP指令DSP芯片是采用特殊的指令。 </p><p>　　快速的指令周期哈佛結(jié)構(gòu)、流水線操作、專用的硬件乘法器、特殊的DSP指令再加上集成電路的優(yōu)化設(shè)計可使DSP芯片的指令周期在200ns以下。</p><p>

32、　　數(shù)字信號處理系統(tǒng)是以數(shù)字信號處理為基礎(chǔ)，因此具有數(shù)字處理的全部特點： </p><p>　　接口方便：DSP系統(tǒng)與其它以現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)或設(shè)備都是相互兼容，這樣的系統(tǒng)接口以實現(xiàn)某種功能要比模擬系統(tǒng)與這些系統(tǒng)接口要容易的多。 </p><p>　　編程方便：DSP系統(tǒng)種的可編程DSP芯片可使設(shè)計人員在開發(fā)過程中靈活方便地對軟件進行修改和升級。</p><p&g

33、t;　　穩(wěn)定性好：DSP系統(tǒng)以數(shù)字處理為基礎(chǔ)，受環(huán)境溫度以及噪聲的影響較小，可靠性高。 </p><p>　　精度高：16位數(shù)字系統(tǒng)可以達到的精度。 </p><p>　　可重復(fù)性好：模擬系統(tǒng)的性能受元器件參數(shù)性能變化比較大，而數(shù)字系統(tǒng)基本上不受影響，因此數(shù)字系統(tǒng)便于測試，調(diào)試和大規(guī)模生產(chǎn)。 </p><p>　　集成方便：DSP系統(tǒng)中的數(shù)字部件有高度的規(guī)范性，便于

34、大規(guī)模集成。</p><p>　　DSP芯片的上述特點，使其在各個領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　1.1.3 DSP芯片的選擇</p><p>　　設(shè)計DSP應(yīng)用系統(tǒng)，選擇DSP芯片時非常重要的一個環(huán)節(jié)。只有選定了DSP芯片才能進一步設(shè)計外圍電路集系統(tǒng)的其它電路?？偟膩碚f，DSP芯片的選擇應(yīng)根據(jù)實際的應(yīng)用系統(tǒng)需要而確定。一般來說，選擇DSP芯片時考慮

35、如下諸多因素。 </p><p>　　1． DSP芯片的運算速度。運算速度是DSP芯片的一個最重要的性能指標(biāo)，也是選擇DSP芯片時所需要考慮的一個主要因素。DSP芯片的運算速度可以用以下幾種性能指標(biāo)來衡量： </p><p>　?。?） 指令周期。就是執(zhí)行一條指令所需要的時間，通常以ns為單位。 </p><p>　?。?） MAC時間。即一次乘法加上一次加法的時間

36、。</p><p>　?。?） FFT執(zhí)行時間。即運行一個N點FFT程序所需的時間。 </p><p>　?。?） MIPS。即每秒執(zhí)行百萬條指令。</p><p>　?。?） MOPS。即每秒執(zhí)行百萬次操作。 </p><p>　?。?） MFLOPS。即每秒執(zhí)行百萬次浮點操作。 </p><p>　?。?） BOP

37、S。即每秒執(zhí)行十億次操作。 </p><p>　　2． DSP芯片的價格。根據(jù)一個價格實際的應(yīng)用情況，確定一個價格適中的DSP芯片。 </p><p>　　3． DSP芯片的硬件資源。 </p><p>　　4． DSP芯片的運算速度。 </p><p>　　5． DSP芯片的開發(fā)工具。 </p><p>　　6． D

38、SP 芯片的功耗。</p><p>　　1.2 TMS320C54X系列主要特點</p><p>　　1.2.1 CPU部分</p><p>　　(l)先進的多總線結(jié)構(gòu)，具有1條程序存儲器總線、3條數(shù)據(jù)存儲器總線和4條地線。</p><p>　　(2)40位算術(shù)邏輯運算單元(ALU)，包括40位的桶形移位寄存器和2個獨立的</p>

39、<p><b>　　位的累加器。</b></p><p>　　(3)17位X17位并行乘法器與40位專用加法器相連，用于非排流水線的單周期乘加操作。</p><p>　　(4)比較、選擇、存儲單元(CSSU)。</p><p>　　(5)指數(shù)編碼器可以在單個周期內(nèi)計算40位累加器中數(shù)值的指數(shù)。</p><p&g

40、t;　　(6)雙地址生成器包括8個輔助寄存器和兩個輔助寄存器算術(shù)運算單元(ARAU)。</p><p>　　(7)l92 K字尋址存儲空間(64K字程序存儲器、64K字數(shù)據(jù)存儲器以及64空間)，在C548和C549中存儲空間可擴展至8M字。</p><p>　　(8)片內(nèi)ROM，可配置為程序／數(shù)據(jù)存儲器。</p><p>　　(9)片內(nèi)雙尋址RAM(DARAM)。&

41、lt;/p><p>　　(10)片內(nèi)單尋址RAM(SARAM)(僅’C548和’C549)。</p><p>　　C54x中的DARAM分成若干塊。由于在每個機器周期內(nèi)，允許對同一DARAM塊尋址(訪問)2次，因此cPu可以在一個機器周期內(nèi)對同一DARAM塊讀出1次和寫入1次。一般情況下，DARAM總是映象到數(shù)據(jù)存儲器空間，主要用于存放數(shù)據(jù)。但是，它也可以映象到程序存儲器空間，用來存放程序代碼

42、。</p><p>　　1.2.2 芯片外圍電路</p><p>　?。?）軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器。</p><p>　　（2）可編程分區(qū)轉(zhuǎn)換邏輯電路。</p><p>　?。?）帶有內(nèi)部振蕩器或用外部時鐘源的片內(nèi)鎖相環(huán)(PLL)時鐘發(fā)生器。</p><p>　?。?）全雙工串行口，支持8位或16位傳送(僅‘C541

43、、‘LC545和，‘LC546)。</p><p>　?。?）時分多路(TDM)串行口(僅‘C542、’C543、’C548和‘C549)。</p><p>　?。?）緩沖串行口(BSP)(僅’C542、’C543、’LC545、’LC546、‘C548和’C549)。</p><p>　?。?）16位可編程定時器。</p><p>　?。?

