内容简介
《TMS320C55x DSP应用系统设计(第3版)/“十二五”高等院校规划教材》以TI公司的TMS320C55x系列芯片为对象,系统地介绍了DSP芯片的基础知识和DSP应用系统的开发设计方法。全书共分10章,主要内容是:C55x的硬件结构和指令系统;采用汇编语言、C/C++语言进行C55x软件开发的基础知识和方法,包括CCS5.4在内的软件开发工具的使用方法;典型应用程序设计,包括数据定标与溢出处理,多字整数、小数的加法、减法、乘法和除法,FIR、IIR滤波器,FFT,DSPLIB库的使用等;常用C55x片上外设和CSL库的使用;C55x应用系统的硬件扩展方法;典型应用系统设计实例。
《TMS320C55x DSP应用系统设计(第3版)/“十二五”高等院校规划教材》选材新、内容丰富、通俗易懂、实用性强,可作为电气信息类专业及其他相近专业的高年级本科生和研究生学习DSP课程的教材参考书,也可供从事DSP应用系统开发的科技工作者工程技术人员参考。
内页插图
目录
第1章 绪论
1.1 DSP的基本概念
1.2 DSP芯片简介
1.2.1 DSP芯片的发展历史、现状和趋势
1.2.2 DSP芯片的特点
1.2.3 DSP芯片的分类
1.2.4 DSP芯片的应用领域
1.2.5 选择DSP芯片考虑的因素
1.3 DSP芯片产品简介
1.3.1 TI公司的DSP芯片概况
1.3.2 其他公司的DSP芯片概况
1.3.3 TMS320C5000概况
思考题与习题
第2章 TMS320C55x的硬件结构
2.1 TMS320C55x的总体结构
2.1.1 C55x CPU内部总线结构
2.1.2 C55x的CPU组成
2.1.3 C55x存储器配置
2.1.4 C55x外设配置
2.2 C55x的封装和引脚功能
2.2.1 引脚属性
2.2.2引脚信号定义与描述
2.3 C55x的CPU结构
2.3.1存储器接口单元(M单元)
2.3.2指令缓冲单元(I单元)
2.3.3程序流单元(P单元)
2.3.4地址数据流单元(A单元)
2.3.5数据计算单元(D单元)
2.3.6地址总线与数据总线
2.3.7指令流水线
2.4 CPU寄存器
2.4.1概况
2.4.2 累加器(ACO~AC3)
2.4.3 变换寄存器(TRNO、TRNl)
2.4.4 T寄存器(TO~T3)
2.4.5用作数据地址空间和I/O空间的寄存器
2.4.6 程序流寄存器(PC、RETA、CFCT)
2.4.7 中断管理寄存器
2.4.8循环控制寄存器
2.4.9 状态寄存器ST0 55
2.4.10状态寄存器ST1 55
2.4.11 状态寄存器ST2 55
2.4.12 状态寄存器ST3 55
2.5 存储空间和I/O空间
2.5.1存储器映射
2.5.2程序空间
2.5.3数据空间
2.5.4 110空间
2.6堆栈操作
2.6.1数据堆栈和系统堆栈
2.6.2堆栈配置
2.6.3快返回与慢返回
2.7 中断和复位操作
2.7.1 中断概述
2.7.2 中断向量与优先级
2.7.3可屏蔽中断
2.7.4不可屏蔽中断
2.7.5硬件复位
2.7.6软件复位
……
第3章 集成开·发环境(CCS5. 4)
第4章 TMS320C55x的指令系统
第5章 TMS320C55x汇编语言编程
第6章 C/C++语言程序设计
第7章 应用程序设计
第8章 C55x的片上外设
第9章 C55x的硬件扩展
第10章 C55x应用系统设计实例
前言/序言
数字化已成为现代信息技术的重要标志,是电子产品高品质的象征。数字信号处理具有灵活、精确、重复性好等优良特性,这些都是模拟信号处理方法所无法比拟的,它在电子信息、通信、计算机、仪器设备、自动控制、医学、消费类电子和军事等领域起着越来越重要的作用。DSP芯片将越来越多地渗透到各种电子产品当中,成为各种电子产品尤其是通信、音视频、娱乐类产品的技术核心。因此,DSP技术已成为高校学生和科技人员必须掌握的一门重要技术。
