Dsp发展现状及其在工业上的应用

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1、Dsp发展现状及其在工业上的应用任课教师：荣丽红所在学院：信息技术学院专业：电气工程及其自动化班　　级：08电气2学生姓名：佟森学　　号：20084073213中国·大庆2011年11月-11-目录1.Dsp及其相关简介1.1Dsp功能及特点1.2Dsp结构简单介绍2.Dsp发展历程2.1Dsp早期2.2Dsp现况2.3Dsp未来发展趋势3.Dsp在工业上的应用-11-1.Dsp及其相关简介1.1Dsp功能及特点DSP（digitalsignalprocessor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信

2、号，转换为0或1的数字信号。再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。　　DSP微处理器（芯片）一般具有如下主要特点：　　（1）在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法；　　（2）程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据；　　（3）片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；　　（4）具有

3、低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；　　（5）快速的中断处理和硬件I/O支持；　　（6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；　　（7）可以并行执行多个操作；（8）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。1.2Dsp结构简单介绍哈佛结构哈佛结构是并行体系结构，其主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间中程序存储器和数据存储器是相互独立的存储器系统中设置了程序总线和数据总线两条总线，从而使数据的吞吐率提高了一倍TMS320系列DSP芯片作了改进一是允许数据存放在程序存储器中，并被算术运算指令直接使用，增强了芯片的灵活性。二是指

4、令存储在高速缓冲器（Cache）中，当执行此指令时，不需要再从存储器中读取指令，节约了一个指令周期的时间。流水线与哈佛结构相关，DSP芯片广泛采用流水线以减少指令执行时间，从而增强了处理器的处理能力。TMS320系列处理器的流水线深度从2~6级不等。第一代TMS320处理器采用二级流水线，第二代采用三级流水线，而第三代则采用四级流水线。处理器可以并行处理2~6条指令，每条指令处于流水线上的不同阶段。专用的硬件乘法器乘法速度越快，DSP处理器的性能就越高从最早的TMS32010实现FIR的每个抽头算法可以看出，滤波器每个抽头需-11-要一条乘法

5、指令MPY：LT；装乘数到T寄存器DMOV；在存储器中移动数据以实现延迟MPY；相乘APAC；将乘法结果加到ACC中典型的通用微处理器中，每个抽头需要30~40个指令周期，而TMS32010只需4条指令特殊的DSP指令MS32010中的一个特殊指令是LTD，它在一个指令周期内完成LT、DMOV和APAC三条指令。LTD和MPY指令可以将FIR滤波器抽头计算从4条指令降为2条指令。在TMS320C25处理器中，增加了2条更特殊的指令，即RPT和MACD指令，采用这2条特殊指令，可以进一步将每个抽头的运算指令数从2条降为1条：RPTK255；重复

6、执行下条指令256次MACD；LT,DMOV,MPY及APAC快速的指令周期哈佛结构、流水线操作、专用的硬件乘法器、特殊的DSP指令再加上集成电路的优化设计，可使DSP芯片的指令周期在200ns以下。TMS320系列处理器的指令周期已经从第一代的200ns降低至现在的20ns以下。快速的指令周期使得DSP芯片能够实时实现许多DSP应用。2.Dsp发展历程DSP发展历程大致分为三个阶段：70年代理论先行，80年代产品普及，90年代突飞猛进。2.1Dsp早期在DSP出现之前数字信号处理只能依靠MPU（微处理器）来完成。但MPU较低的处理速度无法满

7、足高速实时的要求。因此，直到70年代，有人才提出了DSP的理论和算法基础。那时的DSP仅仅停留在教科书上，即便是研制出来的DSP系统也是由分立元件组成的，其TItle="应用"style="text-decoration:underline;color:blue">应用领域仅局限于军事、航空航天部门。对于TI推出业界第一颗商用DSP的历史，TI首席科学家GeneFrantz在一篇名为《DSP:如何使TI风险业务变成其最大的业务（DSP:HowTI'sRiskyBusinessbecameitBIGGESTbusiness）》的文章有极为精彩的

8、分析。在这篇文章中他提到DSP最初还只是一项技术的名称，既数字信号处理。这项技术在二十世纪六十年代从校园中兴起，到七十年代才由计算机实现部分实时处理，而多用于高尖端