44、）8位并行主機接口(HPl)(‘L542、’LC545、’C548和’C549)。</p><p>　?。?）外部總線關(guān)斷控制，以斷開外部的數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制信號。</p><p>　　（10）數(shù)據(jù)總線具有總線保持器特性。</p><p><b>　　電源</b></p><p>　?。?1）可用IDLE1、IDL

45、E2和IDLE3指令控制功耗</p><p>　?。?2）CLOCKOUT輸出信號可以關(guān)斷。</p><p>　?。?3）具有符合IEEEll49．1標(biāo)推的在片仿真接口</p><p>　　1.2.3 TMS320C54xDSP芯片內(nèi)部硬件功能單元</p><p>　　(l)中央處理單元(CPU)?？梢赃M行高速并行算術(shù)和邏輯處理。</p

46、><p>　　(2)內(nèi)部總線結(jié)構(gòu)。TMS320C542DSP芯片有八條16位總線，包括四條程序/數(shù)線和四條地址總線，因此，可以在每個指令周期內(nèi)產(chǎn)生兩個數(shù)據(jù)存儲地址，大大提并行數(shù)據(jù)處理數(shù)度。</p><p>　　(3)特殊功能寄存器。TMS320C542DSP芯片有26個特殊功能寄存器，用于對各功能模塊進行控制。</p><p>　　(4)數(shù)據(jù)存儲器。TMS320C542

47、DSP芯片的數(shù)據(jù)存儲器為10KDARAM。DARAM訪問RAM。</p><p>　　(5)程序存儲器。TMS320C542DSP芯片的程序存儲器為2KROM。</p><p>　　(6)I/O端口。TMS320C542DSP芯片只有兩個通用I/O。</p><p>　　(7)主機通信接口(HPI)。HPI提供與主儲器接口的并行接口。通過TMS320C542芯片片內(nèi)

48、存儲器實現(xiàn)。TMS320C542DSP芯片與主處理器之間的信息交換。</p><p>　　(8)串行接口。TMS320C542DSP芯片有一個帶緩沖的同步串行接口(BSP)和時分復(fù)用端口(TDM)。</p><p>　　(9)定時器。TMS320C542DSP芯片具有一個帶4位預(yù)定標(biāo)器的16位定時電路。器可以有專門的狀態(tài)編程實現(xiàn)停止、重啟動、復(fù)位和禁止。定時器計數(shù)器每次減少，則產(chǎn)生一個定時

49、中斷。在每個CLKOUT周期，定時器計數(shù)器減少1。</p><p>　　(10)中斷系統(tǒng)。TMS320C542DSP芯片的中斷可以由硬件驅(qū)動(硬件中斷)或軟動(軟件中斷)。當(dāng)中斷產(chǎn)生后，TMS320C542DSP芯片會掛起它的主程序，而中斷服務(wù)程序，而執(zhí)行中斷服務(wù)程序(ISR)。一般的，中斷由需要去數(shù)據(jù)或給數(shù)硬件器產(chǎn)生(例如ADC、DAC和其他處理器等)。</p><p>　　上述硬件功能

50、單元將在下面的章節(jié)中有選擇地加以介紹，并為之增加初始化設(shè)置。</p><p>　　第二章 DSP實驗系統(tǒng)總體方案</p><p>　　2.1實驗用DSP系統(tǒng)EVM板原理圖</p><p>　　實驗用DSP系統(tǒng)的核心功能由信號處理模塊實現(xiàn)，可實現(xiàn)下述功能；數(shù)據(jù)的輸入和輸出、各種常用算法的實現(xiàn)以及數(shù)據(jù)顯示和處理等。</p><p>　　實驗用DS

51、P系統(tǒng)EVM板主要包括DSP處理器及外部存儲器、接口部分、語音編/譯碼及通道、可編程邏輯器件（產(chǎn)生時鐘以及DSPI/O擴展）、數(shù)碼管、液晶顯示屏、鍵盤等。用戶可在硬件平臺上進行二次開發(fā)。如圖2.1-1 實驗用DSP系統(tǒng)EVM板原理框圖 所示</p><p>　　圖2.1-1 實驗用DSP系統(tǒng)EVM板原理框圖</p><p>　　2.1.1 主模塊</p><p&g

52、t;　　主要包含DSP 芯片TMS320VC5416，它是整個EVM板的核心，負責(zé)對信號的處理，實現(xiàn)各種常用算法。</p><p>　　圖2.1-2 DSP EVM板 電路原理圖</p><p>　　2.1.2 外圍電路</p><p>　　1. 39LF400(Flash ROM)，用于裝載DSP程序代碼；</p><p>　　2. MA

