电子科技大学的 DSP技术课程 简要介绍电子科技大学 彭启琮 教授背景数字化的浪潮正在迅速地席卷全球 。数字信号处理（即DSP）作为数 字化最重要的基础技术之一，无论 在其应用的广度还是深度方面，都 正以前所未有的速度向前发展。对 于其重要意义与发展前景，无论怎 样估计都不为过。背景DSP技术的发展，正日益受到科 学技术界与工程界的关注。随着 DSP技术应用的日益广泛，产业界 对掌握DSP技术的人才的需求甚为 迫切，全世界都如此，我国更为突 出。DSP技术是我们许多产品长期 依赖外国的核心技术之一。市场对DSP工程师的需求急剧增大宗旨传统的数字信号处理课程，主要讲授 有关的理论和算法，基本上不讨论实现 技术；DSP芯片厂家的技术手册则只介 绍产品的功能和性能。两者比较脱节， 都不大利于工程应用。我们开设这门课 程的目的，就是希望将两者有机地结合 起来，通过授课、实验和相关的研究与 开发工作，培养学生的工程素质和创新 能力，在人才培养和成果两方面满足工 程技术界和产业界的迫切需要。教师队伍的建设我们以DSP课程建设为依托，逐步建设 起一支既能从事高水平研究和开发，又 能从事课程建设和教学、实验指导、实 验室管理的队伍。教师队伍全部具有硕 士以上学位，平均年龄不超过35岁。这 是一支团结奋进、生机勃勃的队伍，是 我们事业发展最重要的基础。教材建设教材建设是课程建设的重要组成部分 ，我们先后出版了四本教材，编写了多 本讲义，使其能够比较好地体现课程的 宗旨，反映DSP技术的最新进展。我们 的教材和讲义受到了许多兄弟院校教师 的青睐和好评，也受到研究院所和企业 的DSP开发工程师的欢迎，成为他们重 要的参考和学习资料。uDSP与实时数字 信号处理，1995 年由电子科技大学 出版社出版，是国 内较早出版的同类 书籍。uDSP技术，1997 年由电子科技大学出 版社出版，已重印五 次，至今销售情况良 好，获1997年度“四 川省优秀图书奖”。uTMS320C54x实用 教程，2000年由电 子科技大学出版社出 版，国内二十多所院 校和一些公司采用为 培训教材uCCS是TI的DSP集成 开发环境，具有较好 的应用前景。这是我 们使用的讲义，即将 由电子工业出版社出 版u我们在国内率先 设计和实现了系列 的DSP实验，并编 写了相应的实验指 导书，使学生在有 限的时间内得到比 较好的训练。实验室建设和国内外的大型企业合作，建设高 水平的教学实验室，是实验室建设 发展和课程建设的重要方向之一。 我校的DSP实验室是在211工程经费 的支持下，和美国德州仪器合作建 设的。1997年建成开放，2001年成 为“UESTC-TI DSP技术中心与培训 中心”课堂教学开课六年来，DSP技术已 成为我校很受欢迎的课程之一， 听课和来实验室作实验的人数逐 年迅速增加，2002年已达到研究 生500余人，本科生100多人。课堂教学l我们在教学中全部采用了电子教案，这 是本课程的特点所要求的。一方面，不 用板书大量的公式和程序，可以提高课 堂教学的效率；另一方面，大量硬件和 软件的结构图形也难以现场在黑板上图 示。针对工学硕士、工程硕士和高年级 本科生的不同水平和要求，开发了四套 不同的教案，要求反映最新的发展，几 乎每次上课都要作补充和修改。实验l实验是本课程的重要组成部分，实验学 时占到全部学时的一半以上l鼓励学生自拟课题来实验室作试验l鼓励研究生来实验室作他们的研究课题l在全校范围内开展了DSP竞赛l配合学校实验设备处，为参加TI DSP大 赛的学生组织培训CAI课件l我们组织教师、研究生和毕业设计的本 科生，开发了一套DSP 计算机辅助教学 （CAI）课件，放在实验室的服务器里 ，供学生自学之用。不仅使参加开发的 教师和同学们对DSP技术有更深入的理 解，也使他们有机会使用较新的软件环 境来开发CAI课件和网页，这套课件正 在修改与完善。CAI课件电子科技大学“DSP技术课程的设计、建设与实践 ”获2001年国家级教学成果二等奖DSP技术的发展与应用普通高等教育“十五” 国家级规划教材彭启琮、李玉柏、管庆 编著高等教育出版社2002.8教材内容第一章 绪论 第二章 DSP处理器的发展及典型DSP芯片介绍 第三章 TI的系列DSP 第四章 DSP的开发环境与工具 第五章 DSP方案工程实现 第六章 DSP外设的应用编程 第七章 通用数字信号处理方法及其DSP实现 第八章 DSP典型应用方案举例绪 论DSP的应用正在日益发展DSP应用的市场分布数字信号处理的优势 v可程控 v稳定性好 v可重复性好 v抗干扰性能好 v实现自适应算法 v数据压缩 v大规模集成 v模拟信号处理的不可替代性 DSP处理器的主要结构特点 v哈佛结构和改善的哈佛结构 v流水技术（Pipeline） v硬件乘法器和乘加指令MAC v独立的直接存储器访问（DMA）总线及 其控制器 v数据地址发生器（DAG） v丰富的外设（peripherals） v定点DSP处理器与浮点DSP处理器如何评价DSP处理器 v传统的性能评价方法，MIPS 、MOPS和MACS等v应用型评价指标v核心算法评价指标 如何选择DSP处理器 v数据格式 v数据宽度 