《DSP處理器原理與應用》共分9章,21個任務,分別介紹了TMS320C55X系列DSP、DSP處理器軟硬件開發工具、DSP軟件開發、TMS320C55XDSP的外設、利用DSP實現外部控制與通信、數字信號處理方法及其DSP實現、利用DSP實現語音信號采集與分析、DSP系統硬件設計等內容。
《DSP處理器原理與應用》以簡單的語言和詳實的步驟講述DSP使用的重點操作,將一些零散的知識點放在任務的相關原理之中,這樣既保證了章節在邏輯上的連貫性,又方便了教師的教學和學生的自學。
《DSP處理器原理與應用》可作為高職高專院校電子與通信類專業的教材,也可作為工程技術人員的培訓教材和參考書。
目前,信息化已經成為社會發展的大趨勢。由于信息化是以數字化為背景的,因此電子技術已全面地由模擬技術向數字技術過渡,傳統的模擬信號處理技術正被全新的數字信號處理技術所替代。由于目前絕大多數的數字化產品都需要快速實時地完成數字信號處理任務,因此能夠完成實時數字信號處理任務的數字信號處理器也日益顯示出其重要性。
本教材以培養職業能力為目標,兼顧知識的完整性和學生的可持續發展。變書本知識的傳授為動手能力的培養,打破傳統的知識傳授方式,以“任務”為主線,創設工作情景,培養學生的實踐動手能力。
本書共分為9章。第1章為DSP概述;第2章介紹了TMS320C55X系列:DSP為學習后面的章節打下基礎;第3~8章按照學習的規律循序漸進地介紹了DSP處理器軟硬件開發工具、DSP軟件開發、TMS320C55XDSP的外設、利用DSP實現外部控制與通信、數字信號處理方法及其DSP實現、利用DSP實現語音信號采集與分析,第9章詳細地介紹了DSP系統硬件設計的方法和注意事項。
本書中還設置了21個任務。其中以簡單的語言和詳實的步驟講述DSP使用的重點操作,與相關的章節有機的結合起來,將一些零散的知識點放在任務的相關原理之中,這樣既保證了章節在邏輯上的連貫性,又方便了教師的教學和學生的自學。
第1章 DSP概述
1.1 引言
1.2 什么是DSP
1.2.1 數字信號處理
1.2.2 數字信號處理器
1.2.3 數字信號處理的特點與優勢
1.2.4 數字信號處理算法的特點
1.2.5 實時處理的概念
1.2.6 數字信號處理算法實現的途徑
1.3 DSP處理器的特點
1.3.1 DSP處理器的結構特點
1.3.2 DSP與MCU、GPP的區別及其優勢
1.3.3 DSP處理器性能指標
1.4 DSP處理器的應用
1.5 具有代表性的DSP芯片生產商
習題與思考題
第2章 TMS320C55X系列DSP
2.1 TMS320C55X概述
2.1.1 c55x在C5000系列DSP中的地位
2.1.2 TMS320C55XDSP的應用
2.1.3 TMS320C55XDSP的主要性能和優點
2.1.4 對低功耗能力的加強
2.1.5 嵌入式仿真特性
2.2 TMS320C55XCPtJ的結構
2.2.1 CPU結構概述
2.2.2 片內的數據和地址總線
2.2.3 存儲器緩沖單元(M單元)
2.2.4 指令緩沖單元(I單元)
2.2.5 程序控制單元(P單兀)
2.2.6 地址生成單元(A單元)
2.2.7 數據計算單元(D單元)
2.3 TMS320C55xDSP的存儲器和I/O空間
2.3.1 存儲器映射
2.3.2 程序空問
2.3.3 數據空間
2.3.4 I/O空間
2.4 啟動加載程序
2.5 本章小結
習題與思考題
第3章 DSP處理器軟、硬件開發工具
3.1 DSP處理器軟、硬件開發工具簡介
3.2 常用的DSP硬件開發工具
3.2.1 硬件仿真器
3.2.2 EVM和DSK
3.3 eXpressDSP
3.4 CCS集成開發環境
3.4.1 CCS集成開發環境的特征與設置
3.4.2 CCS軟件的安裝與設置
3.4.3 CCS集成開發環境的使用
任務1 CCS操作入門1
任務2 CCS操作入門2
3.5 本章小結
習題與思考題
第4章 DSP軟件開發
4.1 程序定位方式的比較
4.2 公共目標文件格式
4.2.1 段(sections)
4.2.2 匯編器對段的處理
4.2.3 鏈接器對段的處理
4.2.4 重新定位
4.2.5 程序裝入
4.2.6.cmd文件
4.3 DSP匯編程序簡介
4.3.1 尋址模式及指令系統
4.3.2 C55X匯編語言指令系統的特點
4.4 DSPc語言程序基礎
4.4.1 DSP軟件的設計方式
4.4.2 C語言軟件開發過程
4.4.3 c語言運行環境
4.5 TIDSP軟件開發平臺
4.5.1 傳統軟件開發方法
4.5.2 TI倡導的DSP軟件架構
任務3 編寫一個以C語言為基礎的DSP程序
任務4 編寫一個以匯編(ASM)語言為基礎的DSP程序
任務5 編寫一個匯編語言和C語言混合的DSP程序
任務6 DSP數據存取
4.6 本章小結
習題與思考題
第5章 TMS320C55XDSP的外設
5.1 引言
5.2 通用計時器
5.2.1 通用計時器簡介
5.2.2 TMS320C55X中斷系統
5.2.3 計時器中斷
5.2.4 計時器寄存器
5.2.5 計時器的操作
任務7 DSP的定時器