53、X706R，硬件復(fù)位及看門狗電路；</p><p>　　3.74LCX245，實現(xiàn)DSP芯片接口電平(3.3 V)與其他外圍電路接口電平(5 V)之間的轉(zhuǎn)換。</p><p>　　圖2.1-3 DSP EVM板外圍電路FlashRA、硬件復(fù)位看門狗和電平轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　2.1.3 電源產(chǎn)生電路</p><p>　　主要含T

54、PS767D301，其功能是產(chǎn)生DSP所需電源，由其產(chǎn)生的1.8 V和3.3 V直流電源分別供給DSP芯片內(nèi)核和外部接口。</p><p>　　圖2.1-4 DSP EVM板 外圍電路FlashRA、硬件復(fù)位看門狗和電平轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　2.1.4 A/D/A電路</p><p>　　A/D/A電路，主芯片采用TMS320AIC10芯片，該芯片同時具

55、備模/數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)/模轉(zhuǎn)換功能，數(shù)據(jù)接口采用同步串行模式。DSP芯片TMS320VC5416通過自身的同步串行口與TMS320AIC10進行數(shù)據(jù)交換。</p><p>　　圖2.1-5 DSP EVM板信號A/D/A電路</p><p>　　2.1.5 邏輯控制電路</p><p>　　邏輯控制電路，主要含CPLD芯片XCR3064XL，負責(zé)整個系統(tǒng)的時序產(chǎn)生和邏輯控

56、制，如時鐘分頻、地址譯碼、控制信號產(chǎn)生等</p><p>　　圖2.1-6 DSP EVM板 邏輯控制電路</p><p>　　2.2 DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)過程</p><p>　　設(shè)計需求規(guī)范，確定設(shè)計目標(biāo)時，其實要解決二個方面的問題：即信號處理方面和非信號處理的問題。</p><p>　　信號處理的問題包括：輸入、輸出結(jié)果特性的分析，D

57、SP算法的確定，以及按要求對確定的性能指標(biāo)在通用機上用高級語言編程仿真。</p><p>　　非信號處理問題包括：應(yīng)用環(huán)境、設(shè)備的可靠性指標(biāo)，設(shè)備的可維護性，功耗、體積重量、成本、性能價格比等項目。</p><p>　　算法研究與仿真這是DSP應(yīng)用實際系統(tǒng)設(shè)計中重要的一步。系統(tǒng)性能指標(biāo)能否實現(xiàn)，以何種算法和結(jié)構(gòu)應(yīng)對需求，都是在這一步考慮的。這種仿真是在通用機上用高級語言編程實現(xiàn)的，編程時最

58、好能仿DSP處理器形式運行，以達到更好的真實性。</p><p>　　DSP芯片選擇中通常有下列幾條應(yīng)注意的：</p><p>　?。?）精度：表數(shù)格式（定點或浮點），通?？梢杂枚c器件解決的問題，盡量用定點器件，因為它經(jīng)濟、速度快、成本低，功耗小。但是在編程時要關(guān)注信號的動態(tài)范圍，在代碼中增加限制信號動態(tài)范圍的定標(biāo)運算。</p><p>　?。?）字長的選擇：一般

59、浮點DSP芯片都用32位的數(shù)據(jù)字，大多數(shù)定點DSP芯片是16位數(shù)據(jù)字。而MOTOROLA公司定點芯片用24位數(shù)據(jù)字，以便在定點和浮點精度之間取得折中。字長大小是影響成本的重要因素，它影響芯片的大小、引腳數(shù)以及存儲器的大小，設(shè)計時在滿足性能指標(biāo)的條件下，盡可能選用最小的數(shù)據(jù)字。 </p><p>　?。?）存儲器安排：包括存儲器的大小，片內(nèi)存儲器的數(shù)量，總線尋址空間等。片內(nèi)存儲器的大小決定了芯片運行速度和成本，例如

60、TI公司同一系列的DSP芯片，不同種類芯片存儲器的配置等硬件資源各不相同。</p><p>　?。?）開發(fā)工具：在DSP系統(tǒng)設(shè)計中，開發(fā)工具是必不可少的，一個復(fù)雜的DSP系統(tǒng)，必須有功能強大的開發(fā)工具支持。</p><p>　　開發(fā)工具包括軟件和硬件兩部分。軟件開發(fā)工具主要包括：C編譯器、匯編器、鏈接器、程序庫、軟件仿真器等，在確定DSP算法后，編寫的程序代碼通過軟件仿真器進行仿真運行，來

61、確定必要的性能指標(biāo)。硬件開發(fā)工具包括在線硬件仿真器和系統(tǒng)開發(fā)板。在線硬件仿真器通常是JTAG周邊掃描接口板，可以對設(shè)計的硬件進行在線調(diào)試；在硬件系統(tǒng)完成之前，不同功能的開發(fā)板上實時運行設(shè)計的DSP軟件，可以提高開發(fā)效率。甚至在有的數(shù)量小的產(chǎn)品中，直接將開發(fā)板當(dāng)作最終產(chǎn)品。</p><p>　?。?）功耗與電源管理：在一些手提便攜式的消費類電子產(chǎn)品中，供電電源的節(jié)省是很重要的問題，因而目前DSP生產(chǎn)廠商越來越重視這

62、方面。它通常包括供電電壓的選擇和電源的管理功能。</p><p>　　供電電壓一般取得比較低，實施芯片的低電壓供電，通常有3.3V，2.5V，1.8V，0.9V等，在同樣的時鐘頻率下，它們的功耗將遠遠低于5V供電電壓的芯片。</p><p>　　加強了對電源的管理后，通常用休眠、等待模式等方式節(jié)省功率消耗。例如TI公司提供了詳細的、功能隨指令類型和處理器配置而改變的應(yīng)用說明。</p&

