DSP芯片的原理与开发应用

第1章 概述 1
1.1 引言 1
1.2 DSP应用系统 2
1.2.1 DSP应用系统的构成 2
1.2.2 DSP应用系统的特点 2
1.3 DSP应用系统的设计过程 3
1.4 DSP应用系统的开发工具 4
1.5 可编程DSP芯片 5
1.5.1 什么是DSP芯片 5
1.5.2 DSP芯片的发展 5
1.5.3 DSP芯片的分类 6
1.5.4 DSP芯片的选择 8
1.5.5 DSP芯片的典型应用 10
习题与思考题 10
第2章 DSP芯片的基本结构和特征 12
2.1 引言 12
2.2 DSP芯片的基本结构 12
2.2.1 哈佛结构 12
2.2.2 流水线 12
2.2.3 专用的硬件乘法器 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定点DSP芯片 14
2.3.1 早期的定点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 浮点DSP芯片 27
2.4.1 TMS320C3x 27
2.4.2 TMS320C67x 31
2.5 其他DSP芯片简介 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 小结 34
习题与思考题 35
第3章 DSP芯片的定点运算 36
3.1 定点的基本概念 36
3.1.1 数的定标 36
3.1.2 溢出及处理方法 37
3.1.3 舍入（rounding）及截尾（truncation） 38
3.2 定点运算实现的基本原理 38
3.2.1 加法/减法运算的C语言定点模拟 39
3.2.2 乘法运算的C语言定点模拟 40
3.2.3 除法运算的C语言定点模拟 41
3.2.4 程序变量的Q值确定 41
3.2.5 浮点至定点变换的C程序举例 42
3.3 DSP定点算术运算实现的基本原理 44
3.3.1 定点乘法 45
3.3.2 定点加法 46
3.3.3 定点除法 46
3.4 非线性运算定点快速实现的基本方法 48
3.5 小结 52
习题与思考题 52
第4章 DSP芯片的浮点运算 54
4.1 引言 54
4.2 浮点数的格式 54
4.2.1 IEEE浮点数格式 54
4.2.2 TMS320C3x浮点数格式 55
4.2.3 IEEE浮点格式与TMS320浮点格式的转换 56
4.3 基本的浮点运算 58
4.3.1 浮点乘法和加减法 58
4.3.2 浮点除法 58
4.4 非线性浮点运算的快速实现 59
4.5 小结 61
习题与思考题 61
第5章 TMS320C5000系列DSP芯片的硬件结构 62
5.1 概述 62
5.2 基本结构 62
5.3 中央处理单元（CPU） 64
5.3.1 算术逻辑单元 64
5.3.2 累加器 65
5.3.3 移位寄存器 65
5.3.4 乘累加单元 65
5.3.5 寻址单元 66
5.4 存储器 66
5.4.1 内部存储器 66
5.4.2 存储器空间组织 68
5.5 流水线 70
5.6 片内外设 73
5.6.1 通用I/O引脚 73
5.6.2 定时器 74
5.6.3 主机接口（HPI） 76
5.6.4 串行口 80
5.6.5 软件可编程等待状态产生器 84
5.6.6 可编程块开关模块 84
5.7 外部总线操作 84
5.8 小结 86
习题与思考题 86
第6章 TMS320C5000 DSP芯片的汇编语言 87
6.1 汇编语言源程序格式 87
6.2 符号与缩写 88
6.3 汇编指令介绍 89
6.4 寻址方式 136
6.4.1 数据寻址 136
6.4.2 程序寻址 145
6.5 小结 147
习题与思考题
147
第7章 公共目标文件格式——COFF 149
7.1 引言 149
7.2 COFF目标文件格式 149
7.2.1 块 section
149
7.2.2 汇编器对块的处理 150
7.2.3 链接器对块的处理 151
7.2.4 程序重定位 153
7.2.5 COFF文件中的符号 153
7.3 COFF格式编程举例 154
7.4 小结 155
习题与思考题 155
第8章 DSP芯片的开发工具及应用 156
8.1 引言 156
8.2 代码生成工具 156
8.2.1 代码生成工具程序 156
