DSP芯片的原理與開(kāi)發(fā)應(yīng)用

第1章 概述 1
1.1 引言 1
1.2 DSP應(yīng)用系統(tǒng) 2
1.2.1 DSP應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)成 2
1.2.2 DSP應(yīng)用系統(tǒng)的特點(diǎn) 2
1.3 DSP應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程 3
1.4 DSP應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具 4
1.5 可編程DSP芯片 5
1.5.1 什么是DSP芯片 5
1.5.2 DSP芯片的發(fā)展 5
1.5.3 DSP芯片的分類(lèi) 6
1.5.4 DSP芯片的選擇 8
1.5.5 DSP芯片的典型應(yīng)用 10
習(xí)題與思考題 10
第2章 DSP芯片的基本結(jié)構(gòu)和特征 12
2.1 引言 12
2.2 DSP芯片的基本結(jié)構(gòu) 12
2.2.1 哈佛結(jié)構(gòu) 12
2.2.2 流水線 12
2.2.3 專(zhuān)用的硬件乘法器 13
2.2.4 特殊的DSP指令 13
2.2.5 快速的指令周期 14
2.3 TI定點(diǎn)DSP芯片 14
2.3.1 早期的定點(diǎn)DSP芯片 14
2.3.2 TMS320C2000系列 21
2.3.3 TMS320C5000系列 23
2.3.4 TMS320C62x/C64x系列 26
2.4 TI 浮點(diǎn)DSP芯片 27
2.4.1 TMS320C3x 27
2.4.2 TMS320C67x 31
2.5 其他DSP芯片簡(jiǎn)介 32
2.5.1 AD公司的DSP芯片 32
2.5.2 AT&T公司的DSP芯片 33
2.5.3 Motorola公司的DSP芯片 34
2.6 小結(jié) 34
習(xí)題與思考題 35
第3章 DSP芯片的定點(diǎn)運(yùn)算 36
3.1 定點(diǎn)的基本概念 36
3.1.1 數(shù)的定標(biāo) 36
3.1.2 溢出及處理方法 37
3.1.3 舍入（rounding）及截尾（truncation） 38
3.2 定點(diǎn)運(yùn)算實(shí)現(xiàn)的基本原理 38
3.2.1 加法/減法運(yùn)算的C語(yǔ)言定點(diǎn)模擬 39
3.2.2 乘法運(yùn)算的C語(yǔ)言定點(diǎn)模擬 40
3.2.3 除法運(yùn)算的C語(yǔ)言定點(diǎn)模擬 41
3.2.4 程序變量的Q值確定 41
3.2.5 浮點(diǎn)至定點(diǎn)變換的C程序舉例 42
3.3 DSP定點(diǎn)算術(shù)運(yùn)算實(shí)現(xiàn)的基本原理 44
3.3.1 定點(diǎn)乘法 45
3.3.2 定點(diǎn)加法 46
3.3.3 定點(diǎn)除法 46
3.4 非線性運(yùn)算定點(diǎn)快速實(shí)現(xiàn)的基本方法 48
3.5 小結(jié) 52
習(xí)題與思考題 52
第4章 DSP芯片的浮點(diǎn)運(yùn)算 54
4.1 引言 54
4.2 浮點(diǎn)數(shù)的格式 54
4.2.1 IEEE浮點(diǎn)數(shù)格式 54
4.2.2 TMS320C3x浮點(diǎn)數(shù)格式 55
4.2.3 IEEE浮點(diǎn)格式與TMS320浮點(diǎn)格式的轉(zhuǎn)換 56
4.3 基本的浮點(diǎn)運(yùn)算 58
4.3.1 浮點(diǎn)乘法和加減法 58
4.3.2 浮點(diǎn)除法 58
4.4 非線性浮點(diǎn)運(yùn)算的快速實(shí)現(xiàn) 59
4.5 小結(jié) 61
習(xí)題與思考題 61
第5章 TMS320C5000系列DSP芯片的硬件結(jié)構(gòu) 62
5.1 概述 62
5.2 基本結(jié)構(gòu) 62
5.3 中央處理單元（CPU） 64
5.3.1 算術(shù)邏輯單元 64
5.3.2 累加器 65
5.3.3 移位寄存器 65
5.3.4 乘累加單元 65
5.3.5 尋址單元 66
5.4 存儲(chǔ)器 66
5.4.1 內(nèi)部存儲(chǔ)器 66
5.4.2 存儲(chǔ)器空間組織 68
5.5 流水線 70
5.6 片內(nèi)外設(shè) 73
5.6.1 通用I/O引腳 73
5.6.2 定時(shí)器 74
5.6.3 主機(jī)接口（HPI） 76
5.6.4 串行口 80
5.6.5 軟件可編程等待狀態(tài)產(chǎn)生器 84
5.6.6 可編程塊開(kāi)關(guān)模塊 84
5.7 外部總線操作 84
5.8 小結(jié) 86
習(xí)題與思考題 86
第6章 TMS320C5000 DSP芯片的匯編語(yǔ)言 87
6.1 匯編語(yǔ)言源程序格式 87