63、gt;<p>　　（6）成本和廠家的銷售后服務(wù)：特別要注意DSP芯片的生產(chǎn)和主推產(chǎn)品，以便以低的成本實施來要求產(chǎn)品。但低價位的芯片必然是功能較少、片內(nèi)存儲器少、性能上差一些的，這就帶給編程一定的困難。</p><p>　?。?）支持多處理器：近來各類軟件在無線電產(chǎn)品及雷達中的應(yīng)用中，都需要能處理高數(shù)據(jù)率、大運算量的應(yīng)用系統(tǒng)。單一的處理器系統(tǒng)已難以承擔(dān)這類復(fù)雜任務(wù)，因而采用多個處理器并行工作。這種情況

64、下，各處理器之間連接和通訊功能是必須要作為主要因素予以考慮的。近年新推出的DSP芯片系列都改善了這方面性能，注意增加專門的接口或DMA通道，來支持多處理器的DSP運行等。</p><p>　　圖2.2-1 DSP 系統(tǒng)開發(fā)流程</p><p>　　第三章DSP EVM板硬件設(shè)計</p><p>　　EVM硬件平臺主要是讓用戶調(diào)試和評估使用C54X DSP編寫的算法，

65、以便確定該算法是否符合用戶的要求。用戶可以在此硬件平臺上運行自己的程序，也可以以EVM硬件平臺為基礎(chǔ)進行多種系統(tǒng)擴展。</p><p>　　3.1 TMS320C54X EVM 硬件平臺結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖是C54X EVM基本配置結(jié)構(gòu)和連接圖，包括C54X DSP，主機和目標(biāo)之間的接口，模擬接口，仿真接口，串口接頭，I/O擴展頭等。C54X EVM還支持一個16位的PC/AT總線

66、接口。</p><p>　　在該C54X EVM上使用拉一個C54 DSP，運行速度為40MIPS。它有5KB的片內(nèi)程序/數(shù)據(jù)RAM，28KB的片內(nèi)ROM，2個串行口和1個定時器。C541可以訪問64KB外部程序RAM，64KB外部數(shù)據(jù)RAM和1個外部模擬接口，外部128KB的存儲器為零等待狀態(tài)存儲器。C541的這些資源都可以用來進行算法的評估。另外，C541支持基于IEEE1149.1標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)嵌式仿真。<

67、/p><p>　　EVM的外部I/O接口支持16個并行I/O，1個串口和其他一些輸入/輸出操作。I/O連接頭是一個標(biāo)準(zhǔn)的64腳DIN接頭。TLC320AC01模擬接口電路連接到C541串口，2個RCA接頭提供模擬輸入和輸出，可接到話筒或喇叭上。 </p><p>　　EVM支持C調(diào)式器的內(nèi)嵌式仿真并可以下載代碼。EVM板上沒有引導(dǎo)ROM（PORM或EPROM），用戶不能直接對C54X存儲器進行

68、訪問，用戶通過主機通信接口與C54X通信。</p><p>　　為拉簡化編碼開發(fā)和縮短調(diào)試時間，TI公司提供拉一個Windows的調(diào)試器圖形界面。這種友好的窗式界面用鼠標(biāo)來選擇菜單，用戶不必去記復(fù)雜的命令，因此減少拉學(xué)習(xí)軟件的時間。</p><p>　　3.2 TMS320C54X EVM對主機的要求</p><p>　　C54X EVM板是一個PC/AT插卡，可以

69、插在PC機空閑的總線插槽中。</p><p>　　為拉能夠成功安裝EVM板和執(zhí)行應(yīng)用程序，用戶的PC機必須要有一個最低的硬件配置，包括一臺IBM PC/AT機或基于ISA/EISA的兼容機，一個16b的擴展總線插槽，時鐘度在8MHZ以下的I/O總線，至少需要640KB的內(nèi)存，96KB的I/O空間。電源要求是；在+5V時需要1.5A，在-5V和-12V時需要0.1A，在+12V需要0.5A。</p>

70、<p>　　C54X EVM駐留在主機的I/O地址空間，它需要占用3個32B的頁，一共要96B。頁與頁之間相隔1KB。因為PC/AT兼容機只對I/O空間的第1KB譯碼，所以EVM所占的3頁必須要映射到相應(yīng)存儲器段的頂端。</p><p>　　用戶通過設(shè)置開關(guān)1和開關(guān)2可以將EVM板映射到4個I/O基地址范圍之一，如圖2所示。在選擇I/O基地址之前，用戶應(yīng)查閱自己的PC機系統(tǒng)文件，確定EVM選擇的I/O空

71、間不會與其他I/O器件，如磁盤控制器，本地網(wǎng)絡(luò)控制器等發(fā)生沖突。</p><p>　　表3.2 C54XEVM開關(guān)設(shè)置的I/O地址空間</p><p>　　3.3 TMS320C54X EVM操作</p><p>　　C54X EVM由7個主要的邏輯塊組成：C54X存儲器接口，PC/AT主機接口，C54X I/O接口，主機與目標(biāo)處理器通信接口，外部串口，模擬接口和仿

