因此，對于汽車電子數(shù)字化產(chǎn)品的研究，完全可以吸取軟件無線電的以下主要思想：第一，要使汽車電子產(chǎn)品擺脫硬件結(jié)構(gòu)的束縛；第二，并不是不要硬件；第三，汽車電子產(chǎn)品應(yīng)該具有開放性和兼容性，開放是指對使用的開放、對生產(chǎn)的開放和對研制的開放。下面，就基于軟件無線電的思想探討DSP和FPGA在汽車電子中的主要應(yīng)用。

    基于DSP和FPGA的車用語音信號處理

    汽車電子產(chǎn)品中的語音處理主要涉及到語音的數(shù)字化處理、語音編解碼、語音壓縮和語音識(shí)別。國外比較熱門的汽車電子產(chǎn)品之一就是語音識(shí)別系統(tǒng)，語音識(shí)別系統(tǒng)具有潛在的應(yīng)用前景，包括聲控電話、語音操作導(dǎo)航、聲控選擇廣播頻道、防盜語音鑒別等。例如，一種基于隱式馬可夫模型（HMM）的與講話人無關(guān)、100條指令識(shí)別的應(yīng)用，由文獻(xiàn)可知，那幺聲學(xué)HMM模型的大小將為。進(jìn)行包括輸入語音采樣的細(xì)分/開窗、MFCC提取、概率計(jì)算和Viterbi搜尋等適時(shí)處理，對DSP的運(yùn)算量要求一般為10000萬次乘加（MAC）運(yùn)算。對于連續(xù)語音信號的識(shí)別，則要求更好的數(shù)字信號處理速度和更大的存儲(chǔ)空間。

    由于語音識(shí)別系統(tǒng)要對聲音進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和采樣，需要大量的運(yùn)算，如果以它們20%的計(jì)算資源分配用于1000萬次MAC語音識(shí)別應(yīng)用，那么需要處理器能夠具有5000萬次MAC的能力。因此，必須采用DSP和FPGA才能完成其任務(wù)。DSP和FPGA的處理速度對語音信號處理應(yīng)用系統(tǒng)的復(fù)雜性和性能起著決定性作用，高速DSP和FPGA的實(shí)現(xiàn)可實(shí)現(xiàn)聲道自適應(yīng)和聲域自適應(yīng)等現(xiàn)代語音處理和識(shí)別技術(shù)。從理論上講，DSP和FPGA處理速度越快，汽車語音處理和識(shí)別產(chǎn)品的應(yīng)用性能就越好。

    隨著應(yīng)用日益多樣化，DSP和FPGA演變成不再是一塊獨(dú)立的芯片，而變成了構(gòu)件內(nèi)核。這使得設(shè)計(jì)師能選擇合適的內(nèi)核和專用邏輯“膠結(jié)”在一起形成專用DSP和FPGA方案，以滿足信號處理的需要。目前，還出現(xiàn)把DSP核和ASIC微控制器集成在一起的芯片。汽車電子系統(tǒng)使用通用DSP和FPGA來實(shí)現(xiàn)語音合成，糾錯(cuò)編碼。而語音合成、語音壓縮與編碼是DSP最早和最廣泛的應(yīng)用，矢量編碼器用于將語音信號壓縮到有限帶寬的信道中。

ADSP-21xx
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

16-bit定點(diǎn)DSP
帶8-bit保護(hù)位的40-bit
ACC單周期執(zhí)行指令多數(shù)指令
可以條件執(zhí)行

尋址模式

立即數(shù)尋址、寄存器直接尋址、存儲(chǔ)器直接尋址、以及寄存器間接尋址。對于ADSP-219x，還有寄存器事后修改、立即修改、直接和間接偏移尋址模式。其程序序列具有內(nèi)部循環(huán)計(jì)數(shù)和循環(huán)堆棧，從而實(shí)現(xiàn)零開銷循環(huán)。每個(gè)地址發(fā)生器支持四個(gè)循環(huán)緩沖器，每個(gè)循環(huán)緩沖器又有三個(gè)寄存器，用來定義循環(huán)的終點(diǎn)、長度和訪問的地址。一個(gè)地址發(fā)生器支持位倒序?qū)ぶ贰DSP-219x支持十六個(gè)循環(huán)緩沖器，通過使用一個(gè)地址發(fā)生器影子寄存器和一組基寄存器，以增加循環(huán)緩沖的靈活性。

特殊指令

ADSP-219x可以有條件地執(zhí)行大多數(shù)指令。其do until命令可以建立任意長度的指令序列，作四層嵌套循環(huán)。ADSP-219x則支持八層嵌套。ADSP-21xx是非流水機(jī)型，因而不會(huì)對轉(zhuǎn)移或子程序調(diào)用帶來影響。

開發(fā)支持

ADI公司的軟件和硬件開發(fā)工具包括該公司的VisualDSP集成開發(fā)環(huán)境、在線仿真器和開發(fā)套件。VisualDSP提供對優(yōu)化的C編譯器、匯編器、連接器及調(diào)試器的接口。該公司的仿真器適用于通用的串口總線、PCI、以及以太網(wǎng)主機(jī)平臺(tái)。其EZ-Kit Lite包括一個(gè)評估板和有限的、但功能齊全的VisualDSP。

TigerSharc DSP
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

16-bit定點(diǎn)DSP
VLIW（超長指令字）結(jié)構(gòu)可以在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)執(zhí)行四條指令
該系列DSP具有SIMD（單條指令多個(gè)數(shù)據(jù)）的能力
第一個(gè)TigerSharc DSP集成了6 Mbit的RAM
尋址模式

立即數(shù)尋址、位倒序?qū)ぶ贰K循環(huán)、寄存器直接尋址和寄存器間接尋址。其SIMD存儲(chǔ)器傳輸機(jī)制使單個(gè)取數(shù)和存儲(chǔ)指令在兩個(gè)存儲(chǔ)器塊和兩個(gè)計(jì)算單元之間作數(shù)據(jù)傳輸。

特殊指令

指令集直接支持高精度和低精度類型數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換，如在單周期內(nèi)將定點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換成浮點(diǎn)數(shù)，將16-bit數(shù)轉(zhuǎn)換為32-bit數(shù)。TigerSharc沒有硬件模式，其指令集支持算術(shù)功能，如帶符號的和不帶符號的整數(shù)和小數(shù)運(yùn)算。這將簡化高級語言的編程。在各種情況下都提供優(yōu)化的飽和模式。

開發(fā)支持

ADI公司的軟件和硬件開發(fā)工具包括該公司的VisualDSP集成開發(fā)環(huán)境、在線仿真器和開發(fā)套件。VisualDSP提供對優(yōu)化的C編譯器、匯編器、連接器及調(diào)試器的接口。該公司的仿真器適用于通用的串口總線、PCI、以及以太網(wǎng)主機(jī)平臺(tái)。其EZ-Kit Lite包括一個(gè)評估板和有限的、但功能齊全的VisualDSP。

SHARC DSP
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

16-bit定點(diǎn)DSP
支持定點(diǎn)和浮點(diǎn)運(yùn)算
新的SIMD錘頭運(yùn)算（Hammer-head operates）
集成有大的SRAM
尋址模式

立即數(shù)尋址、索引尋址、位倒序?qū)ぶ贰K循環(huán)、寄存器直接尋址和寄存器間接尋址。（對于片外存儲(chǔ)器的訪問，必須采用間接尋址。）

特殊指令

SHARC提供位操作、平方根的倒數(shù)、條件子程序調(diào)用、零開銷單條指令和塊指令循環(huán)、定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)的比較、以及大多數(shù)指令的條件執(zhí)行。SHARC支持IEEE-754單精度浮點(diǎn)數(shù)（23-bit尾數(shù)、8-bit指數(shù)以及符號位），40-bit擴(kuò)展精度IEEE格式（32-bit尾數(shù)）。

開發(fā)支持

ADI公司的軟件和硬件開發(fā)工具包括該公司的VisualDSP集成開發(fā)環(huán)境、在線仿真器和開發(fā)套件。VisualDSP提供對優(yōu)化的C編譯器、匯編器、連接器及調(diào)試器的接口。該公司的仿真器適用于通用的串口總線、PCI、以及以太網(wǎng)主機(jī)平臺(tái)。其EZ-Kit Lite包括一個(gè)評估板和有限的、但功能齊全的VisualDSP。其SHARC匯編語言以一種代數(shù)式語法為基礎(chǔ)。

Lucent
DSP-16xx

DSP 16000


DSP 16xx
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

16-bit定點(diǎn)DSP
具有16316-bit的乘法器
36-bit的ALU/移位器
所有片種都有片內(nèi)ROM
工作在2.7-4.75V
特殊指令

單條指令/塊指令的硬件循環(huán)，條件子程序調(diào)用，比較，混合尋址，指數(shù)檢測，bit位提取、移位和替換。沒有旋轉(zhuǎn)指令。

開發(fā)支持

其硬件開發(fā)系統(tǒng)包括在線仿真器。評估板和演示板。軟件開發(fā)工具包括匯編器/連接器，調(diào)試器，軟仿真器和應(yīng)用程序庫。EDA廠商還提供將DSP軟仿真器模塊插入的系統(tǒng)級的仿真工具。

DSP 16000
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

雙MAC單元
支持16332-和32332-bit的乘法ALU
支持16-、32-、40-bit運(yùn)算
X和Y存儲(chǔ)器具有32-bit數(shù)據(jù)寬度
尋址模式

寄存器和存儲(chǔ)器直接尋址，寄存器間接尋址，立即數(shù)尋址以及寄存器+置換尋址。由于器件不提供位倒序?qū)ぶ罚荒苡密浖䜩韺?shí)現(xiàn)。支持兩個(gè)并發(fā)的循環(huán)緩沖器。尋址模式面向指針?biāo)阈g(shù)運(yùn)算。

特殊指令

支持16-bit和32-bit的混合指令。因?yàn)檗D(zhuǎn)移需要三個(gè)機(jī)器周期，許多指令的條件執(zhí)行可以避免轉(zhuǎn)移。Redo指令可以重新運(yùn)行用do指令裝入cache的代碼。其追索編碼器將加速Viterbi比較指令的執(zhí)行，并產(chǎn)生模式控制的效果。此外，用戶可以使用比較指令來決定Viterbi處理的最小公共通道。其他的特殊指令還有旋轉(zhuǎn)、取負(fù)、取絕對值和定點(diǎn)算術(shù)運(yùn)算。