8.2.2 宏汇编器和链接器 158
8.2.3 C编译器 159
8.2.4 文档管理器和库生成器 160
8.2.5 代码格式转换器 161
8.2.6 编译汇编链接应用举例 162
8.3 代码调试工具 163
8.3.1 C/汇编源码调试器 163
8.3.2 初学者工具DSK 168
8.3.3 软件模拟器 169
8.3.4 评价模块（EVM） 171
8.3.5 软件开发系统（SWDS） 171
8.3.6 仿真器（XDS） 171
8.4 小结 172
习题与思考题 172
第9章 CCS集成开发环境的特征及使用 173
9.1 CCS的基本特征与安装设置 173
9.1.1 概述 173
9.1.2 CCS软件安装与设置 174
9.1.3 CCS组件及其特征 178
9.2 CCS集成环境的使用 185
9.2.1 引言 185
9.2.2 菜单 186
9.2.3 工具栏 194
9.3 GEL语言的使用 196
9.3.1 引言 196
9.3.2 GEL函数定义 197
9.3.3 GEL函数参数 197
9.3.4 调用GEL函数 199
9.3.5 加载/卸载GEL函数 200
9.3.6 将GEL函数添加到GEL菜单中 200
9.3.7 在CCS启动时自动执行GEL函数 203
9.3.8 GEL函数求值 204
9.3.9 输出窗口 204
9.3.10 嵌入GEL函数 204
9.4 一个简单DSP程序的调试实例 211
9.5 从文件中读取数据并测试算法的调试实例 218
习题与思考题 227
第10章 基于C语言的DSP芯片开发 228
10.1 引言 228
10.2 优化ANSI C 编译器 228
10.3 TMS320C3X/C4X 的C语言开发 232
10.3.1 存储器模式 232
10.3.2 寄存器规则 234
10.3.3 函数结构与调用规则 237
10.3.4 中断处理 239
10.3.5 系统初始化 240
10.3.6 TMS320C3x C程序开发举例 242
10.4 TMS320C2X/C5X/C54X的C语言开发 245
10.4.1 存储器模式 245
10.4.2 寄存器规则 246
10.4.3 函数调用规则 247
10.4.4 中断函数 249
10.4.5 表达式分析 250
10.4.6 TMS320C2x/C5x C语言程序开发举例 251
10.5 小结 253
习题与思考题 253
第11章 基于C和汇编语言混合编程的 DSP芯片开发 254
11.1 引言 254
11.2 C语言和汇编语言的混合编程方法 254
11.2.1 独立的C和汇编模块接口 254
11.2.2 从C程序中访问汇编程序变量 256
11.2.3 在汇编程序中访问C程序变量 257
11.2.4 在C程序中直接嵌入汇编语句 258
11.2.5 修改编译器的输出 260
11.3 TMS320C3X/C4X混合编程举例 261
11.4 TMS320C2X/C5X混合编程举例 262
11.5 TMS320C54X混合编程举例 263
11.6 小结 264
习题与思考题 264
第12章 DSP最小硬件系统的设计 265
12.1 引言 265
12.2 DSP系统的基本硬件设计 265
12.2.1 复位电路 265
12.2.2 时钟电路 266
12.2.3 电源设计 267
12.2.4 等待状态发生器 269
12.2.5 仿真接口 271
12.3 3.3V和5V混合逻辑系统设计 271
12.4 DSP芯片的存储器接口设计 274
12.4.1 TMS320C2x存储器接口设计 274
12.4.2 TMS320C54x存储器接口设计 276
12.4.3 TMS320C3x存储器接口设计 284
12.5 小结 287
习题与思考题 287
第13章 DSP硬件系统的接口设计 288
13.1 引言 288
13.2 模数接口电路的设计 288
13.2.1 TMS320C2xx/C5x的模数接口电路 288
13.2.2 TMS320C3x 模数转换接口电路 288
13.2.3 二/四线转换电路 298
13.3 通信接口的设计 299
13.3.1 异步通信接口电路设计 299
13.3.2 同步通信接口电路设计 300
13.4 主从式系统的设计 301