72、真接口。</p><p>　　3.31 TMS320C54X存儲接口</p><p>　　EVM包括64KB零等待狀態(tài)程序存儲器和64KB零等待狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲器，總共可提供128KB的外部存儲器。在使用存儲器時應(yīng)注意以下兩個問題：</p><p>　?。?）存儲器優(yōu)先權(quán)：當(dāng)C54X內(nèi)部存儲器被使能時，它的優(yōu)先權(quán)膏腴外部存儲器。如果用戶希望某個地址對應(yīng)于外部存儲器，而同

73、時這個地址又對應(yīng)于內(nèi)部存儲器，那么用戶應(yīng)在運行程序時將片內(nèi)存儲器設(shè)置為禁止?fàn)顟B(tài)。</p><p>　?。?）等待狀態(tài)：外部存儲必須自動進行等待狀態(tài)的插入操作。如果用戶想望問外部存儲器且不要等待狀態(tài)的話，那么必須將用于程序和數(shù)據(jù)存儲器的片內(nèi)等待狀態(tài)產(chǎn)生器設(shè)置成零等待狀態(tài)。</p><p>　　3.32 PC/AT主機接口</p><p>　　PC/AT主機總線接口提供

74、緩沖控制，主機I/O空間譯碼和訪問控制。PC/AT主機通過38個16比特的I/O映射寄存器與C54X EVM通信，這些I/O單元位于I/O空間第0頁，它們的地址用一個偏移量來描述，具體定義見表3。38個寄存器中前32個支持仿真，它們是測試總線控制器，剩余6個單元支持主機與目標(biāo)理器之間的通信和控制。主機狀態(tài)控制寄存器示于圖8，其中每一位的定義示于表3.4。</p><p>　　表3.3 C54X EVM主機接口寄存

75、器偏移量 </p><p>　　表3中的通道A是一個雙向寄存器，可用來傳輸命令和數(shù)據(jù)。當(dāng)主機向通道A寫數(shù)時，通道A中當(dāng)前的內(nèi)容被覆蓋掉，同時向目標(biāo)處理器發(fā)一個中斷INT1。主機控制寄存器中的AXST位和目標(biāo)控制器中的ARST位被置位，如果主機從通道A讀取數(shù)據(jù)，那么主機控制寄存器中的ARST位和目標(biāo)控制寄存器中的AXST位被清零。</p><p>　　通

76、道B是長度為64的雙向先進先出（FIFO）寄存器，用來傳輸命令和數(shù)據(jù)。主機寫入0x0804或0x0806的數(shù)據(jù)又FIFO寄存器緩沖。如果FIFO寄存器已滿，那么再寫入的數(shù)據(jù)被忽略掉。另外，主機對0x0806的寫操作在目標(biāo)機上產(chǎn)生中斷INT1，發(fā)送FIFO已滿的信號夜在目標(biāo)機上產(chǎn)生中斷INT1。</p><p>　　兩個狀態(tài)/控制寄存器為EVM提供系統(tǒng)級的控制和狀態(tài)信息。主機對0x0808和 0x080A的寫操作是

77、相同的，只是主機對0A的寫操作使主機中的ARST，AXST，BRXT，BXST和BRST2標(biāo)志復(fù)位，同時使目標(biāo)中的ARST，AXST，BRST和BXST復(fù)位。這個主機的寫操作應(yīng)該在主機與目標(biāo)機通信開始時進行。</p><p>　　表3.8 主機狀態(tài)/控制寄存器（HCR）</p><p>　　表3.4主機狀態(tài)/控制寄存器（HCR）中的每一位的定義</p><p>　　

78、在某些情況下，目標(biāo)處理器 可以中斷主機操作，擁護可以從4個主機中斷IRQ5，IRQ7，IRQ10和IRQ11中選擇合適的中斷。跳線器JP1的設(shè)置與中斷的選擇關(guān)系示于表3.5。</p><p>　　表3.5主機中斷選擇 </p><p>　　3.33TMS320C54X I/O接口</p><p>　　EVM支持兩個通信通道，這兩個通道設(shè)置成6個主機與目標(biāo)處理機通信的

79、I/O口和16個用戶擴展的I/O口。</p><p>　　16個并行I/O口（PIO）是為用戶的應(yīng)用而設(shè)計的，它們連接到擴展接頭J1上，J1是一個標(biāo)準(zhǔn)的64腳DIN接頭。I/O口的地址，控制和數(shù)據(jù)信號都是經(jīng)過緩沖的用戶可以通過READY信號來增加I/O接口的等待狀態(tài)數(shù)。</p><p>　　主機與 目標(biāo)處理器之間的信息傳遞系統(tǒng)提供拉兩者之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮唵畏椒?，在保持實時操作的同時傳輸數(shù)據(jù)，

80、傳輸協(xié)議是用戶定義的。用戶可以用查詢或中斷方式來進行數(shù)據(jù)傳輸，也可以將兩種方式混合使用。主機與目標(biāo)處理器可以通過通道A和通道B來傳輸信息。用戶可以單獨使用或同時使用通道A和通道B。表3.6示出了目標(biāo)處理器C54XI/O口的使用情況。</p><p>　　表3.6C54X I/O口的使用情況</p><p>　　通道A是一個16VB雙向寄存器，映射到兩個I/O口單元，對讀操作來說，這兩個單元

81、是一樣的。只有當(dāng)主機控制位ATIE被置位時，目標(biāo)處理器對0x0010單元的寫操作才會產(chǎn)生一個主機中斷，而不管ATIE為何值，目標(biāo)處理器對0x0011單元的寫操作都會產(chǎn)生一個主機中斷。只有一種情況例外，就是自從上一次中斷響應(yīng)了以后，ATIE和BTIE一直是零，那以目標(biāo)處理器的寫操作不產(chǎn)生中斷。在這種情況下，為了利用目標(biāo)處理器寫操作產(chǎn)生中斷的特性，必須使ATIE或BTIE先變高后變低。</p><p>　　通道B是一