開發(fā)支持

軟件工具包括ANSI C 編譯器、匯編器、連接器、調(diào)試器和軟仿真器。硬件工具包括在線仿真器和開發(fā)板。基于Gnu C的C編譯器進(jìn)行局部和全局的優(yōu)化，以便進(jìn)行C源代碼的調(diào)試，也可作C和匯編混合代碼的調(diào)試。匯編器支持ANSI C預(yù)處理，允許文件包含、宏置換、條件匯編，以及各種常數(shù)格式。該匯編器還允許表達(dá)式包含多個(gè)用戶定義的標(biāo)號，并支持預(yù)處理偽指令，使匯編器與調(diào)試器共享宏運(yùn)算。調(diào)試器支持單個(gè)或多個(gè)同類的或不同類的處理器的集成調(diào)試。支持?jǐn)?shù)據(jù)和指令斷點(diǎn)、接近實(shí)時(shí)的軟件仿真、混合的C代碼和匯編代碼調(diào)試、廣泛的代碼分析、用TargetView通信系統(tǒng)通過JTAG來作獨(dú)立的或連網(wǎng)的硬件仿真、硬件跟蹤，以及片內(nèi)的周期計(jì)數(shù)。廣泛的片內(nèi)調(diào)試硬件可以實(shí)時(shí)監(jiān)視許多處理器。在調(diào)試器中單步運(yùn)行代碼時(shí)，可以圖形化地顯示通過DSP的數(shù)據(jù)流。這樣，用戶可以觀察到處理器中沒有充分使用的部分，修改代碼來提高效率。Synopsys COSSAP, Cadence SPW, 以及 Mathworks Matlab 等第三方的工具也支持 DSP16000的仿真。軟件工具的價(jià)格為1500美圓，硬件工具的價(jià)格為5000至7000美圓。

Motorola
DSP-56800

DSP 563xx


DSP 56800
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

16-bit定點(diǎn)DSP
帶有控制功能的DSP
可以中斷的硬件do循環(huán)
工作于2.7V和70MHz
尋址模式

寄存器直接尋址、短的或長的存儲(chǔ)器直接尋址、七個(gè)存儲(chǔ)器間接尋址、以及立即數(shù)尋址。還支持短的轉(zhuǎn)移偏置和循環(huán)緩沖器的模數(shù)計(jì)算。

特殊指令

可以作單指令或塊指令的硬件do或repeat循環(huán)。與ALU運(yùn)算并行的單個(gè)或雙的并行搬移指令，在取指令的同時(shí)允許作兩個(gè)存儲(chǔ)器訪問。允許對任何寄存器或存儲(chǔ)器作位操作。在作單周期乘法和MAC的同時(shí)，作取整、加、減、平方。使用一個(gè)條件轉(zhuǎn)移指令和比較指令，實(shí)現(xiàn)搜索和分類算法。如果特定的條件為真，則DSP執(zhí)行從一個(gè)寄存器到另一個(gè)的傳輸（例如，存儲(chǔ)一個(gè)數(shù)列里最大值的索引值）。

開發(fā)支持

使用OnCE口，通過JTAG接口作片上仿真。CodeWarrior提供集成的開發(fā)環(huán)境，其中包括C編譯器、匯編器、連接器、軟仿真器、以及圖形化的源代碼和匯編級的調(diào)試器。其評估模塊為DSP56824EVM，開發(fā)系統(tǒng)為DSP-56824ADS。

DSP 563xx
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

24-bit定點(diǎn)DSP
七級流水，包含兩個(gè)取指、一個(gè)解碼、兩個(gè)地址產(chǎn)生、以及兩個(gè)執(zhí)行
具有條件ALU指令
以寄存器為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)
與核執(zhí)行單元并發(fā)的六通道DMA操作
多數(shù)器件工作于3.3V，并兼容5V的I/O；有些器件工作于1.8V,兼容3.3V的I/O
與核并行工作的濾波器協(xié)處理器
特殊指令

桶型移位器支持多bit移位指令，可以在兩個(gè)方向上移動(dòng)任意多位。該移位器還支持bit流解析與產(chǎn)生。支持并行ALU指令的條件執(zhí)行。如果測試條件為假，則處理器執(zhí)行NOP指令。563xx執(zhí)行16-bit的算術(shù)運(yùn)算，這對于諸如LD-CELP等壓縮算法非常有用。通常，用24-bit的結(jié)構(gòu)來作16-bit的運(yùn)算時(shí)，性能會(huì)有所降低，因?yàn)楸仨氂密浖䦟?4-bit的數(shù)作舍入運(yùn)算。

開發(fā)支持

開發(fā)系統(tǒng)可以用于評估芯片和目標(biāo)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括應(yīng)用開發(fā)模塊、主機(jī)接口卡、命令轉(zhuǎn)換器、匯編器、軟仿真器、以及C編譯器。以JTAG為基礎(chǔ)的OnCE口可用于實(shí)時(shí)檢查所有的內(nèi)部總線，記錄最后的十二條指令。MOTOROLA提供用于DSP563xx系列的套裝的56種硬件的和軟件的工具。第三方的工具包括Tasking的編譯器和調(diào)試器，Domain Technologies的調(diào)試器。

Lucent/Motorola
StarCore SC100


StarCore SC100
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

16-bit定點(diǎn)DSP核
DSP結(jié)構(gòu)可以升級
可變長度指令提高代碼的效率和并行性
更好的C程序編譯器

尋址模式

寄存器直接尋址、地址寄存器間接尋址、與程序計(jì)數(shù)器相關(guān)的尋址模式、以及用立即數(shù)來決定感興趣的數(shù)據(jù)或地址的特殊尋址模式。

特殊指令

SC140的多個(gè)乘法器支持帶符號的和無符號操作數(shù)，包括小數(shù)與整數(shù)格式的運(yùn)算及其各種組合。其MAC單元支持加、減、取負(fù)、取絕對值、以及清零。MAC單元還支持除法、比較、最大值/最小值運(yùn)算，在寄存器、算術(shù)移位和取整之間轉(zhuǎn)移。通過將寄存器中的值看成是打包成對的16-bit的操作數(shù)，支持單指令多數(shù)據(jù)（SIMD）的最大值/最小值、加、減（MAX2，ADD2，SUB2）。使用這些指令，可以在單個(gè)周期內(nèi)執(zhí)行八個(gè)加法，或最大值/最小值運(yùn)算。SC140包括一個(gè)專門的最大值/最小值運(yùn)算單元，和維特比（Viterbi）的左移指令一起工作，以便有效地實(shí)現(xiàn)維特比編碼算法。

開發(fā)支持

其開發(fā)工具包括匯編器、優(yōu)化器、連接器、軟仿真器、ANSI C編譯器及與C11兼容的C/C11編譯器。該編譯器支持ITU/ETSI標(biāo)準(zhǔn)。

Texas Instrument
TMS320C2000

TMS320C5000

TMS320C6000


TMS320C2000
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

16-bit定點(diǎn)DSP
哈佛結(jié)構(gòu)支持兩個(gè)分開的總線結(jié)構(gòu)
雙訪問RAM允許在同一個(gè)周期內(nèi)讀或?qū)慠AM兩次
工作于3.3V

綜合介紹

TI的TMS320C2000 DSP是基于320C2xLP核。C2xLP核具有4級流水，工作在40MHz。具有JTAG仿真模塊。

C2xLP有一個(gè)中心算術(shù)邏輯單元（CALU），及32-bit的累加器（Acc）。Acc也是CALU的一個(gè)輸入。Acc的其他輸入包括16316-bit的乘法器通過定標(biāo)移位器，以及輸入數(shù)據(jù)定標(biāo)移位器。軟件可以通過進(jìn)位位旋轉(zhuǎn)Acc的內(nèi)容，來實(shí)施位操作和測試。

為了實(shí)現(xiàn)小數(shù)的算術(shù)運(yùn)算和驗(yàn)證小數(shù)的乘積，C2xLP的乘積寄存器的輸出通過乘積移位器，以抑制運(yùn)算中產(chǎn)生的多出來的bit。該乘積定標(biāo)移位器允許作128個(gè)乘積累加而不會(huì)產(chǎn)生溢出。基本的乘積累加（MAC）周期，包括將一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的值乘以一個(gè)程序存儲(chǔ)器的值，并將結(jié)果加給累加器。當(dāng)C2000循環(huán)執(zhí)行MAC，則程序計(jì)數(shù)器自動(dòng)增量，并將程序總線釋放給第二個(gè)操作數(shù)，從而達(dá)到單周期執(zhí)行MAC。

C2xLP可以訪問64000個(gè)16-bit的I/O口。C2000的外設(shè)，諸如串口、軟件等待狀態(tài)發(fā)生器等都映射為數(shù)據(jù)或I/O空間。用戶程序必須使用其他的I/O地址來訪問映射在I/O空間的片外外設(shè)。C2000系列中的多數(shù)芯片可以產(chǎn)生0-7個(gè)等待狀態(tài)。

C2000系列由C20x和C24x系列組成。C20x的目標(biāo)是低性能的電信設(shè)備，而C24x的目標(biāo)是數(shù)字化的馬達(dá)控制。

C24x系列的芯片具有事件管理器，以便支持馬達(dá)控制。該事件管理器具有三個(gè)加/減定時(shí)器和九個(gè)比較器，可以和波形產(chǎn)生邏輯配合產(chǎn)生12PWM的輸出。支持同步的和異步的PWM產(chǎn)生。它還支持一個(gè)空間向量PWM狀態(tài)機(jī)，用開關(guān)功率晶體管來實(shí)現(xiàn)，以延長晶體管的壽命和降低功耗。一個(gè)關(guān)機(jī)段產(chǎn)生單元也有助于保護(hù)功率晶體管。此外，事件管理器還集成了四個(gè)采集輸入，其中的兩個(gè)用于光編碼器正交脈沖的直接輸入。

C24x系列的芯片還集成有10-bit的A/D變換器，在500ns的時(shí)間內(nèi)對模擬信號作變換。另外還有8個(gè)或16個(gè)復(fù)用輸入通道。有些新的C24x系列的芯片還有自動(dòng)排序的能力，按順序作16個(gè)變換，一個(gè)獨(dú)立的采樣/保持（S/H）預(yù)定標(biāo)器，通過支持不同的輸入阻抗，給用戶以極大的靈活性。有些C24x系列的芯片有8K-32K字的閃爍存儲(chǔ)器（flash）。

尋址模式

立即數(shù)尋址、分頁的存儲(chǔ)器直接尋址（指令里的7-bit和數(shù)據(jù)頁指針的9-bit形成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址）、寄存器間接尋址（使用8個(gè)輔助寄存器中的一個(gè)）、輔助寄存器自動(dòng)增量或減量尋址。沒有循環(huán)緩沖。

特殊指令

MAC和數(shù)據(jù)移動(dòng)指令（MACD）增加了將片內(nèi)RAM的數(shù)據(jù)塊移向MAC單元。當(dāng)CPU使用輸入的數(shù)據(jù)值時(shí)，CPU將該數(shù)據(jù)值移至下一個(gè)存儲(chǔ)器單元。MACD也是使用循環(huán)緩沖器的一個(gè)替代方法，對于卷積和橫向?yàn)V波器是很有用的。C2000可以作單指令循環(huán)、乘法并累加前一個(gè)積、乘法并減去前一個(gè)積、累加前一個(gè)積并移動(dòng)數(shù)據(jù)、多條件轉(zhuǎn)移和調(diào)用、存長立即數(shù)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、向左或向右旋轉(zhuǎn)累加器、數(shù)據(jù)塊移動(dòng)。

開發(fā)支持

TI的Code Composer4.10是一個(gè)集成的開發(fā)環(huán)境，支持編輯、建立、調(diào)試、分析和項(xiàng)目管理。這個(gè)價(jià)值為1995美圓的開發(fā)環(huán)境包括ANSI C編譯器、匯編器、連接器、軟仿真器、實(shí)時(shí)分析器，數(shù)據(jù)是可視化的。TI的仿真器支持JTAG非插入式的邊界掃描仿真。該公司也分別提供C編譯器、匯編器、連接器、軟仿真器、實(shí)時(shí)分析器和應(yīng)用程序庫。第三方可以提供評估模塊、仿真器、以及應(yīng)用算法。