5.3 TMS320C5509DSF片LADC
5.3.1 ADC簡介
5.3.2 總轉換時間
5.3.3 初始化和監視轉換周期
5.3.4 ADC寄存器
任務8 單路、多路模數轉換(A/D)
5.4 外部存儲器接口(EMlF)
5.4.1 EMIF簡介
5.4.2 EMIF信號
5.4 3對存儲器的考慮
5.4.4 EMIF寄存器
5.4.5 SDRAM的使用
任務9 通過EMIF接口控制指示燈
任務10 通過EMIF接口讀取撥碼開關狀態
5.5 本章小結
習題與思考題
第6章 利用DSP實現外部控制與通信
6.1 通用輸入,輸出端口(GPIO)
6.2 多通道緩沖串口(McBSP)
6.2.1 同步串行通信基礎知識
6.2.2 TMS320C55XDSP的McBSP
任務11 通用輸入/輸出管腳應用
任務12 發光二極管陣列
任務13 直流電機的控制
6.3 通用異步接收/發送器
6.3.1 URAT簡介
6.3.2 TMS320C5509上uART的實現
6.3.3 TLl6C550寄存器
任務14 異步串口通信
6.4 本章小結
習題與思考題
第7章 數字信號處理方法及其DSP實現
7.1 數字濾波器的基本概念
7.1.1 數字濾波器結構的表示方法
7.1.2 一般數字濾波器的設計方法概述
7.2 有限沖擊響應濾波器(FIR)的原理結構及設計
7.2.1 FIR濾波器的基本原理
7.2.2 FIR濾波器的設計方法
任務15 有限沖擊響應濾波器(FIR)算法實現
7.3 無限沖擊響應濾波器(IIR)的原理結構及設計
7.3.1 IIR濾波器的基本概念
7.3.2 IIR濾波器的設計方法簡介
任務16 無限沖擊響應濾波器(IIR)算法實現
任務17 用FIR濾波器實現信號濾波
7.4 快速傅里葉變換(FFT)
任務18 FFT算法實現
7.5 本章小結
習題與思考題
第8章 利用DSP實現語音信號采集與分析
8.1 引言
8.2 語音codec芯片TLN320AIC23的設計和控制原理
8.2.1 工作原理
8.2.2 TLN320AIC23內部寄存器
8.3 12C模塊
8.3.1 I2C總線特點與工作原理
8.3.2 TMS320VC5509DSP的I2C模塊功能
8.3.3 復位和關閉I2C模塊
8.3.4 I2C模塊寄存器
任務19 語音采集和放送
任務20 實現語音信號編碼解碼(G.711)
任務21 語音信號的FIR濾波
8.4 本章小結
習題與思考題
第9章 DSP系統硬件設計
9.1 DSP系統的設計過程
9.2 DSP系統中信號的流程
9.3 DSP系統硬件設計
9.3.1 典型DSP系統的硬件組成
9.3.2 電源
9.3.3 時鐘
9.3.4 存儲器
9.3.5 電平轉換
9.3.6 硬件設計的其他因素的考慮
習題與思考題
附錄C5000匯編語言指令概要
兩個同樣設計的模擬系統,采用同樣的元器件,在相同的輸入信號和環境下,由于元器件參數的離散性,所得到的輸出往往會有細小的差別。另外,同一個模擬系統在不同的時間和環境下,相同的輸入也往往得不到相同的輸出結果。而數字系統一旦其設計完畢以后,精度也就確定了,并且其精度不會隨著時間和環境的變化而變化。
4)便于大規模集成
隨著科學與技術的發展,近年出現了大量的模擬集成電路和模擬/數字混合集成電路,但從可選擇的種類、集成度、功能與性能、性價比等諸方面而言,還是不能與超大規模數字集成電路相比。DSP處理器就是基于超大規模數字集成電路技術和計算機技術而發展起來的、適合于作數字信號處理的高速高位微處理器。它們體積小、功能強、功耗小、一致性好、使用方便、性價比高。
5)數字系統的其他優勢
數字系統除具有上述優勢以外,還在抗干擾性能、數據壓縮、實現白適應算法等方面有不俗的表現。
數字系統的抗=F擾功能強大。在數字系統中,信號是用0和1來表征的,雖然0和1所表征的數字信號也會受到噪聲的干擾,但只要能夠正確地識別0和1,并將其再生,則可以完全消除噪聲的影響。另外,迅速發展的各種數字糾錯編解碼技術,能夠在極為復雜的噪聲環境中,甚至信號完全被噪聲所淹沒的情況下,正確地識別和恢復原有的信號。這點在模擬系統中是無法做到的。
模擬信號進行壓縮時付出的代價是隨著帶寬的變窄,信號的質量會受到比較大的影響。然而數字信號的壓縮可以在對原信號質量影響很小的前提下,取得很高的壓縮比。這對數據的傳輸和存儲,無疑是很有利的。例如,采用數字電視技術以后,可以利用原有的有線電視網絡傳輸更多的、質量更好的電視節目,并且可以提供諸如互動電視等更好的服務。
從信號與系統的角度講,自適應就是使系統的特性隨輸入信號的改變而改變,從而在某種準則下,得到最優的輸出。例如,IP電話中的回聲會嚴重影響服務質量,必須加以消除。但咧聲的幅度和延時量隨時都在改變,只有使用自適應系統才能將其消除。就模擬系統而言,只有改變系統的設計和元器件的參數,才能改變系統的特性,因而很難實現實時自適應。以DSP處理器為核心的數字系統,已經成為實現各種自適應算法的首選。對于特定的自適應算法,它能根據確定的準則,實時地改變系統的參數,從而實現實時自適應;對于不同的自適應算法,只需要更換適當的軟件即可。