《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(fā)工具、DSP軟件開發(fā)、TMS320C55XDSP的外設、利用DSP實現(xiàn)外部控制與通信、數(shù)字信號處理方法及其DSP實現(xiàn)、利用DSP實現(xiàn)語音信號采集與分析、DSP系統(tǒng)硬件設計等內(nèi)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(guān)原理之中,這樣既保證了章節(jié)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(yè)的教材,也可作為工程技術(shù)人員的培訓教材和參考書。
目前,信息化已經(jīng)成為社會發(fā)展的大趨勢。由于信息化是以數(shù)字化為背景的,因此電子技術(shù)已全面地由模擬技術(shù)向數(shù)字技術(shù)過渡,傳統(tǒng)的模擬信號處理技術(shù)正被全新的數(shù)字信號處理技術(shù)所替代。由于目前絕大多數(shù)的數(shù)字化產(chǎn)品都需要快速實時地完成數(shù)字信號處理任務,因此能夠完成實時數(shù)字信號處理任務的數(shù)字信號處理器也日益顯示出其重要性。
本教材以培養(yǎng)職業(yè)能力為目標,兼顧知識的完整性和學生的可持續(xù)發(fā)展。變書本知識的傳授為動手能力的培養(yǎng),打破傳統(tǒng)的知識傳授方式,以“任務”為主線,創(chuàng)設工作情景,培養(yǎng)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(jié)打下基礎(chǔ);第3~8章按照學習的規(guī)律循序漸進地介紹了DSP處理器軟硬件開發(fā)工具、DSP軟件開發(fā)、TMS320C55XDSP的外設、利用DSP實現(xiàn)外部控制與通信、數(shù)字信號處理方法及其DSP實現(xiàn)、利用DSP實現(xiàn)語音信號采集與分析,第9章詳細地介紹了DSP系統(tǒng)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(guān)的章節(jié)有機的結(jié)合起來,將一些零散的知識點放在任務的相關(guān)原理之中,這樣既保證了章節(jié)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(shù)字信號處理
1.2.2 數(shù)字信號處理器
1.2.3 數(shù)字信號處理的特點與優(yōu)勢
1.2.4 數(shù)字信號處理算法的特點
1.2.5 實時處理的概念
1.2.6 數(shù)字信號處理算法實現(xiàn)的途徑
1.3 DSP處理器的特點
1.3.1 DSP處理器的結(jié)構(gòu)特點
1.3.2 DSP與MCU、GPP的區(qū)別及其優(yōu)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(chǎn)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(yōu)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(jié)構(gòu)
2.2.1 CPU結(jié)構(gòu)概述
2.2.2 片內(nèi)的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)空間
2.3.4 I/O空間
2.4 啟動加載程序
2.5 本章小結(jié)
習題與思考題
第3章 DSP處理器軟、硬件開發(fā)工具
3.1 DSP處理器軟、硬件開發(fā)工具簡介
3.2 常用的DSP硬件開發(fā)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(fā)環(huán)境
3.4.1 CCS集成開發(fā)環(huán)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(fā)環(huán)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(jié)
習題與思考題
第4章 DSP軟件開發(fā)
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(tǒng)
4.3.2 C55X匯編語言指令系統(tǒng)的特點
4.4 DSPc語言程序基礎(chǔ)
4.4.1 DSP軟件的設計方式
4.4.2 C語言軟件開發(fā)過程
4.4.3 c語言運行環(huán)境
4.5 TIDSP軟件開發(fā)平臺
4.5.1 傳統(tǒng)軟件開發(fā)方法
4.5.2 TI倡導的DSP軟件架構(gòu)
任務3 編寫一個以C語言為基礎(chǔ)的DSP程序
任務4 編寫一個以匯編(ASM)語言為基礎(chǔ)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(shù)據(jù)存取
4.6 本章小結(jié)
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(tǒng)
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(zhuǎn)換時間
5.3.3 初始化和監(jiān)視轉(zhuǎn)換周期
5.3.4 ADC寄存器
任務8 單路、多路模數(shù)轉(zhuǎn)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(guān)狀態(tài)
5.5 本章小結(jié)
習題與思考題