6.2 符號(hào)與縮寫(xiě) 88
6.3 匯編指令介紹 89
6.4 尋址方式 136
6.4.1 數(shù)據(jù)尋址 136
6.4.2 程序?qū)ぶ? 145
6.5 小結(jié) 147
習(xí)題與思考題
147
第7章 公共目標(biāo)文件格式——COFF 149
7.1 引言 149
7.2 COFF目標(biāo)文件格式 149
7.2.1 塊 section
149
7.2.2 匯編器對(duì)塊的處理 150
7.2.3 鏈接器對(duì)塊的處理 151
7.2.4 程序重定位 153
7.2.5 COFF文件中的符號(hào) 153
7.3 COFF格式編程舉例 154
7.4 小結(jié) 155
習(xí)題與思考題 155
第8章 DSP芯片的開(kāi)發(fā)工具及應(yīng)用 156
8.1 引言 156
8.2 代碼生成工具 156
8.2.1 代碼生成工具程序 156
8.2.2 宏匯編器和鏈接器 158
8.2.3 C編譯器 159
8.2.4 文檔管理器和庫(kù)生成器 160
8.2.5 代碼格式轉(zhuǎn)換器 161
8.2.6 編譯匯編鏈接應(yīng)用舉例 162
8.3 代碼調(diào)試工具 163
8.3.1 C/匯編源碼調(diào)試器 163
8.3.2 初學(xué)者工具DSK 168
8.3.3 軟件模擬器 169
8.3.4 評(píng)價(jià)模塊（EVM） 171
8.3.5 軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)（SWDS） 171
8.3.6 仿真器（XDS） 171
8.4 小結(jié) 172
習(xí)題與思考題 172
第9章 CCS集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的特征及使用 173
9.1 CCS的基本特征與安裝設(shè)置 173
9.1.1 概述 173
9.1.2 CCS軟件安裝與設(shè)置 174
9.1.3 CCS組件及其特征 178
9.2 CCS集成環(huán)境的使用 185
9.2.1 引言 185
9.2.2 菜單 186
9.2.3 工具欄 194
9.3 GEL語(yǔ)言的使用 196
9.3.1 引言 196
9.3.2 GEL函數(shù)定義 197
9.3.3 GEL函數(shù)參數(shù) 197
9.3.4 調(diào)用GEL函數(shù) 199
9.3.5 加載/卸載GEL函數(shù) 200
9.3.6 將GEL函數(shù)添加到GEL菜單中 200
9.3.7 在CCS啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)執(zhí)行GEL函數(shù) 203
9.3.8 GEL函數(shù)求值 204
9.3.9 輸出窗口 204
9.3.10 嵌入GEL函數(shù) 204
9.4 一個(gè)簡(jiǎn)單DSP程序的調(diào)試實(shí)例 211
9.5 從文件中讀取數(shù)據(jù)并測(cè)試算法的調(diào)試實(shí)例 218
習(xí)題與思考題 227
第10章 基于C語(yǔ)言的DSP芯片開(kāi)發(fā) 228
10.1 引言 228
10.2 優(yōu)化ANSI C 編譯器 228
10.3 TMS320C3X/C4X 的C語(yǔ)言開(kāi)發(fā) 232
10.3.1 存儲(chǔ)器模式 232
10.3.2 寄存器規(guī)則 234
10.3.3 函數(shù)結(jié)構(gòu)與調(diào)用規(guī)則 237
10.3.4 中斷處理 239
10.3.5 系統(tǒng)初始化 240
10.3.6 TMS320C3x C程序開(kāi)發(fā)舉例 242
10.4 TMS320C2X/C5X/C54X的C語(yǔ)言開(kāi)發(fā) 245
10.4.1 存儲(chǔ)器模式 245
10.4.2 寄存器規(guī)則 246
10.4.3 函數(shù)調(diào)用規(guī)則 247
10.4.4 中斷函數(shù) 249
10.4.5 表達(dá)式分析 250
10.4.6 TMS320C2x/C5x C語(yǔ)言程序開(kāi)發(fā)舉例 251
10.5 小結(jié) 253
習(xí)題與思考題 253
第11章 基于C和匯編語(yǔ)言混合編程的 DSP芯片開(kāi)發(fā) 254
11.1 引言 254
11.2 C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言的混合編程方法 254
11.2.1 獨(dú)立的C和匯編模塊接口 254
11.2.2 從C程序中訪問(wèn)匯編程序變量 256
11.2.3 在匯編程序中訪問(wèn)C程序變量 257
11.2.4 在C程序中直接嵌入?yún)R編語(yǔ)句 258
11.2.5 修改編譯器的輸出 260
11.3 TMS320C3X/C4X混合編程舉例 261
