DSP技术应用现状以与发展趋势(精).docxVIP

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DSP

DSP技术应用现状以及发展趋势

一、数字信号处理结构。

实时数字信号处理系统：采集系统+DSP芯片

非实时系统：pc机上进行处理系统的摹拟与仿真或者仿真库+DSP芯片。

1DSP、MCU、MPU的关系

微控制器MCU通俗的称呼是单片机,它与微处理器MPU是微机技术的两大分支。MPU的发展动力是人类对无止境的海量数值运算的需求,速度越来越快。MCU的发展是为了满足被控制对象的要求,向高可靠性、低功耗、低成本发展。普通MCU的引脚数在60以下,MCU以8位机为主、32位机为辅。有趋势提高MCU的运算功能,将DSP集成到MCU中,比如32位的MC68356集成为了Motorola的DSP56002。

微控制器MCU向来存在两种基本结构：哈佛Harvard结构和冯诺依曼vonMeumann结构,还可进一步讲是对应成复杂指令集计算机CISC和精简指令计算机RISC。冯诺伊曼结构具有单一总线PRAM或者DRAM都映射到同一地址空间,总线宽度与CPU类型匹配。哈佛结构具有独立的程序总线和数据总线,CISC的指令普通是微码miccode,每条指令由CPU解码为许多基本指令,基于CISC的微控制器普通很复杂,都采用冯诺伊曼结构,所需要的程序存储器比RISC产品少。微码在CPU产生而限制了CISC器件的带宽,其指令集也比RISC器件大。

68000的MPU是准32位的MPU,内部32位,外部总线是16位。苹果机就是用68000系列,它的运行分成系统态和用户态,其设计是面向分时多任务或者实时操作系统的,68000的总线后来变成VME总线标准。到68020就是全32位了。1991年IEEE1149.1即JTAG的发弥漫足了IC创造商的措施需求,也给ASIC、MCU、MPU、DSP、PLD、FPGA等的用户带来方便。普通十万门以上的IC都有JTAG接口,1993年IEEE1149.5对JTAG作了修正5线接口。IC的测试分成晶片级、IC封装级、电路板与系统极,JTAG完成为了前两者的测试。适于68000系列的32位机的开辟工具ICD32是一段扁平电缆,一端接IC的JTAG的5线接口,一端通过25芯头里面有GAL接PC机并口。传统上,微控制器MCU与微处理器MPU是两大分支,而DSP是MCU的一种特殊变形。但是从实质讲,MPU多半是CISC,除了DSP之外的MCU也是CISC。而DSP是RISC。所以比较时更适合DSP与MPU相比,MPU适宜于相同管理这样的应用中,以条件判断为主的应用,以软件管

理的操作系统为核心的产品,MPU的设计侧重于不妨碍程序的

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流程

流程,以保证操作系统支持功能及转移预测功能等。而DSP侧重于保证数据的顺利通行,结构尽量简单。

2冯·诺依曼结构和哈佛结构

1945年,冯·诺依曼首先提出了存储程序的概念和二进制原理,后来,人们把利用这种概念和原理设计的电子计算机系统统称为冯.诺曼型结构计算机。冯.诺曼结构的处理器使用同一个存储器,经由同一个总线传输。

冯.诺曼结构处理器具有以下几个特点：

必须有一个存储器；

必须有一个控制器；

必须有一个运算器,用于完成算术运算和逻辑运算；

必须有输入和输出设备,用于进行人机通信。

此外,程序和数据统一存储并在程序控制下自动工作

冯·诺依曼的主要贡献就是提出并实现了存储程序的概念。由于指令和数据都是二进制码,指令和操作数的地址又密切相关,因此,当初选择这种结构是自然的。但是,这种指令和数据共享同一总线的结构,使得信息流的传输成为限制计算机性能的瓶颈,影响了数据处理速度的提高。

在典型情况下,完成一条指令需要3个步骤,即：取指令、指令译码和执行指令。从指令流的定时关系也可看出冯·诺依曼结构与哈佛结构处理方式的差别。举一个最简单的对存储器进行读写操作的指令,指令1至指令3均为存、取数指令,对冯.诺曼结构处理器,由于取指令和存取数据要从同一个存储空间存取,经由同一总线传输,于是它们无法重叠执行,惟独一个完成后再进行下一个。

哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。中央处理器首先到程序指令存储器中读取程序指令内容,解码後得到数据地址,再到相应的数据存储器中读取数据,并进行