TMS320C5000
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

16-bit定點(diǎn)DSP
C55x有雙MAC單元；C54x有單MAC單元
C55的指令長度可變，且沒有排隊(duì)的限制
C55x有12組總線；C54x有8組總線
工作于0.9V和300MHz
綜合介紹

C5000是16-bit定點(diǎn)DSP系列，包括舊有的C5x、當(dāng)前主流的C54x和最新的C55x。

C55x和C54x源代碼兼容，而C5x和C2x源代碼兼容。C54x關(guān)注于低功耗，而C55x則將低功耗提到一個(gè)新水平：300MHz的C55x和120MHz的C54x相比，性能提高5倍，而功耗則降到六分之一。盡管C5x還在全線生產(chǎn)，但公司已經(jīng)將新設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向C54x 和C55x。C54x 和C55x采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)。

C55x 具有12組獨(dú)立的總線，而C54x則有8組。它們都有一組程序總線和相應(yīng)的程序地址總線。C54x總線的寬度為16-bit，而C55x總線的寬度為32-bit。C55x有三組數(shù)據(jù)讀總線和兩組數(shù)據(jù)寫總線，而C54x有兩組數(shù)據(jù)讀總線和一組數(shù)據(jù)寫總線。每組數(shù)據(jù)總線都有其相應(yīng)的地址總線。C55x的數(shù)據(jù)地址總線的寬度為24-bit，而C54x的數(shù)據(jù)地址總線的寬度為16-bit。

C54x使用兩個(gè)輔助寄存器算術(shù)單元，在每個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)或兩個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址。這四組內(nèi)部總線和兩個(gè)地址發(fā)生器使其可以進(jìn)行多操作數(shù)運(yùn)算。

C55x的地址-數(shù)據(jù)流單元（ADFU）包含了專門的硬件來管理五組數(shù)據(jù)總線。該ADFU也可以作為通用的16-bit ALU，用于簡單的算術(shù)運(yùn)算。該ALU從指令緩沖單元（IU）接收立即數(shù)，和存儲(chǔ)器、ADFU寄存器、數(shù)據(jù)計(jì)算單元（DCU）寄存器、程序流單元（PFU）寄存器作雙向通信。無論是ALU，還是三個(gè)地址寄存器ALU（ARAU）中的一個(gè)，都可以修改作間接尋址的九個(gè)地址寄存器。這三個(gè)ARAU為C55x的三組數(shù)據(jù)讀總線提供獨(dú)立的地址。這種并行性保證了在每個(gè)CPU周期內(nèi)DCU去讀兩個(gè)16-bit的操作數(shù)和一個(gè)16-bit的系數(shù)。

C55x的DCU包含了兩個(gè)MAC單元，在單周期內(nèi)作兩個(gè)17217-bit的MAC運(yùn)算。它還包含了一個(gè)40-bit的ALU和四個(gè)40-bit的累加器寄存器、一個(gè)桶型移位器、以及專門的Viterbi算法硬件。每個(gè)MAC單元包含一個(gè)乘法器和帶32-或40-bit飽和邏輯的加法器。三個(gè)數(shù)據(jù)讀總線將兩個(gè)數(shù)據(jù)流和一個(gè)公共系數(shù)流送給兩個(gè)MAC單元。用戶可以用ALU作32-bit的運(yùn)算，或分開作兩個(gè)16-bit的運(yùn)算。除開接受從DCU的40-bit Acc寄存器來的輸入外，ALU還從IU接受立即數(shù)，并和存儲(chǔ)器、ADFU寄存器、PFU寄存器作雙向通信。

C54x是單17217-bit MAC機(jī)器，有一個(gè)40-bit的加法器、兩個(gè)40-bit的Acc和一個(gè)分開的40-bit的ALU。與C55x相類似，C54x的ALU也可以作成兩個(gè)16-bit的配置，完成兩個(gè)單周期運(yùn)算。乘法器輸出處的40-bit的加法器允許作非流水的MAC運(yùn)算，以及并行的兩個(gè)加法和乘法。單周期歸一化和指數(shù)編碼支持浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算。

兩個(gè)系列的結(jié)構(gòu)都支持一個(gè)桶型移位器，將40-bit的Acc的值左移或右移最多達(dá)31bit。該桶型移位器將移位后的值送給DCU的ALU，以便作進(jìn)一步的運(yùn)算。指令集中關(guān)于二操作數(shù)、三操作數(shù)和32-bit操作數(shù)的指令，支持結(jié)構(gòu)的并行性。八個(gè)可以獨(dú)立尋址的輔助寄存器和軟件堆棧提高了C編譯器的效率。

C55x可以執(zhí)行可變長度的指令，這和C54x有顯著的不同。C54x的指令長度為固定的16-bit，而C55x的指令長度則從8到48 bit。C55x的IU緩存64 byte的代碼，且有一個(gè)解碼邏輯來確認(rèn)可變長度指令中各指令的區(qū)別。局部循環(huán)指令使用指令緩沖隊(duì)列來循環(huán)執(zhí)行代碼塊。指令緩沖隊(duì)列還可以在執(zhí)行條件程序流控制指令的條件測試時(shí)，推測性地提取指令。指令解碼器按排列順序?qū)χ噶罱獯a，而不是執(zhí)行動(dòng)態(tài)時(shí)序，從而可以在預(yù)定的時(shí)間得到結(jié)果。

C55x的PFU跟蹤程序的執(zhí)行點(diǎn)，并為多達(dá)16Mbyte的程序存儲(chǔ)器產(chǎn)生24-bit的地址。該單元的硬件，可用于循環(huán)、靈活性轉(zhuǎn)移、條件執(zhí)行、以及流水保護(hù)。單獨(dú)的程序計(jì)數(shù)器可以保證從子程序或中斷服務(wù)子程序快速返回。該P(yáng)FU還包括管理指令流水和四個(gè)CPU狀態(tài)寄存器的邏輯。它以硬件方式可以提供四層塊循環(huán)嵌套。其硬件還支持條件循環(huán)。PFU處理流水控制冒險(xiǎn)，并對讀后寫及寫后讀提供保護(hù)。當(dāng)在指令流中這種冒險(xiǎn)發(fā)生時(shí)，流水保護(hù)邏輯就插入一些周期，保證程序的正確執(zhí)行。集成的軟件等待狀態(tài)發(fā)生器使用戶可以使用較慢的外部存儲(chǔ)器。

該系列的所有DSP都支持片內(nèi)雙訪問RAM（DARAM），用戶可以將其配置為程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。C55x還有擴(kuò)展的同步突發(fā)性RAM、同步DRAM和異步SRAM及DRAM。片內(nèi)的鎖相環(huán)（PLL）允許用戶抑制時(shí)鐘，但C55x核還可以激活與自動(dòng)管理片內(nèi)外設(shè)和存儲(chǔ)器的功耗。當(dāng)程序不再訪問片內(nèi)存儲(chǔ)器時(shí)，它們就會(huì)被切換到低功率模式。處理器對片內(nèi)外設(shè)也提供類似的控制。

C55x還設(shè)置了用戶可控的低功率IDLE域，包括CPU、DMA、外設(shè)、外部存儲(chǔ)器接口、指令隊(duì)列、以及時(shí)鐘發(fā)生電路。

尋址模式

C54x支持單數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作數(shù)尋址和32-bit操作數(shù)尋址，還使用并行指令支持雙數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作數(shù)尋址。它也提供立即數(shù)尋址、存儲(chǔ)器映射尋址、循環(huán)尋址和位倒序?qū)ぶ贰?/p>

在C54x的基礎(chǔ)上，C55x還支持絕對值尋址、寄存器間接尋址、直接尋址，即位移模式。C55x的ADFU包括專門的寄存器，支持使用間接尋址指令的循環(huán)尋址。可以同時(shí)使用五個(gè)獨(dú)立的循環(huán)緩沖器和三個(gè)獨(dú)立的緩沖器長度。這些循環(huán)緩沖器沒有地址排隊(duì)的限制。C54x支持兩個(gè)任意長度的循環(huán)緩沖器。

特殊指令

C54x有專門功能指令，如FIR濾波器、單指令或塊指令循環(huán)、八個(gè)并行指令（如并行存儲(chǔ)或乘加）、乘法累加和減（十個(gè)乘法指令）、八個(gè)雙操作數(shù)存儲(chǔ)器搬移。C55x還有專門的指令，充分利用增加的功能單元和并行能力的優(yōu)點(diǎn)。用戶定義的并行機(jī)制，允許將執(zhí)行兩個(gè)操作的指令加以組合。

開發(fā)支持

eXpressDSP軟件技術(shù)包括DSP集成開發(fā)工具：可升級的實(shí)時(shí)軟件基礎(chǔ)、可重復(fù)使用的應(yīng)用軟件接口標(biāo)準(zhǔn)、以及不斷增加的第三方的軟件模塊。Code Composer Studio是一個(gè)集成的DSP開發(fā)工具套件，包括C5000的C編譯器、DSP/BIOS、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換技術(shù)等。

引言

現(xiàn)在，由于復(fù)雜的硬件功能已經(jīng)集成到標(biāo)準(zhǔn)集成電路中，系統(tǒng)開發(fā)人員首先應(yīng)該知道如何選擇合適的芯片，然后基于此硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件。系統(tǒng)設(shè)計(jì)者有兩種選擇：使用專用集成電路或可編程DSP實(shí)現(xiàn)信號處理。相比之下，可編程DSP有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

可擴(kuò)充性：設(shè)計(jì)者可以根據(jù)要求的處理效率，和需要的資源來量體選用DSP及所需的片數(shù)。

可升級性：將硬件的升級轉(zhuǎn)化成比較容易升級的軟件改動(dòng)。

使用可編程DSP時(shí)，必須對芯片的各種資源(例如CPU,存儲(chǔ)區(qū)，外設(shè)等)加以管理規(guī)劃，通過DSP/BIOS可以輕松的完成這些工作。

TI公司TMS320C5000系列都帶有嵌入式DSP/BIOS，它有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)分析和任務(wù)實(shí)時(shí)管理能力，可以有效的提高項(xiàng)目的開發(fā)效率，尤其表現(xiàn)在需要實(shí)時(shí)多任務(wù)的大型系統(tǒng)中。圖1為DSP/BIOS的部件結(jié)構(gòu)。

DSP/BIOS II簡述

TI公司的DSP/BIOS II 是在DSP/BIOS I 基礎(chǔ)上的擴(kuò)展。它支持更多的軟件模塊，通過修改內(nèi)核提供搶先式多任務(wù)服務(wù)；它把傳統(tǒng)并行處理系統(tǒng)的內(nèi)核服務(wù)集成為可測試內(nèi)核；它增加了設(shè)備獨(dú)立的I/O數(shù)據(jù)流模型，繼續(xù)保留已有的數(shù)據(jù)管道；它增加了動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配與內(nèi)存管理。

