通用的计算机(如 PC 机)上用软件(如 Fortran、C
语言)实现; 2在通用计算机系统中加上专用的加速处理 3 用
通用的单片机(如
MCS-51、96
系列等)实现,这种方法可用于一些不太复杂的数字信号处理,如数字控制等; 4 基于 DSP 的正弦信号 4 用通用的可编程 DSP 芯片实现。
与
单片机相比,DSP 芯片
具有更加适合于数字信号处理的
软件和硬件资源,可用于复杂的数字信号处理算法; 5 用专用的 DSP 芯片实现。
在一些
特殊的场合,要求的信号处理速度极高,用通用 DSP 芯片很难实现,例如专
用于 FFT、数字滤波、卷积、相关等算法的 DSP
芯片,这种芯片将相应的信号处理算法在芯片
内部用硬件实现,无需进行
编程。
第 在上述几种方法中, 1 种方法的缺点是速度较慢,
一般可用于 DSP
算法的模拟;第 2 种和第 5 种
方法专用性强,应用受到很大的限制,第 2 种方法也不便 第于
系统的独立运行; 3 种方法只
适用于实现简单的 DSP 算法;只有第 4 种方法才使数字信号处理的应用打开了新的局面。
虽然数字信号处理的理论发展迅速,但在 20
世纪 80 年代以前,由于实现方法的限制,数字信号处理的理论还得不到广泛的应用。
直到 20 世纪 70
年代末80 年代初
世界上第一片单片可编程 DSP 芯片的诞生,才将理论
研究结果广泛应用到低
成本的实际系统中,并且推动了新的理论和应用领域的发展。
可以毫不夸张地说,DSP 芯片的诞生及发展对近 20 年来通信、计算机、控制等领域的技术发展起到十分重要
的作用 5 基于 DSP 的正弦信号 1 DSP 芯片的
基本结构 数字信号处理器(DSP)是
一种特别
适合于
进行数字信号处理运算的微处理器,主要用于实时快速实现各种数字信号处理的算法。
数字信号处理
不同于普通的
科学计算
与分析,它强调运算的实时性。
除了具备
普通微处理器所强调的高速运算和控制能力外针对实时数字信号处理的特点在处理器的结构、指令系统、指令流程上作了很大的改进其主要
特点如下。
1 冯诺伊曼(Von Neuman)结构 该结构采用单存储空间,即程序指令和数据共用一个存储空间,使用单一的地址和数据总线,取指令和取操作数都是通过一条总线分时进行。
当进行高速运算时,不但
不能同时进行取指令和取操作数,而且还会造成数据传输通道的瓶颈
现象,其工作速度较慢。
图 1.1 冯诺伊曼(Von Neuman)结构 (2)哈佛(Harvard)结构 该结构采用双存储空间,程序存储器和数据
存储器分开,有各自独立的程序总线和数据
总线,可
独立编址和独立
访问,可对程序和数据进行独立传输,使取指令操作、指令执行操作、数据吞吐
并行完成,大大地提高了数据处理
能力和指令的执行速度,
非常适合于实时的数字信号处理。
微处理器的哈佛结构如图 2所示。
6 基于 DSP 的正弦信号 图 1.2 哈佛结构 (3)
改进型的哈佛结构 改进型的哈佛结构是采用双存储空间和数条总线,即一条程序总线和多条数据总线。
其特点如下: ① 允许在程序空间和数据空间
之间相互传送数据使这些数据
可以由算术运算指令
直接调用增强芯片的灵
活性; ② 提供了存储指令的
高速缓冲器(cache)和相应的指令当重复执行这些指令时只需读入
一次就可连续使用,不需要再次从程序存储器中读出从而减少了指令执行作需要的时间。
如:TMS320C6200 系列的 DSP整个片内程序存储器都可以配制成高速缓冲结构。
7 基于 DSP 的正弦信号 2 在 CCS 环境下实现正弦
函数信号2.1 用 DSP 实现正弦函数的基本算法 在通信、仪器和控制等领域的信号处理系统中,可能会用到正弦发生器。
产生正弦波的方法: 1、查表法。
此中方法用于对精度要求不是很高的场合。
如果要求精度高,表就很大,相应的存储器容量也要增大。
2、台劳
级数展开法。
这是一种更为有效的方法。
与查表法相比,需要的存储单元很少,而且精度很高。
一个角度 θ 的正弦和余弦函数,都可以展开成台劳级数,取其前 5 项进行近似: Sinθx-x3/3x5/5-x7/7x9/9x1-x2/231-x2/451-x2/671-x2 /89 Cosθ1-x2 /2x4 /4-x6 /6x8 /81-x2 /21-x2 /341-x2/561-x2 /78 上式
中的 X 为 θ 的弧度值。
也可以有递推公式求正弦和余弦值: Sin nθ2cosθsinn-1θ-sinn-2θ Cos nθ2cosθcosn-1θ-co