82、個雙向64個單元的先進先出（FIFO）緩沖器，也影射到兩個I/O口單元。對讀操作來說，這兩個單元是一樣的。如果主機控制位BTIE被置位，無論PIFO緩沖器是不是滿了，對0x0013單元的寫操作都會產(chǎn)生一個主機中斷。另外，還有一個狀態(tài)寄存器是為目標(biāo)處理器控制設(shè)計的，它可以提供一般的控制，狀態(tài)和離散位的輸入和輸出。如圖9所示，USRBIN0和USRBIN1，USRBOT0，USRBOT1和USRBOT2分別是離散TTL兼容的輸入和輸出。這些

83、位都連接到擴展接頭上，輸入帶有上拉電阻。 </p><p>　　表3.9 目標(biāo)處理的狀態(tài)/控制寄存器（TCR）</p><p>　　所有的I/O訪問至少需要兩個等待狀態(tài)，使用C54X的軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器提供所許的等待狀態(tài)。表3.7顯示了目標(biāo)處理器的狀態(tài)/控制寄存器（TCR）中每一位的定義。</p><p>　　表3.7目標(biāo)處理器

84、的狀態(tài)/控制寄存器（TCR）中每一位的定義</p><p>　　表3.8顯示拉I/O擴展接頭J1的引腳安排</p><p>　　3.4 主機與目標(biāo)處理器的通信</p><p>　　C54X EVM有兩個獨立的通信通道A和B，主機與目標(biāo)處理器可以通過它們進行通信。這種通信的特點如下：</p><p>　?。?）兩條通信路徑獨立傳輸。且都是雙向的

85、/</p><p>　?。?）主機與目標(biāo)處理器是平等的，二者之間沒有主從關(guān)系。</p><p>　　（3）兩個通道采用查詢或中斷驅(qū)動方式。</p><p>　?。?）雙向狀態(tài)標(biāo)志。主機與目標(biāo)處理器的狀態(tài)標(biāo)志對雙方來說一般都是可用的（除了BRST2，它只對主機有效）。</p><p>　?。?）目標(biāo)處理器有獨立的屏蔽的中斷。目標(biāo)處理器使用獨立的

86、中斷，通道A用INT1，通道B用INT2。兩個中斷在IMR寄存器中可以分別屏蔽。</p><p>　?。?）主機可分別使能兩個通道。兩個通道必須共享一個主機中斷（由JP1選擇）。但是主機通過設(shè)置主機控制寄存器中通道A的ATIE位或通道B的BTIE位來分別使兩個通道的中斷。</p><p>　?。?）非隊列式的中斷。中斷不排隊，主機和目標(biāo)處理器的中斷保持有效，當(dāng)相應(yīng)的讀或?qū)懖僮魍瓿蓵r，響應(yīng)的

87、標(biāo)志自動修改。</p><p>　?。?）沒有握手信號。在主機與目標(biāo)處理器之間傳送信息不需要握手信號，而不管它的內(nèi)容是否已經(jīng)被對方讀走。</p><p>　　（9）自動覆蓋。對通道A這個單字緩沖器的寫操作會覆蓋掉它的原由內(nèi)容，而不管它的內(nèi)容是否已經(jīng)被對方讀走。</p><p>　?。?0）立即數(shù)獲取。寫入通道B緩沖器的數(shù)據(jù)立即就可被另一放以FIFO方式使用。當(dāng)緩沖器

88、以滿時，再寫入的數(shù)據(jù)就會丟失。當(dāng)接受放讀出了一個字，這個空出來的單元可以再次使用。通道B本質(zhì)上是一個雙向隊列，用長度為64的循環(huán)列表來實現(xiàn)。</p><p>　　3.5 外部串行口</p><p>　　EVM提供一個外部串行接口，這個接口通過一個10腳的插頭接到PC機的后端。在EVM板上，該串口直接接到C541的串口上。表3.9示出了這個串行接口引腳的安排。 </p>

89、<p>　　表3.9外部串口信號 </p><p><b>　　3.6 模擬接口</b></p><p>　　C54X EVM提供一個模擬的音頻輸入/輸出通道，它是基于TLC320AC01芯片的模擬接口電路，可進行可編程的濾波，定標(biāo)和采樣。圖10為TLC320AC01芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，集成了一個14bDAC，一個14bADC，一個低通濾波器，

90、一個高通濾波器，一個二階（sinx）/x校正單元及一個用于傳送數(shù)據(jù)和信息控制的串口。TLC320AC01的采樣頻率及高通，低通濾波器的截止頻率可編程控制，DAC和ADC通道折結(jié)構(gòu)和輸入/輸出增益也可編程控制。在EVM板上，TLC320AC01與DSP的標(biāo)準(zhǔn)串口連接。</p><p>　　基于TLC320AC01芯片的模擬拉口電路的特性包括：</p><p>　?。?）14比特A/D和D/A

91、（16比特動態(tài)范圍）；</p><p>　　可編和控制的采樣率（最高達43.2kHZ）；</p><p>　　可編和控制的+-3V滿量輸入；</p><p>　　可編和控制的+-3V滿量輸入，驅(qū)動300歐負載或直接驅(qū)動一個8歐的喇叭；</p><p>　　可編和控制的抗混疊可重構(gòu)濾波器。</p><p>　　模擬接口電