TI的開發(fā)平臺(tái)CCS IDE 2.0中集成了DSP/BIOS II，可以對程序進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤與分析，提高應(yīng)用程序開發(fā)的可靠性。可以在CCS插件中實(shí)時(shí)觀察DSP/BIOS內(nèi)核中各線程的執(zhí)行狀態(tài)與對象的當(dāng)前屬性。通過設(shè)置工具，開發(fā)者可以對各個(gè)模塊實(shí)行配置。

DSP/BIOS II 核心API技術(shù)

目標(biāo)應(yīng)用程序通過調(diào)用DSP/BIOS II的API來獲得運(yùn)行時(shí)的服務(wù)。一個(gè)單個(gè)DSP/BIOS II 模塊可以管理多種類的內(nèi)核對象，并且依據(jù)全局參量的設(shè)定來控制整個(gè)行為。DSP/BIOS II 可以歸納為六大種類：

內(nèi)核執(zhí)行線程



圖1  DSP/BIOS 部件結(jié)構(gòu)圖



圖2  線程優(yōu)先級示意圖



圖3  數(shù)據(jù)流示意圖



圖4 數(shù)據(jù)管道示意圖

DSP/BIOS II提供四類不同的執(zhí)行線程。每一類線程又具有不同的執(zhí)行、搶先和懸掛特性。DSP/BIOS II 支持兩個(gè)高優(yōu)先級的中斷線程和事先備好的后臺(tái)空閑過程循環(huán)。內(nèi)核執(zhí)行線程通過HWI, SWI和IDL模塊進(jìn)行管理。另外，DSP/BIOS II新提供了多任務(wù)線程類，能較好的完成任務(wù)間的同步，它由TSK模塊管理，在任何執(zhí)行時(shí)刻為懸掛和恢復(fù)執(zhí)行同步，包括調(diào)整自身或其他任務(wù)的優(yōu)先級。這種同步化的任務(wù)給并發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了良好的基礎(chǔ)。

硬件抽象

DSP/BIOS II 提供硬件的邏輯接口。它獨(dú)立于硬件實(shí)現(xiàn)。它對硬件部分的訪問、配置，內(nèi)存映射、片內(nèi)定時(shí)器和硬件中斷等進(jìn)行抽象，簡化了應(yīng)用的移植。它通過可視化的設(shè)置工具定義內(nèi)存映射、中斷向量表，對定時(shí)器編程，和完成動(dòng)態(tài)的內(nèi)存分配與釋放。

設(shè)備獨(dú)立I/O

設(shè)備獨(dú)立I/O模塊執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，傳輸可以在DSP與外設(shè)之間和多線程之間進(jìn)行。DSP/BIOS II 支持?jǐn)?shù)據(jù)管道(pipe)和數(shù)據(jù)流(stream)兩種傳送方式。數(shù)據(jù)管道是在讀寫線程之間快速傳送數(shù)據(jù)的小型統(tǒng)一部件。數(shù)據(jù)流為緩沖方案增加了靈活性使之適應(yīng)更廣的需求。數(shù)據(jù)流依靠多個(gè)潛在的設(shè)備驅(qū)動(dòng)器，這種設(shè)備驅(qū)動(dòng)器封裝了設(shè)備獨(dú)立的屬性與方法。在數(shù)據(jù)通過堆疊(stacking)機(jī)制傳送時(shí)，設(shè)備驅(qū)動(dòng)器能夠執(zhí)行數(shù)據(jù)處理操作，驅(qū)動(dòng)器在數(shù)據(jù)通道中實(shí)行流水線處理。PIP和SIO模塊分別管理目標(biāo)應(yīng)用中的數(shù)據(jù)管道和流的傳送服務(wù)。SIO同DEV模塊結(jié)合，使DEV通過SIO發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

線程間的通信和同步

DSP/BIOS II 中的線程間通信和同步模塊支持多任務(wù)。信號量(semaphores)是最主要的同步方式。任務(wù)運(yùn)用信號量保持同步資源訪問的同步。訪問外設(shè)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，以及訪問共享存儲(chǔ)區(qū)都是資源同步的典型事例。信號量還控制著多任務(wù)執(zhí)行的同步。信號量由SEM模塊管理，而LCK模塊提供共享資源的判優(yōu)和互斥。數(shù)據(jù)隊(duì)列可用于線程間通信。郵箱(mailbox)類似于數(shù)據(jù)隊(duì)列，能夠理想的完成任務(wù)通信。數(shù)據(jù)隊(duì)列由QUE模塊管理，郵箱模塊由MBX管理。

實(shí)時(shí)分析

實(shí)時(shí)分析(TRA)模塊在應(yīng)用程序執(zhí)行期間與DSP項(xiàng)目實(shí)時(shí)交互和診斷。LOG,STS和TRC模塊對這些功能進(jìn)行管理。主機(jī)與目標(biāo)板之間的數(shù)據(jù)傳輸能力對實(shí)施分析是非常關(guān)鍵的。DSP/BIOS提供HST和RTDX模塊來管理這些功能。CCS IDE中提供了以下六種實(shí)時(shí)分析工具：

—CPU負(fù)載圖

負(fù)載圖提供的是目標(biāo)CPU的負(fù)載曲線。CPU負(fù)載的定義是除去執(zhí)行最低優(yōu)先級任務(wù)以外的時(shí)間量。最低優(yōu)先級任務(wù)是只在其他線程都不運(yùn)行時(shí)才執(zhí)行的任務(wù)。因此，CPU負(fù)載包括從目標(biāo)向主機(jī)傳送數(shù)據(jù)和執(zhí)行附加后臺(tái)任務(wù)所需的時(shí)間。

——執(zhí)行圖示

在執(zhí)行圖示窗口中，我們可以看到各個(gè)線程的活動(dòng)方式。執(zhí)行圖的刷新速率可以通過RTA控制版設(shè)定。圖形中還包括了信號量的活動(dòng)，周期性函數(shù)標(biāo)記(tick)，和時(shí)鐘模塊標(biāo)記。執(zhí)行圖示能從整體上看到項(xiàng)目所有線程的活動(dòng)狀態(tài)。

——主機(jī)通道控制

利用信道控制窗口可以把文件綁定在定義的主機(jī)通道上，啟動(dòng)信道上的數(shù)據(jù)傳輸以及監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸流量。

——信息記錄

選定某一記錄名，從此窗口可看到程序運(yùn)行的信息記錄。主機(jī)從目標(biāo)板獲取DSP/BIOS數(shù)據(jù)期間的記錄信息將顯示在此窗口中。開發(fā)者定義的記錄信息也顯示在窗口中。

——統(tǒng)計(jì)觀察

統(tǒng)計(jì)觀察窗可以計(jì)算出事件、變量出現(xiàn)的次數(shù)，給出其最大值，最小值和平均值，監(jiān)測定時(shí)時(shí)間和變量的增值的實(shí)際值和期望值差。

——實(shí)時(shí)控制面板

它對運(yùn)行時(shí)間中不同類型進(jìn)行追蹤控制，在默認(rèn)情況下，所有類型的跟蹤都是允許的。為跟蹤任意一種類型，必須使能全局主機(jī)(GLOBAL HOST)。通過實(shí)時(shí)改變控制版的屬性，還可以設(shè)定實(shí)時(shí)分析工具的刷新頻率。

• 3種型號可供選擇：4300、4000PL以及4000
• 使用世界上最堅(jiān)固耐用的電纜測試儀，可以對電纜和光纜進(jìn)行測試、認(rèn)證以及文檔備案。利用高速數(shù)字處理技術(shù)進(jìn)行快速的測試。
• 出眾的診斷功能使故障排除更加快速簡便
• 全新 PM06!測試頭是第一個(gè)可以測試 Cat 6 是否符合標(biāo)準(zhǔn)以及互用性的中性、屏蔽插頭 
• 新的永久鏈路適配器可獲得更多的“通過”結(jié)果，消除錯(cuò)誤的“失敗”結(jié)果
• 功能強(qiáng)大的光纜測試適配器可執(zhí)行雙光纜、雙波長的光纜認(rèn)證
• 使用 LinkWare? 電纜管理軟件可以方便地對電纜和光纜進(jìn)行管理和文檔備案
• 支持中國國家標(biāo)

• 超過5類、超5類及6類線測試所要求的三級精度，延展了DSP-4000的測試能力，并同時(shí)獲得 UL 和 ETL SEMKO的認(rèn)證
• 使用新的突破性的永久鏈路適配器可得到更多更準(zhǔn)確的“通過”結(jié)果，DSP-4300中包含該適配器
• 隨機(jī)提供6類通道適配器及一個(gè)通道/流量適配器，從而精確測試6類通道
• 自動(dòng)診斷電纜故障，以米或英尺準(zhǔn)確顯示故障位置
• 擴(kuò)展的16MB主板集成存儲(chǔ)卡可存儲(chǔ)一整天的測試結(jié)果（300個(gè)）
• 可將符合TIA-606A標(biāo)準(zhǔn)的電纜ID號下載到DSP-4300數(shù)字式電纜分析儀中，節(jié)省時(shí)間同時(shí)確保了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性
• 隨機(jī)提供外置存儲(chǔ)卡以及更高級的電纜測試管理軟件包

• 全新的六類測試系統(tǒng)解決方案，提高最高的性能，獲得更多“通過”結(jié)果
• 消除由于不良鏈路接口適配器造成的"失敗"結(jié)果，節(jié)省測試時(shí)間和成本。
•  高于建議TIA/EIA-568-B標(biāo)準(zhǔn)的精度和可重復(fù)操作性。
• 堅(jiān)固耐用，專有的設(shè)計(jì)保證在現(xiàn)場對回波損耗測試所要求的精度和穩(wěn)定性。
•  符合TIA/EIA-568-B標(biāo)準(zhǔn)。

•  同時(shí)在兩個(gè)波長測試兩條光纜并自動(dòng)存貯測試結(jié)果。
•  雙向測試被測光纜并將結(jié)果存貯在一個(gè)記錄中。
•  使用電纜管理軟件進(jìn)行全面的數(shù)據(jù)管理和報(bào)告生成。
•  自動(dòng)測試損耗、長度和傳輸時(shí)延。
•  驗(yàn)證光纜連通性，測定配線架上光纜連接的接頭。
•  通過光纜和遠(yuǎn)端進(jìn)行通話。
•  跟蹤測試過程中最大和最小的功率輸出。
•  可承受測試中的跌落和其他意外事件

• 圖形測試報(bào)告，用彩色圖形描述當(dāng)DSP-4300測試頻率從1HZ至350MHZ的所有被測量參數(shù)。
• 文本格式的數(shù)字式匯總測試報(bào)告（最壞的情況及最差的數(shù)據(jù)點(diǎn)）
• 提供所有被測電纜鏈路的列表匯總報(bào)告，包含一些關(guān)鍵信息

與現(xiàn)行廣播相比，數(shù)字音頻廣播（digital audio broadcasting，簡稱dab）這種新的傳輸系統(tǒng)憑借其諸多優(yōu)點(diǎn)而引起了國際通信行業(yè)的矚目，并獲得了迅速的發(fā)展。我國廣播電影電視行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《30～3000mhz地面數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》自2006年6月1日起實(shí)施。 該標(biāo)準(zhǔn)是dab標(biāo)準(zhǔn)，適用于移動(dòng)和固定接收機(jī)傳送高質(zhì)量數(shù)字音頻節(jié)目和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