现在世界上主要的DSP芯片厂家包括TI、ADI、Freescale及AT&T;等公司,其中TI公司的DSP产品种类最多,应用面最广,对行业影响最大。TI公司的DSP产品型号众多,其TMS320C5000(简称C5000)、TMS320C2000、TMS320C6000等系列产品是当前和未来一段时期内TI公司的主流DSP产品。其中C5000系列为16位定点DSP,由于其具有高性能、低功耗、体积小、价格低等显著优点,因此被广泛地应用在IP电话机、IP电话网关、数字式助听器、便携式声音/数据/视频产品、调制解调器、手机/移动电话基站、语音服务器、数字收音机、小型办公室/家庭语音和数据系统中。
C5000系列DSP芯片目前已有三代产品,即C5x、C54x和C55x。C55x是C5000系列的新一代产品,与C54x的源代码兼容。与C54x相比,C55x处理速度明显提高,功耗也明显降低。如300MHz的C55x与120MHz的C54x相比,C55x的处理速度比C54x提高了5倍,而功耗只有C54x的1/6。
本书以C55x为描述对象,参考最新的TI公司系列资料以及其他有关教材和著作,结合作者多年来开发应用DSP系统的体会和心得,在近年来为本科生开设“DSP应用系统设计”课程而编写的讲义基础上,进行充实、提高和改编而成。
《TMS320C55x DSP应用系统设计(第3版)/“十二五”高等院校规划教材》图书简介 洞悉数字信号处理前沿,掌握TMS320C55x DSP高效应用 本书概述: 《TMS320C55x DSP应用系统设计(第3版)》是一部全面、深入、实用的高等院校规划教材,专为从事数字信号处理(DSP)领域研究、开发与教学的师生以及广大工程技术人员精心编写。本书紧扣“十二五”国家高等教育教学改革的时代脉搏,聚焦于德州仪器(TI)公司在业界享有盛誉的TMS320C55x系列DSP处理器,系统地阐述了基于该系列DSP的应用系统设计方法、关键技术及工程实践。 本书第三版在继承前两版成功经验的基础上,结合近年来DSP技术的发展趋势和工程应用的新需求,进行了大量的更新和优化。内容涵盖了TMS320C55x DSP的体系结构、指令集、开发环境、外设接口、中断系统、功耗管理,以及在通信、音频、图像、医疗、工业控制等众多领域的典型应用案例。本书注重理论与实践的紧密结合,通过大量代码示例、工程设计流程指导和实际项目开发经验分享,帮助读者快速掌握TMS320C55x DSP的开发技能,提升解决实际工程问题的能力。 本书特色: 1. 体系结构深度剖析,理解DSP核心: 本书将TMS320C55x DSP的硬件体系结构进行了详尽的分解和介绍,包括其高性能的Harvard架构、高效的指令流水线、专门为DSP优化的乘加累加(MAC)单元、支持向量操作的SIMD指令集、丰富的片内外设(如DMA控制器、定时器、UART、SPI、I2C、ADC/DAC接口等)以及其独特的功耗管理机制。通过对这些核心组件的深入理解,读者能够更深刻地认识到C55x系列DSP在信号处理任务上的卓越性能和低功耗优势。 2. 指令系统精讲细练,解锁高性能优化: DSP的核心竞争力在于其强大的指令集。本书详细阐述了TMS320C55x DSP的各种指令,特别是针对信号处理优化的汇编指令,如MAC指令、向量指令、数据移动指令等。通过对指令集的深入剖析和示例讲解,读者能够掌握如何编写高效的汇编代码,充分挖掘DSP的处理能力,实现算法的最优化,为开发高性能的DSP应用奠定坚实基础。 3. 开发环境全面指导,高效上手: 本书系统介绍了TI提供的Code Composer Studio(CCS)集成开发环境,包括其安装配置、项目创建、代码编写、编译链接、调试方法(断点设置、单步执行、变量查看、寄存器监控、内存观察等)以及仿真器(如XDS系列)的使用。通过详实的步骤和图文并茂的讲解,帮助初学者快速熟悉和掌握CCS开发环境,从而高效地进行DSP应用程序的开发和调试。 4. 外设接口灵活应用,构建完整系统: 现代DSP应用系统往往需要与外部世界进行丰富的信息交互。