11.4 TMS320C2X/C5X混合編程舉例 262
11.5 TMS320C54X混合編程舉例 263
11.6 小結(jié) 264
習(xí)題與思考題 264
第12章 DSP最小硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 265
12.1 引言 265
12.2 DSP系統(tǒng)的基本硬件設(shè)計(jì) 265
12.2.1 復(fù)位電路 265
12.2.2 時(shí)鐘電路 266
12.2.3 電源設(shè)計(jì) 267
12.2.4 等待狀態(tài)發(fā)生器 269
12.2.5 仿真接口 271
12.3 3.3V和5V混合邏輯系統(tǒng)設(shè)計(jì) 271
12.4 DSP芯片的存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì) 274
12.4.1 TMS320C2x存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì) 274
12.4.2 TMS320C54x存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì) 276
12.4.3 TMS320C3x存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì) 284
12.5 小結(jié) 287
習(xí)題與思考題 287
第13章 DSP硬件系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì) 288
13.1 引言 288
13.2 模數(shù)接口電路的設(shè)計(jì) 288
13.2.1 TMS320C2xx/C5x的模數(shù)接口電路 288
13.2.2 TMS320C3x 模數(shù)轉(zhuǎn)換接口電路 288
13.2.3 二/四線轉(zhuǎn)換電路 298
13.3 通信接口的設(shè)計(jì) 299
13.3.1 異步通信接口電路設(shè)計(jì) 299
13.3.2 同步通信接口電路設(shè)計(jì) 300
13.4 主從式系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 301
13.4.1 并行通信實(shí)現(xiàn)雙機(jī)通信 301
13.4.2 DMA實(shí)現(xiàn)雙機(jī)通信 302
13.4.3 TMS320C3x主從式系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 304
13.5 利用HPI實(shí)現(xiàn)主機(jī)與TMS320C54x的通信 306
13.6 小結(jié) 313
習(xí)題與思考題 313
第14章 DSP系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 314
14.1 引言 314
14.2 DSP芯片的初始化 314
14.2.1 寄存器初始化 314
14.2.2 矢量表初始化 317
14.2.3 串行口初始化 319
14.3 TMS320C2x/C5x的軟件應(yīng)用 324
14.3.1 TMS320C2x軟件編程技巧 324
14.3.2 提高TMS320C5x軟件效率 324
14.3.3 軟件應(yīng)用 327
14.4 TMS320C54x的軟件應(yīng)用 331
14.4.1 編程注意事項(xiàng) 331
14.4.2 軟件編程技巧 332
14.5 TMS320C3x的軟件應(yīng)用 334
14.5.1 編程技巧 334
14.5.2 TMS320C3x軟件應(yīng)用 336
14.6 DSP系統(tǒng)的BOOT設(shè)計(jì) 338
14.6.1 TMS320C50的BOOT設(shè)計(jì) 338
14.6.2 TMS320C54x的BOOT設(shè)計(jì) 340
14.6.3 TMS320C31的BOOT設(shè)計(jì) 342
14.7 小結(jié) 346
習(xí)題與思考題 346
第15章 DSP芯片應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)例 347
15.1 引言 347
15.2 一個(gè)基于TMS320C203 DSP應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā) 347
15.2.1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介 347
15.2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 348
15.2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 350
