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DSP最小系统原理图设计说明.doc
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DSP最小系统原理图设计说明.doc
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绪论
DSP(数字信号处理器)是在模拟信号变换成数字信号以后进展高速实时信号处
理的专用处理器,其处理速度比最快的 CPU 还快 10~50 倍。DSP 具有可编程特性、
运算速度快与接口灵活的特点,使得它在电子产品的研制中发挥着越来越大的作用。
采用 DSP 器件来实现数字信号处理系统已经成为当今社会的开展趋势。
在 DSP 领域,美国 TI(仪器)公司生产的 TMS320 家族 DSP 芯片以其独特的哈
佛结构、硬件密集型方案以与灵活的指令系统,成为数字信号处理器产业中的领先
者。其 C5000 系列是 16 位定点、速度为 40M1PS~200MIPS、可编程、低功耗
和高新能的 DSP,在有线和无线通信、IP、便携式信息系统、手机、助听器等领域
得到了广泛应用。
最小系统模块是使得 DSP 芯片能够工作的最精简模块。如何以最短的开发周期.
开发出适于自己应用的高性能低本钱的 DSP 最小系统模块,是进展 DSP 系统开发
的第一步。最小系统模块设计包括硬件设计和软件设计。
本次设计是对 TI 公司生产的 16 位定点 DSP 芯片——TMS320VC5402 进展最
小系统模块硬件设计,它可以很方便地与外围模块组合成不同功能的应用系统。
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1 DSP 简介
1.1DSP 的应用领域
在近 20 多年时间里,DSP 芯片的应用已经从军事、航空航天领域扩大到信号
处理、通信、雷达、消费等许多领域 。主要应用有信号处理、通信、语音、图形、
图像、军事、仪器仪表、自动控制、医疗、家用电器等。
DSP 主要应用市场为 3C 领域,占整个市场需求的 90%。 数字蜂窝是 DSP 最
为重要的应用领域之一。由于 DSP 具有强大的计算能力,使得移动通信的蜂窝重
新崛起,并创造了一批诸如 GSM、CDMA 等全数字蜂窝网。在 Modem 器件中,
DSP 更是成效卓著,不仅大幅度提高了传输速率,且具有接收动态图像能力。另外 ,
可编程多媒体 DSP 是 PC 领域的主流产品。以 XDSL Modem 为代表的高速通信技
术与 MPEG 图像技术相结合,使得高品位的音频和视频形式的计算机数据有可能实
现实时交换。目前的硬盘空间相当大,这主要得益于 CDSP〔可定制 DSP〕的巨大
作用。预计在今后的 PC 机中,一个 DSP 即可完成全部所需的多媒体处理功能。
DSP 也是消费类电子产品中的关键器件。由于 DSP 的广泛应用,数字音响设备的
更新换代周期变得非常短暂。用于图像处理的 DSP,一种用于 JPEG 标准的静态图
像数据处理;另一种用于动态图像数据处理。
1.2 DSP 的特点
DSP 芯片是模拟信号变换成数字信号以后进展高速实时处理的专用微处理器,
其处理速度比最快的 CPU 还快 10-50 倍,具有处理速度高、功能强、性能价格比
好以与速度功耗比高等特点,被广泛应用于具有实时处理要求的场合。
DSP 系统以 DSP 芯片为根底,具有以下优点。
1.高速性,DSP 运行速度高达 1000MIPS 以上
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2.编程方便,可编程 DSP 可使设计人员在开发过程中灵活方便的对软件进展
修改和升级。
3.稳定性好,DSP 系统以数字处理为根底,受环境温度与噪声的影响比拟小,
可靠性高。
4.可重复性好,数字系统的性能根本上不受元器件参数性能的影响,便于测
试、调试 TMS320VC5402 最小系统原理图设计和大规模生产。
5.集成方便,DSP 系统中的数字部件有高度的规性,便于大规模集成。
6.性价比高,常用的 DSP 价格在 5 美元以下。
2TMS320VC5402 的硬件结构
TMS320VC5402 是 TI 的第七代 DSP 产品之一,它具有优化的 CPU 结构,
部有 1 个 40 位的算术逻辑单元(包括一个 40 位的桶式移位存放器和 2 个独立的
40 位累加器),一个 17×17 的乘法器和一个 40 位专用加法器,16K 字 RAM 空
间和 4K×16bit ROM 空间。共 20 根地址线,可寻址 64K 字数据区和 1M 字程序
区,具有 64K I/O 空间。处理速度为 l00M IPS ,速度高、功耗低。
TMS320VC5402 采用修正的哈佛结构和 8 总线结构(4 条程序/数据总线和 4
条地址总线),以提高运算速度和灵活性。在严格的哈佛结构中,程序存储器和数据
存储器分别设在两个存储空间,这样,就允许取址和执行操作完全重叠。修正的哈
佛结构中,允许在程序和数据空间之间传送数据,从而使处理器具有在单个周期同
时执行算术运算、逻辑运算、位操作、乘法累加运算以与访问程序和数据存储器的
强大功能。与修正的哈佛结构相配合, TMS320VC5402 还采用了一个 6 级深度
的指令流水线,每条流水线之间彼此独立,在任何一个机器周期可以有 1 至 6 条不
同的指令在同时工作,每条指令工作在不同的流水线上,使指令的执行时间减小到
最小和增大处理器的吞吐量。
TMS320VC5402 的硬件结构具有硬件乘法器、8 总线结构、功能强大的片存
储器配置和低功耗设计的特点。因此,可以进展高速并行处理,同时,集成度高可
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