由于手機(jī)電視將為2008北京奧運(yùn)提供服務(wù)，國內(nèi)多家單位已積極致力于dab的研制開發(fā)。本文將介紹dab接收機(jī)的樣機(jī)設(shè)計(jì)。

系統(tǒng)的性能要求

歐洲dab系統(tǒng)規(guī)定了4種模式，本設(shè)計(jì)采用的是第1種模式，具體參數(shù)如表1所示。其中，l表示一幀的符號數(shù)，k表示每個(gè)符號的子載波個(gè)數(shù)，t_f表示一幀的持續(xù)時(shí)間，t_null表示空符號持續(xù)時(shí)間，t_s表示每個(gè)符號的持續(xù)時(shí)間，t_u表示有效符號的持續(xù)時(shí)間，δ表示保護(hù)間隔的持續(xù)時(shí)間。

表1 第1種dab傳輸模式的具體參數(shù)

采用這一模式的設(shè)計(jì)要求為：帶寬1.536mhz，載波頻率174～240mhz，誤碼率不超過10-4。

方案原理及設(shè)計(jì)思路

1 方案原理框圖

dab接收機(jī)原理框圖如圖1所示。dab接收機(jī)將從天線接收到的信號經(jīng)過高頻頭轉(zhuǎn)為中頻模擬信號，放大后進(jìn)行a/d變換，得到數(shù)字信號。其中a/d采樣時(shí)鐘受晶振vcxo的控制，采樣時(shí)鐘偏移由采樣時(shí)鐘同步部分估計(jì)得到。a/d轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)一路做agc檢測去控制高頻頭的輸出，另一路經(jīng)過r/c變換成fft所需要的兩路實(shí)虛部數(shù)據(jù)信號。時(shí)間同步部分估計(jì)得到一個(gè)時(shí)域符號的同步頭，并粗略地估計(jì)由于收發(fā)頻率不一致而引起的頻偏。經(jīng)過fft變換后，頻率同步單元定出fft的窗口位置，校正帶有頻偏的數(shù)據(jù)。校正后的數(shù)據(jù)經(jīng)過信道估計(jì)，得到當(dāng)前實(shí)時(shí)的信道響應(yīng)，經(jīng)過信道均衡處理以消除信道多徑衰落的影響，然后再經(jīng)過解映射軟判決譯碼和解擾，然后將音頻信號送入信道解碼器解碼，接著進(jìn)行信源解碼和音頻綜合，最后經(jīng)d/a還原成模擬音頻?

圖1 接收機(jī)原理框圖

2 方案的設(shè)計(jì)思路

dab接收機(jī)主要由數(shù)字下變頻、同步、ofdm解調(diào)和viterbi譯碼四大部分構(gòu)成。

數(shù)字下變頻就是把a(bǔ)dc輸出的中頻數(shù)字信號變?yōu)閿?shù)字基帶信號，也就是在數(shù)字上實(shí)現(xiàn)頻譜的下搬移，主要包括希爾伯特變換、頻譜下搬移及降采樣等。

同步部分按功能包括符號定時(shí)同步、載波頻率同步和采樣時(shí)鐘頻率同步，以fft為界可以分為時(shí)域同步和頻域同步兩部分。

ofdm解調(diào)包括fft和差分解調(diào)等，經(jīng)fft和差分解調(diào)后的數(shù)據(jù)再經(jīng)過頻域解交織后進(jìn)行qpsk解映射及量化，送給后續(xù)viterbi譯碼器進(jìn)行軟判決譯碼。

對ofdm解調(diào)送來的數(shù)據(jù)提取快速信息信道（fic）數(shù)據(jù)進(jìn)行解收縮、viterbi譯碼、解擾，得到復(fù)合結(jié)構(gòu)信息（mci），再利用mci對主業(yè)務(wù)信道（msc）數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼。

dab接收機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)

1 方案結(jié)構(gòu)框圖

根據(jù)對dab接收機(jī)組成部分的分析，本次設(shè)計(jì)采用fpga+dsp的設(shè)計(jì)方案，dab接收機(jī)完整的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。dab信號從天線接收后進(jìn)入高頻頭部分，選出所需的頻率塊，然后將選出的高頻信號送入混頻器，變?yōu)橹行念l率為38.912mhz、帶寬為1.536 mhz的中頻信號，中頻信號濾掉無用的頻譜部分后再經(jīng)頻率變換和濾波，變?yōu)橹行念l率為2.048 mhz、帶寬為1.536mhz的基帶信號。然后進(jìn)入adc，采樣速率為8.192mhz，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后進(jìn)入fpga。fpga完成并串轉(zhuǎn)換，同步和解調(diào)， 以及vcxo所需的控制電路等。處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)入dsp，dsp外部時(shí)鐘為24.5mhz，所以dsp可進(jìn)行4倍頻，工作于100mhz。dsp中完成解交織、viterbi譯碼、解擾以及音頻解碼，最后數(shù)據(jù)被送入dac，恢復(fù)出原始模擬信號，送入喇叭即可收聽。

圖2 接收機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖

2 器件的選型

器件的選型要求在滿足系統(tǒng)需求的情況下力爭使成本最低，功耗最小，設(shè)計(jì)方便且易于調(diào)試，所以要全面兼顧芯片的運(yùn)算速度、價(jià)格、硬件資源、運(yùn)算精度、功耗以及芯片的封裝形式、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、供貨情況和生命周期等。綜合考慮以上幾方面因素，本次設(shè)計(jì)中adc選用tlv5535，dac選用akm4352，fpga選用ep1s40，dsp選用tms320vc5510。

tlv5535是一款性能優(yōu)良的8位adc，具有35msps的采樣速率，3.3v單電源供電，典型功耗只有90mw，模擬輸入帶寬達(dá)600mhz，很適合本設(shè)計(jì)。akm4352是非常適合便攜式音頻設(shè)備的dac，帶寬20khz，采樣速率8～50khz，工作電壓為1.8～3.6v，通帶波動(dòng)只有±0.06db，阻帶衰減達(dá)43db，性能非常優(yōu)良。tms320vc5510是ti公司的一款高性能、低功耗dsp。它具有很高的代碼執(zhí)行效率，其最高指令執(zhí)行速度可達(dá)800mips，雙mac結(jié)構(gòu)，可設(shè)置的指令高速緩沖存儲(chǔ)器容量為24kb，片上ram共160k×16b，此外還有3組多通道緩沖串行口和可編程的數(shù)字鎖相環(huán)發(fā)生器等，i/o電壓 3.3v，內(nèi)核電壓1.6v。ep1s40是altera公司stratix系列fpga，具有非常高的內(nèi)核性能、存儲(chǔ)能力、架構(gòu)效率，提供了專用的功能用于時(shí)鐘管理和數(shù)字信號處理應(yīng)用及差分和單端i/o標(biāo)準(zhǔn)，此外還具有片內(nèi)匹配和遠(yuǎn)程系統(tǒng)升級能力，功能豐富且功耗較小。ep1s40的片內(nèi)資源也足以滿足本設(shè)計(jì)所需。

3 主要模塊的電路設(shè)計(jì)

adc與fpga相連，并在fpga內(nèi)完成并串變換，譯碼電路也由fpga來完成。fpga與adc間的連接包括數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線，adc的時(shí)鐘由fpga來提供，數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線均與fpga的i/o引腳直接相連即可，如圖3所示。

圖3 adc與fpga連接原理圖

dsp通過異步串行口與dac連接，如圖4所示，dac輸出的模擬信號經(jīng)濾波后可直接輸出語音信號。

圖4 dsp與dac連接原理圖

現(xiàn)今的高速dsp內(nèi)存不再基于flash，而是采用存取速度更快的ram。dsp掉電后其內(nèi)部ram中的程序和數(shù)據(jù)將全部丟失，所以在脫離仿真器的環(huán)境中，dsp芯片每次上電后必須自舉，將外部存儲(chǔ)區(qū)的執(zhí)行代碼通過某種方式搬移到內(nèi)部存儲(chǔ)區(qū)，并自動(dòng)執(zhí)行。常用的自舉方式有并行自舉、串行自舉、主機(jī)接口（hpi）自舉和i/o自舉。hpi自舉需要有一個(gè)主機(jī)進(jìn)行干預(yù)，雖然可以通過這個(gè)主機(jī)對dsp內(nèi)部工作情況進(jìn)行監(jiān)控，但電路復(fù)雜、成本高；串行自舉代碼加載速度慢；i/o自舉僅占用一個(gè)端口地址，代碼加載速度快，但電路復(fù)雜，成本高；并行自舉加載速度快，雖然需要占用dsp數(shù)據(jù)區(qū)的部分地址，但無須增加其他接口芯片，電路簡單。因此在ti公司的5000系列dsp中得到了廣泛應(yīng)用，本次設(shè)計(jì)也是采用并行自舉。與傳統(tǒng)的eeprom相比，flash具有支持在線擦寫且擦寫次數(shù)多、速度快、功耗低、容量大和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。目前在很多flash芯片采用3.3v單電源供電，與dsp連接時(shí)無須采用電平轉(zhuǎn)換芯片，因此電路連接簡單。在系統(tǒng)編程時(shí)，利用系統(tǒng)本身的dsp直接對外掛的flash編程，節(jié)省了編程器的費(fèi)用和開發(fā)時(shí)間，使得dsp執(zhí)行代碼可以在線更新。圖5為外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器flash的電路連接。

圖5 外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器flash的電路連接

fpga與dsp通過mcbsp、gpio、emif和ehpi口相連，接口種類多，便于根據(jù)需要靈活使用。fpga內(nèi)的程序和數(shù)據(jù)掉電后也會(huì)全部丟失，所以為其配備了專用配置芯片epc16，上電后自動(dòng)將程序下載到fpga中，簡單易用。

總結(jié)

為了方便調(diào)試，本次設(shè)計(jì)十分靈活，留的系統(tǒng)資源也比較多，不僅可以實(shí)現(xiàn)模式1，其他三種模式也可以在此硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。用來存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的flash既可以用fpga來讀寫，也可以用dsp來讀寫。dsp和fpga分別配了jtag下載口用于下載程序和檢測芯片。dsp還連接rs232，用于發(fā)出控制指令以及監(jiān)控dsp內(nèi)部情況。fic解碼完成后可進(jìn)行dab/dmb的業(yè)務(wù)選擇，依據(jù)選擇業(yè)務(wù)的不同進(jìn)行不同的處理后分別產(chǎn)生聲音和圖像信號，并分別從喇叭或液晶顯示器輸出。

DMR-CP01寬帶網(wǎng)絡(luò)電話機(jī)

VOIP寬帶網(wǎng)絡(luò)電話機(jī)合作
1. 市場保障：所在地區(qū)的唯一的OEM合作伙伴 。
2. 技術(shù)支持：提供長期的技術(shù)咨詢、技術(shù)服務(wù)、軟硬件改進(jìn)等。
3. 提供技術(shù)資料：VOIP網(wǎng)絡(luò)電話機(jī)原理圖、VOIP網(wǎng)絡(luò)電話機(jī)PCB電路板圖、焊接VOIP網(wǎng)絡(luò)電話機(jī)電路板的元器件報(bào)目表。
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DMR-CN02寬帶網(wǎng)絡(luò)電話機(jī)