第6章 利用DSP實現(xiàn)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(chǔ)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(fā)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(fā)送器
6.3.1 URAT簡介
6.3.2 TMS320C5509上uART的實現(xiàn)
6.3.3 TLl6C550寄存器
任務14 異步串口通信
6.4 本章小結(jié)
習題與思考題
第7章 數(shù)字信號處理方法及其DSP實現(xiàn)
7.1 數(shù)字濾波器的基本概念
7.1.1 數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)的表示方法
7.1.2 一般數(shù)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(jié)構(gòu)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(xiàn)
7.3 無限沖擊響應濾波器(IIR)的原理結(jié)構(gòu)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(xiàn)
任務17 用FIR濾波器實現(xiàn)信號濾波
7.4 快速傅里葉變換(FFT)
任務18 FFT算法實現(xiàn)
7.5 本章小結(jié)
習題與思考題
第8章 利用DSP實現(xiàn)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(nèi)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(guān)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(xiàn)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(jié)
習題與思考題
第9章 DSP系統(tǒng)硬件設計
9.1 DSP系統(tǒng)的設計過程
9.2 DSP系統(tǒng)中信號的流程
9.3 DSP系統(tǒng)硬件設計
9.3.1 典型DSP系統(tǒng)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(zhuǎn)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(tǒng),采用同樣的元器件,在相同的輸入信號和環(huán)境下,由于元器件參數(shù)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(tǒng)在不同的時間和環(huán)境下,相同的輸入也往往得不到相同的輸出結(jié)果。而數(shù)字系統(tǒng)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(huán)境的變化而變化。
4)便于大規(guī)模集成
隨著科學與技術(shù)的發(fā)展,近年出現(xiàn)了大量的模擬集成電路和模擬/數(shù)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(guī)模數(shù)字集成電路相比。DSP處理器就是基于超大規(guī)模數(shù)字集成電路技術(shù)和計算機技術(shù)而發(fā)展起來的、適合于作數(shù)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(shù)字系統(tǒng)的其他優(yōu)勢
數(shù)字系統(tǒng)除具有上述優(yōu)勢以外,還在抗干擾性能、數(shù)據(jù)壓縮、實現(xiàn)白適應算法等方面有不俗的表現(xiàn)。
數(shù)字系統(tǒng)的抗=F擾功能強大。在數(shù)字系統(tǒng)中,信號是用0和1來表征的,雖然0和1所表征的數(shù)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(fā)展的各種數(shù)字糾錯編解碼技術(shù),能夠在極為復雜的噪聲環(huán)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(tǒng)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(zhì)量會受到比較大的影響。然而數(shù)字信號的壓縮可以在對原信號質(zhì)量影響很小的前提下,取得很高的壓縮比。這對數(shù)據(jù)的傳輸和存儲,無疑是很有利的。例如,采用數(shù)字電視技術(shù)以后,可以利用原有的有線電視網(wǎng)絡傳輸更多的、質(zhì)量更好的電視節(jié)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(tǒng)的角度講,自適應就是使系統(tǒng)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(yōu)的輸出。例如,IP電話中的回聲會嚴重影響服務質(zhì)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(tǒng)才能將其消除。就模擬系統(tǒng)而言,只有改變系統(tǒng)的設計和元器件的參數(shù),才能改變系統(tǒng)的特性,因而很難實現(xiàn)實時自適應。以DSP處理器為核心的數(shù)字系統(tǒng),已經(jīng)成為實現(xiàn)各種自適應算法的首選。對于特定的自適應算法,它能根據(jù)確定的準則,實時地改變系統(tǒng)的參數(shù),從而實現(xiàn)實時自適應;對于不同的自適應算法,只需要更換適當?shù)能浖纯伞?br />