v速度 v存储器的安排 v容易开发 v支持多处理器 v功耗与电源管理 v成本DSP处理器的发展 及典型DSP芯片介绍 DSP处理器实现高速运算的途径 v硬件乘法器及乘-加单元v多个执行单元v高效的存储器访问v数据格式v零开销循环v数据流的线性I/Ov专门的指令集当前DSP处理器结构的发展趋势 v传统的DSP处理器v强化的传统结构DSP处理器v并行结构v单指令多数据（SIMD）v其他形式的DSP处理器 朗讯与摩托罗拉的联手MOTOROLA MCS8101LUCENT StarPro2000INTEL&ADI 的新DSP COREAD的BLACKFIN ADSP-21535用OMAP芯片作成的系统德州仪器公司（TI） 的系列DSP vTMS320C2000系列DSPTMS320C24x系列DSP控制器TMS320C28x系列DSP vTMS320C5000系列TMS320C54x系列DSPTMS320C55x系列DSP vTMS320C6000系列TMS320C62x系列DSPTMS320C67x系列DSPTMS320C64x系列DSPDSP的开发环境与工具 TI的CCS(Code Composer Studio)CCS的仿真测试代码生成工具 v汇编器 v连接器 v段的定义 v连接器如何使用段 v优化C编译器 v归档器 v绝对列表器 v交叉引用列表 v十六进制转换工具 系统集成与调试工具 v软仿真器（Simulator）vDSK系列评估工具以及标准评估 模块（EVM）v硬仿真器Emulators（XDS510）v集成开发环境（CCS） DSP方案的工程实现 vDSP方案设计基础v数字化基础模拟信号、离散信号与数字信号离散时间系统 v模数转换（ADC/DAC）及电路设计信号的采样及奈奎斯特采样定理模拟数字转换（A/D）的原理及常用器件ADC的技术指标和量化噪声分析DSP应用方案中ADC/DAC的设计 DSP基本系统设计 v认识DSP芯片 vDSP引导方式选择 v采用EPROM并口引导的引导表设计 vDSP扩展存储器设计 vDSP时钟设计 vDSP的电源设计 vDSP的电平转换电路设计 vDSP的省电模式的考虑与设计系统硬件设计ADCADCDACDAC平滑 滤波器平滑 滤波器防混叠 滤波器防混叠 滤波器信号 预处 理M U X程控 放大 等TMS320 VC54x控制器通信口EP ROMRAM系统软件设计 v汇编源程序的编写 v汇编语言指令集 v汇编编译指令的使用 v宏及宏的使用 v命令文件的编写 v系统程序的编译 v系统程序的调试 基于DSP的方案设计举例 vDSP处理器的选择v原理设计v各功能模块设计中断与中断编程 v接受中断请求v响应中断v执行中断服务程序（ISR）v保护中断现场v中断延时v中断操作的总结DSP的流水操作与编程 vDSP流水线概述v双访问存储器和流水线v单访问存储器和流水线v流水线延时DSP外设的应用编程 v 计数器的使用与编程 vDSP主机接口设计与使用HPI接口设计HPI接口应用编程 vDSP缓冲串口的使用缓冲串口的控制寄存器缓冲串口中缓冲区的设置BSP串口的初始化BSP串口的中断服务程序 v多通道缓冲串口(McBSP)的设计与应用 McBSP概述McBSP串口的数据发送与接收流程多通道工作模式编程举例 DSP的DMA控制与操作 vDMA操作与配置vDMA传输的源地址和目标地址 的修改vDMA应用编程 通用数字信号处理方法 及其DSP实现 DSP的基本算术运算 v整数除法和求模运算v小数乘法和除法运算v双精度运算无限冲激响应（IIR）滤波器及 其DSP实现 vIIR滤波器的结构v双线性变换法设计IIR滤波器vIIR滤波器的编程实现 有限冲激响应（FIR）滤波器 及其DSP实现 v线性相位数字滤波器结构v用付氏级数设计FIR滤波器vFIR滤波器的DSP实现v用窗函数改善FIR滤波器特性 自适应滤波的实现 v自适应滤波器的应用v自适应滤波器的体系结构vLMS自适应算法v自适应滤波器的DSP实现快速傅立叶变换（FFT） v时间抽取FFT算法分析v频率抽取FFT算法分析vFFT编程举例 DSP典型应用方案举例 数字振荡器 v数字振荡 器工作原 理v数字振荡 器程序设 计Z-1Z-1双音多频（DTMF）信号 的产生与检测 vDTMF信号 的产生vDTMF信号 的检测v对DSP的速 度和存储器 的要求 多DSP平台的IP电话多DSP平台的IP电话 v概述 v语音接口 v线路接口和帧形 成器 v信道分配和串口 v系统控制 vDSP的接口和应 用软件 v操作系统 v信号处理算法v语音编码 v回声消除 v抖动缓存器 v任务分配 v网络接口 vHPI总线使用DSP实现VITERBI解码 v卷积编码和块编码vVITERBI算法（VA）和格 形路径 约束长度为9，编码效率为1/2的 卷积编码器 使用TMS320C54的CSSU（Compare, Select, and Store Unit）单元来实现VITERBI译码 谢谢各位 Tel: 028-83202502 Fax: 028-83201455 e-mail: qpenguestc.edu.cn www.dspsolution.com