15.2.4 硬件調(diào)試 351
15.2.5 軟件調(diào)試 353
15.2.6 獨(dú)立系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 353
15.3 一個(gè)基于TMS320C31 DSP系統(tǒng)的開(kāi)發(fā) 354
15.3.1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介 354
15.3.2 系統(tǒng)構(gòu)成 354
15.3.3 系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì) 355
15.3.4 軟硬件調(diào)試 357
15.3.5 獨(dú)立系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 359
15.4 一個(gè)基于TMS320VC5409 DSP應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā) 361
15.4.1 G.729A及系統(tǒng)簡(jiǎn)介 361
15.4.2 系統(tǒng)構(gòu)成 361
15.4.3 系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì) 362
15.4.4 系統(tǒng)調(diào)試 363
15.4.5 獨(dú)立系統(tǒng)形成 365
15.5 小結(jié) 367
習(xí)題與思考題 367
第16章 數(shù)字濾波器的DSP實(shí)現(xiàn) 368
16.1 引言 368
16.2 FIR濾波器的DSP實(shí)現(xiàn) 368
16.2.1 FIR濾波器的基本原理和設(shè)計(jì)方法 368
16.2.2 FIR濾波器的定點(diǎn)DSP實(shí)現(xiàn) 371
16.2.3 FIR濾波器的浮點(diǎn)DSP實(shí)現(xiàn) 374
16.3 IIR濾波器的DSP實(shí)現(xiàn) 376
16.3.1 IIR濾波器的基本原理和設(shè)計(jì)方法 376
16.3.2 IIR濾波器的定點(diǎn)DSP實(shí)現(xiàn) 379
16.3.3 IIR濾波器的浮點(diǎn)DSP實(shí)現(xiàn) 381
16.4 自適應(yīng)濾波器的DSP實(shí)現(xiàn) 384
16.4.1 自適應(yīng)濾波器的基本原理 384
16.4.2 自適應(yīng)濾波器的TMS320C2xx定點(diǎn)實(shí)現(xiàn) 385
16.4.3 自適應(yīng)濾波器的TMS320C54x定點(diǎn)實(shí)現(xiàn) 388
16.4.4 自適應(yīng)濾波器的TMS320C3x浮點(diǎn)實(shí)現(xiàn) 391
16.5 小結(jié) 393
習(xí)題與思考題 393
第17章 FFT算法的DSP實(shí)現(xiàn) 394
17.1 引言 394
17.2 FFT的基本原理 394
17.2.1 DFT的基本原理 394
17.2.2 FFT算法的導(dǎo)出 395
17.3 FFT算法的C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn) 399
17.4 FFT的定點(diǎn)DSP實(shí)現(xiàn) 401
17.4.1 運(yùn)算溢出及避免方法 401
17.4.2 FFT的TMS320C2xx實(shí)現(xiàn) 402
17.4.3 FFT的TMS320C54x實(shí)現(xiàn) 408
17.5 FFT的浮點(diǎn)DSP實(shí)現(xiàn) 414
17.6 小結(jié) 422
習(xí)題與思考題 422
第18章 DSP應(yīng)用實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) 423
18.1 DSP演示性實(shí)驗(yàn) 423
18.2 DSP基本實(shí)驗(yàn) 424
18.3 DSP高級(jí)實(shí)驗(yàn) 428
附錄A 常用DSP芯片的引腳圖 434
附錄B TMS320C54x 匯編語(yǔ)言指令集 437
附錄C SEED系列DSP開(kāi)發(fā)系統(tǒng)簡(jiǎn)介 446
附錄D NTG-DSP系列實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 449
附錄E TI格式文件轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制文件 450
附錄F 8位 m 律/16位線性互換的C語(yǔ)言子程序 454
附錄G m 律到線性變換表 456
附錄H 縮寫(xiě)詞的英文對(duì)照 457
參考文獻(xiàn) 459