dsp基礎(chǔ)

第1章   概述1.1數(shù)字信號(hào)處理器的基本概念數(shù)字信號(hào)處理器（Digital Signal Processor,簡(jiǎn)稱DSP）是一種專門用來實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法的微處理器。根據(jù)使用方法的不同，DSP可以分成專用的DSP和通用的DSP。專用的DSP用來實(shí)現(xiàn)某些特定的數(shù)字信號(hào)處理功能，如數(shù)字濾波、FFT等。它不需要編程，使用方便、處理速度快，但是缺乏靈活性。通用DSP則有完整的指令系統(tǒng)，通過編程來實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理功能。

DSP的產(chǎn)生主要是為了滿足通信、雷達(dá)、數(shù)字電視、軟件無線電等領(lǐng)域?qū)?shù)字信號(hào)處理的需要。DSP的特點(diǎn)之一是適合于數(shù)學(xué)計(jì)算密集的應(yīng)用，如典型的數(shù)字信號(hào)處理算法包括FFT、數(shù)字濾波等，其特點(diǎn)就是數(shù)學(xué)計(jì)算密集。DSP在其體系結(jié)構(gòu)上采取了一系列措施，使其在數(shù)學(xué)計(jì)算方面具有優(yōu)越的性能。DSP的另一個(gè)特點(diǎn)是實(shí)時(shí)計(jì)算，在通信領(lǐng)域的調(diào)制和解調(diào)、雷達(dá)中的信號(hào)檢測(cè)中，必須在若干微秒至毫秒內(nèi)完成數(shù)據(jù)處理，并且給出運(yùn)算結(jié)果，這就是所謂實(shí)時(shí)處理。

1.2數(shù)字信號(hào)處理器的特點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理相對(duì)于模擬信號(hào)處理有很大的優(yōu)越性，表現(xiàn)在精度高、靈活性大、可靠性好、易于大規(guī)模集成等方面。隨著人們對(duì)實(shí)時(shí)信號(hào)處理要求的不斷提高和大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)也發(fā)生著日新月異的變革。實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的核心和標(biāo)志是數(shù)字信號(hào)處理器。自第一個(gè)微處理器問世以來，微處理器技術(shù)水平得到了十分迅速的提高，而快速傅立葉交換等實(shí)用算法的提出促進(jìn)了專門實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理的一類微處理器的分化和發(fā)展。數(shù)字信號(hào)處理有別于普通的科學(xué)計(jì)算與分析，它強(qiáng)調(diào)運(yùn)算處理的實(shí)時(shí)性，因此DSP除了具備普通微處理器所強(qiáng)調(diào)的高速運(yùn)算和控制功能外，針對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理，在處理器結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、指令流程上具有許多新的特征，其特點(diǎn)如下：

（1）       算術(shù)單元

具有硬件乘法器和多功能運(yùn)算單元，硬件乘法器可以在單個(gè)指令周期內(nèi)完成乘法操作，這是DSP區(qū)別于通用的微處理器的一個(gè)重要標(biāo)志。多功能運(yùn)算單元可以完成加減、邏輯、移位、數(shù)據(jù)傳送等操作。新一代的DSP內(nèi)部甚至還包含多個(gè)并行的運(yùn)算單元。以提高其處理能力。

針對(duì)濾波、相關(guān)、矩陣運(yùn)算等需要大量乘和累加運(yùn)算的特點(diǎn)，DSP的算術(shù)單元的乘法器和加法器，可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成相乘、累加兩個(gè)運(yùn)算。近年出現(xiàn)的某些DSP如ADSP2106X、DSP96000系列DSP可以同時(shí)進(jìn)行乘、加、減運(yùn)算，大大加快了FFT的蝶形運(yùn)算速度。

（2）       總線結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的通用處理器采用統(tǒng)一的程序和數(shù)據(jù)空間、共享的程序和數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)，即所謂的馮