13.4.1 并行通信实现双机通信 301
13.4.2 DMA实现双机通信 302
13.4.3 TMS320C3x主从式系统硬件设计 304
13.5 利用HPI实现主机与TMS320C54x的通信 306
13.6 小结 313
习题与思考题 313
第14章 DSP系统的软件设计 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的软件应用 324
14.3.1 TMS320C2x软件编程技巧 324
14.3.2 提高TMS320C5x软件效率 324
14.3.3 软件应用 327
14.4 TMS320C54x的软件应用 331
14.4.1 编程注意事项 331
14.4.2 软件编程技巧 332
14.5 TMS320C3x的软件应用 334
14.5.1 编程技巧 334
14.5.2 TMS320C3x软件应用 336
14.6 DSP系统的BOOT设计 338
14.6.1 TMS320C50的BOOT设计 338
14.6.2 TMS320C54x的BOOT设计 340
14.6.3 TMS320C31的BOOT设计 342
14.7 小结 346
习题与思考题 346
第15章 DSP芯片应用开发实例 347
15.1 引言 347
15.2 一个基于TMS320C203 DSP应用系统的开发 347
15.2.1 系统简介 347
15.2.2 系统硬件设计 348
15.2.3 系统软件设计 350
15.2.4 硬件调试 351
15.2.5 软件调试 353
15.2.6 独立系统实现 353
15.3 一个基于TMS320C31 DSP系统的开发 354
15.3.1 系统简介 354
15.3.2 系统构成 354
15.3.3 系统软硬件设计 355
15.3.4 软硬件调试 357
15.3.5 独立系统实现 359
15.4 一个基于TMS320VC5409 DSP应用系统的开发 361
15.4.1 G.729A及系统简介 361
15.4.2 系统构成 361
15.4.3 系统软硬件设计 362
15.4.4 系统调试 363
15.4.5 独立系统形成 365
15.5 小结 367
习题与思考题 367
第16章 数字滤波器的DSP实现 368
16.1 引言 368
16.2 FIR滤波器的DSP实现 368
16.2.1 FIR滤波器的基本原理和设计方法 368
16.2.2 FIR滤波器的定点DSP实现 371
16.2.3 FIR滤波器的浮点DSP实现 374
16.3 IIR滤波器的DSP实现 376
16.3.1 IIR滤波器的基本原理和设计方法 376
16.3.2 IIR滤波器的定点DSP实现 379
16.3.3 IIR滤波器的浮点DSP实现 381
16.4 自适应滤波器的DSP实现 384
16.4.1 自适应滤波器的基本原理 384
16.4.2 自适应滤波器的TMS320C2xx定点实现 385
16.4.3 自适应滤波器的TMS320C54x定点实现 388
16.4.4 自适应滤波器的TMS320C3x浮点实现 391
16.5 小结 393
习题与思考题 393
第17章 FFT算法的DSP实现 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算法的导出 395
17.3 FFT算法的C语言实现 399
17.4 FFT的定点DSP实现 401
17.4.1 运算溢出及避免方法 401
17.4.2 FFT的TMS320C2xx实现 402
17.4.3 FFT的TMS320C54x实现 408
17.5 FFT的浮点DSP实现 414
17.6 小结 422
习题与思考题 422
第18章 DSP应用实验指导 423
18.1 DSP演示性实验 423
18.2 DSP基本实验 424
18.3 DSP高级实验 428
附录A 常用DSP芯片的引脚图 434
附录B TMS320C54x 汇编语言指令集 437
附录C SEED系列DSP开发系统简介 446
附录D NTG-DSP系列实验系统 449
附录E TI格式文件转化为二进制文件 450
附录F 8位 m 律/16位线性互换的C语言子程序 454
附录G m 律到线性变换表 456
附录H 缩写词的英文对照 457
参考文献 459