 VOIP網(wǎng)絡(luò)電話機(jī)簡介：
      VOIP網(wǎng)絡(luò)電話是指利用Internet打電話的接入設(shè)備。裝有終端設(shè)備的機(jī)構(gòu)間通話通過Internet完成，只有上網(wǎng)費(fèi)，沒有電話費(fèi)，可為用戶節(jié)約大量的長途通訊費(fèi)用，電話音質(zhì)高清晰，功能豐富完備，不需與計(jì)算機(jī)連接，使通話可以在任何時(shí)候都能進(jìn)行，非常適合企業(yè)辦公和家庭使用。

VOIP網(wǎng)絡(luò)電話機(jī)功能特點(diǎn)：
• 支持SIP2.0，TCP/UDP/IP，RTP/RTCP，HTTP，ICMP，ARP/RARP，DNS，DHCP，NTP，PPPoE，TFTP等協(xié)議。
• 與國際市場上多家廠商的同類產(chǎn)品兼容。
• 支持各種語音編碼國際標(biāo)準(zhǔn)：G.723.1 、G.729A/B、G.728、G.726、G.711(A-law/U-law), iLBC, G.722寬頻編碼。
• 支持通話檢測(VAD)，背景噪聲模擬(CNG)，自動(dòng)增益(AGC)，和回聲抑制(G.168)，支持各種加密及認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)(BASIC, DIGEST, MD5及MD5-sess算法)。
• 支持ISO網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)第二層和第三層QoS (802.1Q VLAN, 802.1p, DiffServ, MPLS)， 支持IETF STUN (防火墻/NAT安全穿透) 標(biāo)準(zhǔn)及市場上各種現(xiàn)有防火墻/NAT產(chǎn)品，用戶無須改動(dòng)防火墻設(shè)置。
• 支持遠(yuǎn)程全自動(dòng)設(shè)備管理，有效實(shí)現(xiàn)用戶端“零”設(shè)置、即插即用、私網(wǎng)透明穿透以及軟件自動(dòng)升級。可通過電話鍵盤、Web界面或相關(guān)智能網(wǎng)管系統(tǒng)方便地更改配置及升級。
• 多線同時(shí)通話，占用帶寬資源極少，只需占用一條普通寬帶便可支持16條線同時(shí)工作；如果是以路由共享器共享的形式上網(wǎng)，則只需占用集線器/交換機(jī)的一個(gè)端口。
• 撥打使用方便。
• 即插即用，安裝簡便，無需改變現(xiàn)有系統(tǒng)。
• 長途電話話費(fèi)超低。
• 市話音質(zhì)，高清晰。
• 支持PBX（程控交換機(jī)）。
• 多臺(tái)終端可疊加使用，方便擴(kuò)展。
• 分機(jī)構(gòu)之間可多方轉(zhuǎn)接，相互通話。

VOIP網(wǎng)絡(luò)電話機(jī)系統(tǒng)功能：
1. 電 話 簿：在電話簿中可以查找、增加或刪除電話號碼，最多可存儲(chǔ) 100條記錄。
2. 通話記錄：顯示所有來電，顯示所有已撥號碼，刪除通話記錄、來電記錄、撥號記錄。
3. 快速撥號：可設(shè)置、刪除快速撥號，使用快速撥號功能只需撥快速撥號數(shù)字 (0~9)后加“#”鍵即可，最多可設(shè)置10個(gè)速撥號碼。
4. 自動(dòng)撥號：在鍵區(qū)輸入電話號碼時(shí)不需輸“#”鍵，設(shè)定時(shí)間到后系統(tǒng)自動(dòng)撥號。可將自動(dòng)撥號時(shí)間設(shè)置為3~9秒鐘。
5. 預(yù) 撥 號：撥號后提起話筒或按免提鍵，IP電話開始撥號。
6. 切換：按“切換”鍵可由IP通話狀態(tài)切換到撥號狀態(tài)。
7. 自動(dòng)接聽：設(shè)定自動(dòng)接聽功能，用戶可以從IP電話到PSTN電話重?fù)芑驈腜STN電話到IP電話重?fù)堋＿@項(xiàng)功能可以在有FXO接口的IP電話上使用。
8. 來電轉(zhuǎn)接：設(shè)置要轉(zhuǎn)接的電話號碼。有三種方式供選擇：所有來電轉(zhuǎn)接，占線時(shí)來電轉(zhuǎn)接，無人接聽時(shí)來電轉(zhuǎn)接。
9. 反極應(yīng)答：鈴聲響后啟用自動(dòng)接聽功能。這項(xiàng)功能可以在有FXO接口的IP電話上使用。
10. 拒接來電：將電話設(shè)置為拒接狀態(tài)，有拒接所有來電和一段時(shí)間內(nèi)拒接所有來電可選。
11. 呼叫等待：用戶不想獲知有來電時(shí)可設(shè)置呼叫等待。若通話時(shí)有新電話打入可以按“切換”鍵接入新電話，按此鍵可實(shí)現(xiàn)兩電話間切換。
12. 日期時(shí)間：設(shè)定日期時(shí)間。
13. 時(shí)間設(shè)定：可以通過設(shè)定第一或第二網(wǎng)絡(luò)時(shí)間服務(wù)器的IP地址來獲取日期時(shí)間信息，同樣可以根據(jù)您所在的位置設(shè)定時(shí)區(qū)和再次調(diào)整所需時(shí)間。
14. 音量調(diào)整：話筒音量調(diào)整，聽筒音量調(diào)整，免提話筒音量調(diào)整。
15. 鈴聲設(shè)置：鈴聲音量調(diào)整，鈴聲旋律選擇。
16. 通話保留：可以按“保留”鍵使當(dāng)前電話保持一段時(shí)間不掛斷，再次按“保留”鍵后繼續(xù)通話。
17. 三方通話：若要進(jìn)行三方通話，可先打電話給第一方，電話接通后按“切換”鍵，聽到撥號音后打電話給第二方，接通后再按“切換”鍵。
18. 呼叫轉(zhuǎn)接：支持三種呼叫轉(zhuǎn)接

VOIP網(wǎng)絡(luò)電話機(jī)備注一：CM5000芯片方案
    CM5000是一個(gè)高度集成的VoIP解決方案。它集成了32位RISC CPU、DSP及2個(gè)快速以太網(wǎng)地址。CM5000有效的起到控制VoIP網(wǎng)關(guān)和IP電話成本的作用。
CM5000集成的32位RISC CPU，頻率為125MHz，內(nèi)建了4K字節(jié)的指示緩存及4K字節(jié)的數(shù)據(jù)緩存。它支持系統(tǒng)管理、網(wǎng)絡(luò)管理、協(xié)議棧管理及應(yīng)用程序。
    CM5000集成的16位Fix-Point DSP，頻率為125MHz，支持32K×24的可編程存儲(chǔ)器，16K×16的系數(shù)存儲(chǔ)器，15K×16的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。它提供2個(gè)串行端口支持2個(gè)聲音通道。DSP支持多個(gè)聲音壓縮模式（G.711，G.723.1，G.729A，G.729B），回音消除及多種普通電話技術(shù)。
    CM5000提供2個(gè)10/100M快速以太網(wǎng)地址支持全/半雙工模式，端口基于VLAN，MII接口和2K字節(jié)的FIFO封包緩存器。用戶能通過MII接口與外部PHY或以太網(wǎng)交換芯片構(gòu)建VoIP網(wǎng)關(guān)和IP電話。
當(dāng)CM5000作為IP電話芯片應(yīng)用時(shí)，也提供對LCD控制、鍵區(qū)、UART串行接口和多個(gè)普通I/O接口的支持
產(chǎn)品介紹：
    VoIP解決方案。CM5000集成了32位RISC CPU、DSP及2個(gè)快速以太網(wǎng)地址。CM5000能有效的起到控制VoIP網(wǎng)關(guān)和IP電話成本的作用。

 
CM5000芯片方案VOIP網(wǎng)絡(luò)電話機(jī)工作原理

RISC CPU
* 4Kbytes of direct mapped instruction cache
* 4Kbytes of direct mapped data cache with write-through policy
* Memory Controller:Flash/SDRAM
* 125MHz internal system clock
* JTAG support
16-bit fixed-point DSP
* Program SRAM 32K*24
* Coefficient SRAM 16K*16
* Data SRAM 15K*16
* Two Serial Port Interfaces
* DSP clock speed runs at 125MHz
Two 10/100 MACs
* IEEE802.3/802.3u compliant
* Half/Full duplex operation
* VLAN support
* MII interface to external PHY
* Scatter and gather transmit/receive DMA
* 4KB transmit/receive FIFO

隨著數(shù)字信號處理器 (DSP) 的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，對面向組件的軟件模塊的需求不斷增長。第三方提供的現(xiàn)成算法在基本層面上能夠響應(yīng)上述需求。第三方算法使系統(tǒng)開放商不必再費(fèi)力重新設(shè)計(jì)主要的軟件功能，從而能夠更快、更廉價(jià)地將系統(tǒng)與更多功能集成。因此，第三方算法在 DSP 系統(tǒng)開發(fā)中發(fā)揮著非常重要的作用。

為了使組件軟件方法順利工作，必須具備保證組件代碼互用性、一致性和便攜性的標(biāo)準(zhǔn)。DSP廠商認(rèn)識(shí)到了上述需求，建立了管理不同算法與應(yīng)用之間接口的算法標(biāo)準(zhǔn)。上述標(biāo)準(zhǔn)不是為了保證高效實(shí)施。針對代碼大小、特性及性能而選擇最佳算法的工作是由系統(tǒng)集成商進(jìn)行的。而標(biāo)準(zhǔn)所作的，則是提供確保算法之間相互協(xié)作的一套規(guī)則，使他們更輕松地進(jìn)行評估，然后在系統(tǒng)環(huán)境中進(jìn)行集成。

算法標(biāo)準(zhǔn)的起源

20世紀(jì)90年代中期，算法標(biāo)準(zhǔn)的需求逐漸顯現(xiàn)出來，此時(shí)更為強(qiáng)大的 DSP 出現(xiàn)了，其可支持一個(gè)算法的多通道，或者同一 DSP 上的多個(gè)算法。盡管早期的 DSP 可能僅用作語音編碼器等，但像來自 TI TMS320C5000 平臺(tái)中 DSP 則能夠處理蜂窩電話所需的整個(gè)數(shù)字處理鏈，包括聲碼、音頻校正、回波消除等。諸如來自 TMS320C6000平臺(tái)的其他 DSP，則能夠開發(fā) DSL 線卡、視頻服務(wù)器及其他在單個(gè)設(shè)備上要求具有極高多通道性能的系統(tǒng)。

利用現(xiàn)有更高層次的性能，許多新興信號處理標(biāo)準(zhǔn)不斷涌現(xiàn)，包括 JPEG、MPEG、電視會(huì)議、無線電話以及調(diào)制解調(diào)器與傳真改進(jìn)等。開發(fā)商開始創(chuàng)建交互改變?nèi)蝿?wù)的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，而不是一般基于 DSP 的具有固定功能的靜態(tài)系統(tǒng)。而且系統(tǒng)代碼規(guī)模也開始劇增，常常為了適應(yīng)新型多功能系統(tǒng)的復(fù)雜性而大幅度增加。