本书详细介绍了TMS320C55x DSP的各种片内外设接口,包括如何配置和使用DMA控制器实现高效数据传输,如何利用定时器进行精确控制和时间测量,如何通过UART、SPI、I2C等串行通信接口与其他芯片或外围设备进行通信,以及如何利用ADC/DAC接口进行模数和数模转换,实现与现实模拟信号的对接。通过这些介绍,读者可以学习如何根据具体应用需求,灵活选择和配置DSP的外设,构建出功能完整的DSP应用系统。 5. 中断系统精妙设计,响应迅速可靠: 中断是DSP系统中实现高效实时响应的关键机制。本书深入讲解了TMS320C55x DSP的中断向量表、中断服务程序的编写、中断优先级管理、中断使能与禁用等。通过对中断系统的精妙设计,读者能够掌握如何处理外部事件,实现DSP的高效多任务处理和实时响应,这对于许多实时信号处理应用至关重要。 6. 功耗管理精打细算,节能为王: 功耗是许多便携式和电池供电DSP应用的核心考量。TMS320C55x系列DSP在功耗管理方面拥有业界领先的技术。本书详细介绍了其多种功耗管理模式,如动态电压频率调整(DVFS)、空闲模式、待机模式以及各种低功耗状态的唤醒机制。通过学习和应用这些功耗管理技术,读者能够设计出更加节能的DSP应用系统,延长设备续航时间,满足绿色电子产品的设计需求。 7. 典型应用案例详尽解析,学以致用: 为帮助读者将理论知识转化为实际能力,本书精心挑选了多个在通信、音频处理、图像处理、生物医学工程、工业控制等领域具有代表性的应用案例,并进行了详细的解析。这些案例覆盖了从算法实现到系统集成的全过程,例如: 通信领域: 数字滤波器在基带信号处理中的应用,如FIR和IIR滤波器设计及其在C55x上的高效实现;语音编码与解码算法(如G.711, G.729)在DSP上的实现;OFDM信号的生成与接收。 音频处理领域: 音频采集与播放系统设计;声学回声消除(AEC)算法的DSP实现;MP3/AAC音频解码器。 图像处理领域: 图像增强、边缘检测、图像压缩等基本图像处理算法的DSP实现;CCD/CMOS图像传感器的接口与数据采集。 生物医学工程: 心电图(ECG)信号的滤波与分析;脉搏血氧仪的信号处理;医疗监护设备中的传感器数据采集与处理。 工业控制: 电机控制中的PID算法实现;传感器数据采集与处理在自动化生产线中的应用;工业通信协议的实现。 对于每一个案例,本书都提供了清晰的设计思路、关键算法的DSP实现代码(通常包含C语言和部分汇编优化),以及系统集成时的注意事项。 8. 理论与实践深度融合,培养工程思维: 本书不仅仅是一本技术手册,更注重培养读者的工程思维和解决实际问题的能力。在讲解每个知识点时,都尽可能地联系实际应用场景,引导读者思考“为什么”和“如何做”。通过大量的实例和实践指导,鼓励读者动手实践,将书本知识转化为实际工程能力。 9. “十二五”高等院校规划教材定位,体系完整: 作为“十二五”高等院校规划教材,本书的内容组织和深度充分考虑了高等院校的教学需求,结构清晰,逻辑严谨,覆盖了DSP相关课程的核心知识点。配套的教学资源(如PPT、实验指导、参考答案等)可供教师教学和学生自学使用,能够有效支持相关专业的教学改革和人才培养。 本书目标读者: 高等院校相关专业(如电子信息工程、通信工程、自动化、计算机科学与技术等)的本科生和研究生; 从事数字信号处理、嵌入式系统设计、通信设备、消费电子、医疗器械、工业自动化等领域的研发工程师; 对DSP技术感兴趣并希望系统学习TMS320C55x系列DSP应用的科研人员和技术爱好者。 学习本书,您将能够: 深入理解TMS320C55x DSP的强大功能和独特优势。 熟练掌握基于CCS的DSP应用程序开发流程。 编写高效、优化的DSP算法代码,充分发挥硬件性能。 灵活配置和利用DSP的各种外设接口,构建功能丰富的应用系统。 掌握DSP系统的功耗管理技术,设计低功耗解决方案。 将所学知识应用于解决实际工程问题,设计出创新的DSP产品。 《TMS320C55x DSP应用系统设计(第3版)》将是您踏入DSP应用设计殿堂、掌握核心技术、开启创新之路的得力助手!