92、路中的模擬輸入信號來自外部接頭J4，經(jīng)過預(yù)濾波、緩沖送到ADCMID，并且以差分輸入方式送如模擬接口電路的IN端。模擬接口電路有兩個輸入：IN和AUXIN，著兩個輸入可通過軟件來選擇。IN是默認值，且以DC耦合到模擬接口電路，增益為1。AUX IN是AC耦合，增益為10，它在處理諸如來自花筒的小信號時很有用。在任何一個輸入端上，用戶可以通過軟件將靈敏度增加2倍-4倍。</p><p>　　圖3.11示出主機使用通

93、道B向目標(biāo)處理器發(fā)送47個16比特字的數(shù)據(jù)和命令。其中實線表示數(shù)據(jù)流，虛線表示程序流的流和。</p><p>　　圖3.11主機使用通道B向目標(biāo)處理器發(fā)送數(shù)據(jù)流程圖 </p><p>　　圖3.12 目標(biāo)處理器送過A通道將數(shù)據(jù)返回主機流程圖</p><p>　　圖3.12示出主機向目標(biāo)處理器發(fā)出一個連續(xù)的數(shù)據(jù)流，然后通道A將結(jié)果反送給主機（其中實線表示數(shù)據(jù)流，虛線

94、表示程序流）的流程。</p><p>　　模擬輸出J5可以通過跳線器（JP3）在兩種資源之間驚醒選擇。JP3處于低位時（2腳和3腳）選擇以低位為參考的模擬接口電路輸出。這種輸出可以驅(qū)動+-3C滿量程信號到最小300歐的負載上，這足以驅(qū)動大多數(shù)音響件的輸入端。用戶可以通過軟件降低滿量程輸出，降低的加速度是0.25-0.5。在驅(qū)動立體聲設(shè)備時，這種方式較好。如果要直接驅(qū)動4歐的喇叭，那么將JP3放在高位（1腳和2腳）

95、，選擇一個LM386音頻功率放大器輸出的信號。74ACT8990測試總線控制器（U23）提供EVM仿真接口，它直接連接到C54X的JTAG仿真口。主機通過32個16bI/O映射寄存器連到測試總線控制器。JTAG送給測試總線控制器的測試時鐘TCK來自10.386KHZ的晶體震蕩器（U25），這個震蕩器驅(qū)動模擬接口電路。仿真接口的特點如下：</p><p>　?。?）仿真接口不需要外部電纜和監(jiān)視軟件的支持，也不一定要

96、消耗用戶資源；</p><p>　?。?）易于與C54X高級語言調(diào)試器連接，易于工廠檢測和現(xiàn)場診斷等；</p><p>　?。?）不需要系統(tǒng)引導(dǎo)ROM，主機可以通過仿真口下在所有必須的程序和數(shù)據(jù)。</p><p>　　EVM這樣的設(shè)計使得用戶可以調(diào)試一個與主機應(yīng)用程序相連接的C54X應(yīng)用程序。C54X調(diào)試器與主機/目標(biāo)處理器通信接口之間唯一的共享資源是主機控制寄存器

97、中的RESRER位。</p><p>　　當(dāng)用戶在調(diào)試器中使用了reset命令，RESET位觸發(fā)成高電平，然后變低使EVM復(fù)位。當(dāng)用戶啟動拉調(diào)試器，就不要在調(diào)試器以外對EVM復(fù)位，否則，會使C54X跳出仿真模式。</p><p>　　第四章 FIR數(shù)字濾波算法在EVM板上的軟件實現(xiàn)</p><p>　　4.1 FIR濾波器的基本原理和設(shè)計方法</p>

98、<p>　　在信號處理中,濾波占有十分重要的地位。數(shù)字濾波是數(shù)字信號處理的基本方法。在許多信息處理過程中,如對信號的過濾、檢測、預(yù)測等,都要廣泛地用到濾波器,而數(shù)字濾波器則因其設(shè)計靈活、實現(xiàn)方便等特點而廣為接受。所謂數(shù)字濾波器就是具有某種選擇性的器件、網(wǎng)絡(luò)或以計算機硬件支持的計算程序。其功能本質(zhì)是按事先設(shè)計好的程序, 將一組輸入的數(shù)字序列通過一定的運算后轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪唤M輸出的數(shù)字序列,從而改變信號的形式和內(nèi)容, 達到對信號加工或濾

99、波以符合技術(shù)指標(biāo)的要求。</p><p>　　數(shù)字濾波器是語音、圖象處理、模式識別以及譜分析中的重要的處理運算環(huán)節(jié)。DSP 由于其本身具有并行的硬件乘法器、流水結(jié)構(gòu)以及快速的片內(nèi)存儲器等資源, 其技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于噪聲及振動的各個領(lǐng)域. 本章研究DSP 中有限沖擊響應(yīng)(FIR)濾波器的原理并結(jié)合基于TM320C54x 開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng),介紹了FIR 濾波器設(shè)計及DSP 中FIR 濾波器的實現(xiàn)方法。&l

100、t;/p><p>　　本文所采用的TMS320C54x 采用改進的哈佛結(jié)構(gòu),具有以下優(yōu)點:具有高度并行性和專用硬件邏輯的CPU 設(shè)計,芯片性能大大提高;哈佛結(jié)構(gòu)不同于傳統(tǒng)的馮·諾依曼(Von Neuman)結(jié)構(gòu)的并行體系結(jié)構(gòu),其程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器是相互獨立的存儲器, 每個存儲器獨立編址,獨立訪問。系統(tǒng)中設(shè)置了1 組程序總線和3 組數(shù)據(jù)總線及4 組地址總線, 從而使數(shù)據(jù)的吞吐率大大提高。設(shè)計了以DSP 為