DSP 系統(tǒng)開發(fā)商始終缺少經(jīng)驗(yàn)豐富且掌握深入信號處理知識(shí)的 DSP 程序員。目前，這些開發(fā)商們開始集成更為復(fù)雜的系統(tǒng)，一些剛剛進(jìn)入 DSP 領(lǐng)域的其他開發(fā)商則已開始進(jìn)行最初的 DSP 設(shè)計(jì)。不斷增長的業(yè)界系統(tǒng)集成商尋找各種方法來將日益復(fù)雜化的設(shè)備整合起來，而不必從頭設(shè)計(jì)所有軟件。幸運(yùn)的是，一些具備業(yè)經(jīng)驗(yàn)證軟件技術(shù)的開發(fā)商認(rèn)識(shí)到新的市場商機(jī)，并開始作為第三方出售其知識(shí)產(chǎn)權(quán)，包括算法。系統(tǒng)集成商將從第三方購買"黑盒子"目標(biāo)代碼，并將其加載至系統(tǒng)中，以節(jié)省寶貴的開發(fā)時(shí)間。至少這就是假設(shè)的工作流程了。

然而，在實(shí)踐中事情并非如此直接。第三方開發(fā)商常常假定DSP用法，以便使其算法盡可能精簡，并獲得最佳性能效果。因此，一個(gè)算法可能需要占用所有內(nèi)存，在很長的時(shí)間中禁用出現(xiàn)中斷，并完全控制核心。此外，系統(tǒng)集成商可能無法了解開發(fā)商的事先假定是什么，因?yàn)椴淮嬖诮y(tǒng)一的方法指定算法的資源要求與性能效果。

顯然，如果有了上述假定的話，那么兩種或多種算法就不能在多功能系統(tǒng)中和平共處。這樣的問題在利用源代碼進(jìn)行再設(shè)計(jì)時(shí)可能相當(dāng)困難，但力圖集成目標(biāo)代碼的系統(tǒng)開發(fā)商對改變算法無能為力。而且，如果算法來自不同的第三方（事實(shí)常常如此），集成商將面臨不兼容性難題以及不可避免的相互指摘。

到20世紀(jì)90年代末為止，很明顯如果不就算法建立行為規(guī)則，那么 DSP 開發(fā)將停滯不前。因此，DSP 廠商開始發(fā)布這種規(guī)則，將其編寫為第三方軟件開發(fā)商必須遵循的標(biāo)準(zhǔn)代碼，以便保證算法的兼容性。盡管這些標(biāo)準(zhǔn)是具有所有權(quán)的，但它們都具有相同的目標(biāo)，并且許多規(guī)則都是一樣的。由于某些規(guī)則反映了硬件實(shí)施，并且僅針對某些個(gè)體廠商，因此對所有權(quán)而不是業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行保留。此外，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)時(shí)，廠商為了跟上 DSP 的開發(fā)步伐被迫響應(yīng)當(dāng)時(shí)的需求，而不是將問題交給漫長的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程來解決。

示范標(biāo)準(zhǔn)

最初建立的標(biāo)準(zhǔn)之一是 TI 的 TMS320 DSP Algorithm Standard?，也稱作XDAIS。TI 推出了該標(biāo)準(zhǔn)作為其 eXpressDSP? 軟件戰(zhàn)略的基本元素，并同時(shí)推出了實(shí)施內(nèi)核、集成開發(fā)環(huán)境 (IDE) 及第三方網(wǎng)絡(luò)，這表明算法標(biāo)準(zhǔn)化將在 DSP 軟件開發(fā)中發(fā)揮關(guān)鍵性作用。TMS320 Algorithm Standard 是各種 DSP 算法標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)示范，事實(shí)上它成了隨后推出的某些標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)模型。

XDAIS 是在 TMS320 DSP 底層軟件架構(gòu)基礎(chǔ)之上建立起來的。圖1顯示了 DSP 系統(tǒng)的組織方式，這樣簡單數(shù)據(jù)傳感器算法從 I/O 功能以及底層核心運(yùn)行時(shí)環(huán)境中分離出來。圖2顯示了 XpressDSP 環(huán)境中算法正常運(yùn)行的必備系列事件。 <!-- 圖1. XDAIS 與 DSP 系統(tǒng) 圖2. XDAIS 算法事件 -->

XDAIS 算法規(guī)則

XDAIS 規(guī)則分外四組，具備基本的校驗(yàn)機(jī)制以保證符合標(biāo)準(zhǔn)。

常識(shí)性編程規(guī)則。本組規(guī)則的作用在于加強(qiáng)算法的便攜性、可預(yù)測性及易用性。由于大多數(shù) DSP 系統(tǒng)運(yùn)行于 C 環(huán)境中，因此頂層的算法必須能在C中調(diào)用。算法不得干擾應(yīng)用程序的運(yùn)行時(shí)狀態(tài)，并且代碼必須在搶占式環(huán)境中進(jìn)行重入以支持多個(gè)通道。必須對多實(shí)例共享的存儲(chǔ)器與全局變量進(jìn)行保護(hù)。所有代碼引用必須完全可再定位，不得采用硬編碼存儲(chǔ)器尋址，否則將干擾其他代碼。由于資源可能因系統(tǒng)而異，因此算法不得直接訪問外設(shè)。

取消任意選擇。如果需要以單一強(qiáng)制方法進(jìn)行某項(xiàng)工作的話，該標(biāo)準(zhǔn)指定了應(yīng)在各種不同方法中采用何種方法（就好像交通法規(guī)指定了在路上應(yīng)左行還是右行）。為避免命名沖突，信號命名必須遵循 DSP/BIOS? 規(guī)則，這是 TMS320 DSP 采用的實(shí)時(shí)內(nèi)核。為避免將代碼移植到不同操作系統(tǒng)環(huán)境中時(shí)發(fā)生沖突，算法必須封裝到遵循統(tǒng)一命名規(guī)則的檔案文件中。必須使外部引用符合來源，如C運(yùn)行支持庫函數(shù)或其他符合 eXpressDSP 的模塊。算法實(shí)例必須根據(jù)指定的程序調(diào)用并刪除，并且它們必須能夠獨(dú)立地進(jìn)行再定位。對 C6000? 平臺(tái)而言，算法必須至少支持由小到大的字節(jié)順序，或最好兩個(gè)都支持，以便為系統(tǒng)開發(fā)商提供選擇。

資源管理。由于算法一般比較貪婪，并且必須使其可以共享，因此本組位于該標(biāo)準(zhǔn)的核心。現(xiàn)在每個(gè)算法都有了強(qiáng)制的存儲(chǔ)器管理界面，而且所有算法都必須在設(shè)計(jì)時(shí)一次協(xié)調(diào)或在運(yùn)行時(shí)交互協(xié)調(diào)使用存儲(chǔ)器。本規(guī)則適用于外部及內(nèi)部存儲(chǔ)器，以及 DMA 通道等外設(shè)。本應(yīng)用同控制框架一樣收集所有存儲(chǔ)器請求，隨后向算法分配存儲(chǔ)器。算法可能不能獲得其全部請求，但應(yīng)用框架能夠在競爭請求間進(jìn)行很好的判斷，并優(yōu)化地劃分系統(tǒng)資源。

統(tǒng)一規(guī)范。本組規(guī)則有助于系統(tǒng)集成商衡量算法并評估其在系統(tǒng)中的兼容性。所有的兼容性算法必須表現(xiàn)最壞情況的中斷傳輸時(shí)間、典型與最壞情況的執(zhí)行，以及程序、堆陣、靜態(tài)和堆棧存儲(chǔ)器要求等方面的特點(diǎn)。例如，算法供應(yīng)商可能不再隱瞞會(huì)讓算法獨(dú)占內(nèi)核幾秒鐘的中斷傳輸時(shí)間。現(xiàn)在，必須根據(jù)已確定的方式在算法技術(shù)描述中指定并包含傳輸時(shí)間要求。

校驗(yàn)與 eXpressDSP 一致性。算法開發(fā)商不能簡單地說它滿足了 TMS320 Algorithm Standard 的要求。開發(fā)商必須通過 TI 的 XDAIS 一致性測試工具加以證明，該工具可校驗(yàn)代碼是否符合規(guī)則。此外，第三方必須書面同意在開發(fā)算法時(shí)遵循了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。當(dāng)滿足了這些要求時(shí)，第三方可以聲明其算法符合 eXpressDSP，并在廣告宣傳中使用圖3所示的標(biāo)志。一致性工具可適用于第三方及 DSP 客戶，以便使他們在開發(fā)自身軟件時(shí)對這些軟件進(jìn)行檢查。系統(tǒng)集成商還可以利用該工具保證他們購買的代碼在獲得eXpressDSP一致性稱號后沒有經(jīng)過修改。 <!-- 圖3. eXpressDSP 一致性標(biāo)志 -->

XDAIS 的發(fā)展

XDAIS 在5年前推出時(shí)，其規(guī)則還不到30條。現(xiàn)在它已有了46條規(guī)則，這反映出對標(biāo)準(zhǔn)的需求不斷發(fā)展，但其發(fā)展是以認(rèn)真、受控的方式進(jìn)行的。新規(guī)則的添加（以及一些改動(dòng)）出于以下幾點(diǎn)原因：

新硬件功能。添加某些規(guī)則是為了涵蓋硅技術(shù)的開發(fā)。例如，隨著將高級 DMA 功能集成到芯片中，XDAIS 也添加了新的規(guī)則以涵蓋 DMA 通道的分配。未來，XDAIS還可能包括有關(guān)硬件加速器作為共享資源使用的規(guī)則。

性能優(yōu)化。為優(yōu)化性能，DMA規(guī)則已進(jìn)行了修訂，在此，這些規(guī)則也展示了XDAIS 標(biāo)準(zhǔn)中的另一個(gè)變化領(lǐng)域。由于早期規(guī)則解決了重大沖突，因此一些較新的指導(dǎo)方針傾向于幫助開發(fā)商更好地發(fā)揮系統(tǒng)優(yōu)勢。

新應(yīng)用領(lǐng)域。XDAIS的最初指導(dǎo)方針主要是為了處理帶有數(shù)據(jù)流應(yīng)用的單功能DSP，如語音及音視頻等。但今天的多功能系統(tǒng)常常必須處理突發(fā)數(shù)據(jù)，如 IP 數(shù)據(jù)包或更復(fù)雜的調(diào)制解調(diào)器標(biāo)準(zhǔn)中類似框架的編碼。這些應(yīng)用的核心和系統(tǒng)要求有時(shí)與流應(yīng)用的不同，而XDAIS 規(guī)則必須包括兩種類型的數(shù)據(jù)吞吐量。

有一個(gè)沒有改變的特性，即需要將開銷保持在較低水平。經(jīng)驗(yàn)顯示，DSP 客戶與第三方將接受不超過一至兩個(gè)百分點(diǎn)的性能及存儲(chǔ)器干擾。這對于通用微處理器而言是一個(gè)較小的開銷百分比，該微處理器可通過中斷來驅(qū)動(dòng)控制任務(wù)，并不十分受限于內(nèi)存的高效利用。但是，通常每個(gè)性能MIP對DSP都是非常關(guān)鍵的，因此 TI 已努力將 XDAIS 開銷保持在限定范圍內(nèi)。