101、信息采集處理器的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng).。</p><p>　　基于此, 本章設(shè)計了FIR 數(shù)字濾波器, 著重介紹FIR 濾波器設(shè)計及DSP 中FIR 濾波器的實現(xiàn)原理及方法。</p><p>　　4.2 FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計與分析</p><p>　　數(shù)字濾波器原理一般具有如下差分方程:</p><p><b>　?。?.1）&

102、lt;/b></p><p>　　式中,x(n)為輸入序列,y(n)為輸出序列,ak 和bk 為濾波器系數(shù),N 是濾波器階數(shù)。當(dāng)所有的bk 均為零, 則有</p><p><b>　?。?.2）</b></p><p>　　(4.2)式是FIR 濾波器的差分方程,其一般形式為</p><p><b>　　

103、（5.3）</b></p><p>　　對(4.3)式進行z 變換,整理后可得FIR 濾波器的傳遞函數(shù):</p><p><b>　?。?.4）</b></p><p>　　FIR 數(shù)字濾波器的設(shè)計方法主要有窗函數(shù)法和頻率抽樣設(shè)計法, 其中窗函數(shù)法是基本而有效的設(shè)計方法。</p><p><b>　

104、　結(jié) 論</b></p><p>　　數(shù)字信號處理是利用專用處理器或計算機，以數(shù)字的形式對信號進行采樣、變換、濾波、增強、壓縮、識別等處理，以得到符合人們要求的信號形式。數(shù)字信號處理器是一種處理數(shù)字信號的專用微處理器，主要應(yīng)用于實時快速地實現(xiàn)各種信號的數(shù)字處理算法。它在結(jié)構(gòu)上針對數(shù)字信號處理的特點進行了改進和優(yōu)化，并且增加了特殊的指令專門用于數(shù)字處理，因而處理速度更快，效率更高。</p>

105、<p>　　以DSP芯片為核心構(gòu)造的數(shù)字信號處理系統(tǒng)，可集數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲和高速實時處理為一體，能充分體現(xiàn)數(shù)字信號處理系統(tǒng)的優(yōu)越性，能很好地滿足載人航天領(lǐng)域設(shè)備測量精度、可靠性、信道帶寬、功耗、工作電壓和重量等方面的要求。數(shù)字濾波器是語音、圖象處理、模式識別以及譜分析中的基本運算的處理運算。DSP 由于其本身具有并行的硬件乘法器、流水結(jié)構(gòu)以及快速的片內(nèi)存儲器等資源, 其技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于噪聲及振動的各個領(lǐng)域。目前，DS

106、P芯片正在向高性能、高集成化及低成本的方向發(fā)展，各種各類通用及專用的新型DSP芯片在不斷推出，應(yīng)用技術(shù)和開發(fā)手段在不斷完善。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]TMS320C54xDSPRefereneeSetVolumel:CPUandPeripherals.TexasInstrumentIne,1999.</p>

107、<p>　　[2]TMS320C54xDSPRefereneeSetVolume11:MnemonieInstruetion.TexasInstrumentIne,1999.</p><p>　　[3]TMS320C54xDSPRefereneeSetVolume111:AlgebraieInstruetion.TexasInstrumentIne,1999.</p><p>

108、　　[4]張雄偉,陳亮,徐光輝.DSP芯片的原理與開發(fā)應(yīng)用(第三版).北京:電子工業(yè)出版社,2002.</p><p>　　[5]周琳/DSP系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn).北京:國防工業(yè)出版社，.2003.</p><p>　　[6]程佩青.數(shù)字信號處理教程[M].北京:清華大學(xué)出版社,2001.</p><p>　　[7]張彩麗,楊帆等. 基于WebGIS 的電網(wǎng)運行監(jiān)控技術(shù)及

109、其實現(xiàn)[J],微計算機信息,2005,3:192- 194.</p><p>　　[8]清源科技.TMS320C54X DSP 硬件開發(fā)教程[M].北京:機械工業(yè)出版社.2003.</p><p>　　[9]趙勇,甘泉.DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計,北京:電子工業(yè)出版社,2002.</p><p>　　[10]李健.翎5320C54xDSP應(yīng)用程序設(shè)計教程.北京:機械工業(yè)出版

110、社,2004.</p><p>　　[11]曾義芳.DSP基礎(chǔ)知識及系列芯片.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2006.</p><p>　　[12]]瑞萍，崔濤，張芳娟.珊S32OC54xDSP原理及應(yīng)用.西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2005.</p><p>　　[13]張雄偉，曹鐵勇.DSP芯片的原理與開發(fā)應(yīng)用.北京:電子工業(yè)出版社,2000.</p&g

111、t;<p><b>　　致 謝</b></p><p>　　首先，我要感謝我的指導(dǎo)老師鄭華老師，他在畢業(yè)設(shè)計的一個多學(xué)期中給與了我細心的幫助與指導(dǎo)，給了我一個鍛煉提高的機會和環(huán)境 。在這學(xué)期的學(xué)習(xí)中很多老師都給了我巨大的幫助，是他們讓我能夠完成畢業(yè)設(shè)計。</p><p>　　也感謝信麗萍老師，張薇老師，在畢業(yè)設(shè)計過程中也給予我極大的幫助。感謝你們，傳授