算法標(biāo)準(zhǔn)的接受

盡管一直就軟件規(guī)則向第三方進(jìn)行咨詢，但有些第三方最初對他們能否從算法標(biāo)準(zhǔn)中獲益是抱有懷疑態(tài)度的。許多第三方將算法的開發(fā)看作完全是其自身的業(yè)務(wù)，不歡迎 DSP 廠商參與，認(rèn)為這是一種干擾。此外，為了使算法符合新的標(biāo)準(zhǔn)，一些重復(fù)工作是不可避免的，而第三方則反對承擔(dān)他們認(rèn)為是不必要負(fù)擔(dān)的工作。而且，對與標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的開銷懲罰也有反對的聲音。

與第三方形成對比的是，DSP 系統(tǒng)集成商幾乎立即對標(biāo)準(zhǔn)表示歡迎。一些較大型DSP 開發(fā)商已經(jīng)在努力建立其自身規(guī)則，而 DSP 標(biāo)準(zhǔn)的到來節(jié)省了他們的工作。系統(tǒng)集成商還認(rèn)識(shí)到，與算法標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的少量開銷能幫助他們避免大量時(shí)間耗費(fèi)與麻煩，這種節(jié)約的價(jià)值大大超過了他們所必須接受的存儲(chǔ)器與性能權(quán)衡。

一旦他們熟悉了這些標(biāo)準(zhǔn)，DSP 系統(tǒng)集成商就開始要求算法一致性，這樣即便是最不情愿的第三方也不得不遵照行事。為了應(yīng)付對額外開發(fā)工作的反對意見，出現(xiàn)了幫助第三方開發(fā)一致性算法的工具，圖4所示的 Hyperception Component Wizard 便是其中一個(gè)實(shí)例，它可幫助創(chuàng)建 XDAIS 算法。 <!-- 圖4. Hyperception Component Wizard -->

今天，標(biāo)準(zhǔn)已得到普遍接受，即便最不情愿的算法開發(fā)商也認(rèn)同標(biāo)準(zhǔn)化使得出售軟件的商機(jī)大大增加。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)還意味著能夠最小化支持需求，從而節(jié)省第三方的開支。TMS320 Algorithm Standard 就是體現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)有多么成功的一個(gè)代表：目前，符合 eXpressDSP 算法的第三方開發(fā)商達(dá)110個(gè)，且數(shù)量還在不斷增加。其他 DSP 廠商也認(rèn)識(shí)到算法標(biāo)準(zhǔn)的需求，并為其各自的平臺(tái)和第三方算法提供了相似的產(chǎn)品。由于標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了可互操作性編程的基本問題，因此其規(guī)則在許多方面都與最初推出的標(biāo)準(zhǔn) TMS320 Algorithm Standard 相似。

新興產(chǎn)業(yè)

事實(shí)上，DSP 算法標(biāo)準(zhǔn)帶來了一種前所未有的國際產(chǎn)業(yè)。今天，某個(gè)地區(qū)的系統(tǒng)集成商可以通過網(wǎng)站從另一個(gè)地區(qū)的第三方處購買 DSP 算法，只要該算法通過認(rèn)證，符合算法標(biāo)準(zhǔn)，那么該系統(tǒng)開發(fā)商就知道此代碼在應(yīng)用框架中可正常發(fā)揮作用。對 DSP 系統(tǒng)集成商而言，一致性算法已簡化了對第三方目標(biāo)代碼進(jìn)行評估并集成的工作，從而簡化了開發(fā)進(jìn)程并縮短了產(chǎn)品上市時(shí)間 。

由于我們最終控制了算法，現(xiàn)在業(yè)界中存在的問題就在于對其他軟件組件（如庫、驅(qū)動(dòng)程序、內(nèi)核以及通訊棧等）進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化會(huì)帶來什么優(yōu)勢。DSP 廠商甚至在改進(jìn)現(xiàn)有算法標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，就已經(jīng)在考慮有關(guān)對上述組件的標(biāo)準(zhǔn)化工作進(jìn)行擴(kuò)展的問題了。

隨著 DSP 產(chǎn)業(yè)繼續(xù)圍繞著組件軟件模型進(jìn)行開發(fā)，算法標(biāo)準(zhǔn)的價(jià)值正變得越來越明顯。標(biāo)準(zhǔn)提供了一系列規(guī)則，根據(jù)設(shè)計(jì)，實(shí)際上這些規(guī)則能夠保證組件在任何應(yīng)用中與來自不同廠商的算法實(shí)現(xiàn)進(jìn)行互操作。因此，代碼的便攜性與可重復(fù)使用性得到加強(qiáng)，而算法的衡量與評估更為直接，并且算法也更易于集成到系統(tǒng)之中。總體系統(tǒng)開發(fā)變得更快、更靈活，從而為市場中的最終用戶帶來了更健碩、更廉價(jià)的產(chǎn)品。

數(shù)字信號處理結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，可重復(fù)性好，可以大規(guī)模集成，使得信號處理功能更復(fù)雜，手段更靈活，精度更高。
2.2 DSP芯片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)[2>
DSP處理芯片，為了適應(yīng)信號處理運(yùn)算的需要，結(jié)構(gòu)與通用的其他計(jì)算機(jī)或控制處理器相比，有較大的不同，主要的幾點(diǎn)為：
(1)具有專用的算術(shù)單元，如硬件乘法器，DSP內(nèi)部設(shè)有硬件乘法器來完成乘法操作，以提高乘法速度。
(2)具有特殊的總線結(jié)構(gòu)——哈佛結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)使DSP具有獨(dú)立的地址總線和數(shù)據(jù)總線，可以同時(shí)取地址和操作數(shù)。
(3)流水處理。流水技術(shù)使多個(gè)不同的操作可以同時(shí)執(zhí)行，處理器內(nèi)將每條指令的執(zhí)行分為取址、解碼、執(zhí)行等階段，不同的階段并行執(zhí)行，提高了程序執(zhí)行的效率和速度。
(4)高速的片內(nèi)存儲(chǔ)器。DSP芯片一般內(nèi)部集成有程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，訪問速度快，緩解總線接口的壓力，提高程序執(zhí)行的速度。
一些其他特殊功能的DSP芯片還具有一些專用的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，這里不一一列出。總之，DSP功能上的特點(diǎn)很大程度上是針對數(shù)字信號處理算法的特點(diǎn)，針對性地組成專用的結(jié)構(gòu)，以滿足處理的需要。
3 DSP芯片的產(chǎn)品和市場
3.1 應(yīng)用領(lǐng)域和市場
在近20多年的時(shí)間里，DSP芯片的應(yīng)用已經(jīng)從軍事、航空航天領(lǐng)域擴(kuò)大到信號處理、通信、雷達(dá)、消費(fèi)等許多領(lǐng)域。主要應(yīng)用有：信號處理、通信、語音、圖像、軍事、儀器儀表、自動(dòng)控制、醫(yī)療、家用電器等。
DSP主要應(yīng)用市場為3C（communication、computer、consumer——通信、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)類）領(lǐng)域，所占市場比例超過90%，并且總體市場規(guī)模在不斷擴(kuò)大。在數(shù)字化、個(gè)人化和網(wǎng)絡(luò)化的推動(dòng)下，預(yù)計(jì)未來的年均增長率高達(dá)40%。在全球的DSP市場中，TI公司獨(dú)占鰲頭，占世界市場的45%份額，其次是朗訊(28%)、ADI(12%)、摩托羅拉(12%)、其他公司(3%) [3> 。
3.2 世界主要的DSP芯片制造公司及其產(chǎn)品
（1）TI公司。
TI（Texas Instruments）公司在業(yè)界一直處于領(lǐng)先的地位。近年，TI在原來的TMS320C1X、TMS320C25、TMS320C3X/4X、TMS320C5X、TMS320C8X的基礎(chǔ)上又推出了3種高性價(jià)比的DSP系列：TMS320C2000、TMS320C5000和TMS320C6000系列。這3種芯片，在我國的信號處理硬件領(lǐng)域應(yīng)用也是非常廣泛，下面作些簡要介紹：
TMS320C2000系列主要用于工業(yè)控制領(lǐng)域，提供了全系列的高性能控制芯片，代碼運(yùn)行效率高。除了較強(qiáng)的控制功能之外，還提供了方便的接口與高性能外圍器件相連。主要型號有TMS320C24X和28X系列。
TMS320C5000系列為高性能的低功耗定點(diǎn)DSP芯片。處理速度最高可以達(dá)到900 MIPS，功耗很低，可以達(dá)到0.33 mA/MHz。非常適合移動(dòng)和手持系統(tǒng)的應(yīng)用。主要有TMS320C54X和55X系列。
TMS320C6000系列為新一代高性價(jià)比DSP芯片，是高端DSP處理器的代表。C6000系列的DSP定點(diǎn)運(yùn)算可以達(dá)到1200到8 000 MIPS（百萬條指令/秒），浮點(diǎn)運(yùn)算可以達(dá)到600到 1 800 MFLOPS（百萬次浮點(diǎn)操作/秒）的運(yùn)算速度。主要有定點(diǎn)系列的TMS320C62X和浮點(diǎn)系列的TMS320C67X。TMS320C64X為TI最新推出的高性能定點(diǎn)DSP處理器，時(shí)鐘速度提高到1 GHz，單片處理能力可達(dá)到8 000 MIPS。
（2）Analog Device公司。
ADI公司的DSP目前主要分為3個(gè)系列：SHARC、Blackfin、TigerSHARC。
SHARC系列一直在雷達(dá)、聲納信號處理等領(lǐng)域享有很高的聲譽(yù)，很多商用、軍用的信號處理機(jī)中都可以看到SHARC的身影。單片處理能力有限的SHARC之所以能夠在通信信號處理領(lǐng)域有這么高的聲譽(yù)，完全是由于ADI優(yōu)秀的片間互連技術(shù)（LINK口），利用這個(gè)LINK口可以很方便地將幾片、幾十片SHARC連接起來組成DSP陣列，從而在單片處理能力達(dá)不到要求的場所利用DSP陣列就很容易達(dá)到了。
Blackfin是近幾年推出的針對性能要求比較高，同時(shí)功耗要求又比較低的場所。它所具備的優(yōu)點(diǎn)很適合在便攜式通信產(chǎn)品中應(yīng)用。
TigerSHARC是從SHARC改進(jìn)的高端DSP，它的出現(xiàn)是ADI公司的DSP在高端領(lǐng)域應(yīng)用開創(chuàng)了歷史性的局面。新推出的第二代TigerSHARC ADSP-TS201S主頻高達(dá)600 MHz，處理能力高達(dá)14.4 GOPS，還有超大容量的RAM，使它一出世就在高端領(lǐng)域脫穎而出。尤其適合軟件無線電的應(yīng)用。
DSP已經(jīng)發(fā)展成為了一種成熟的技術(shù)，也是一種成熟的產(chǎn)品，它在數(shù)字信息時(shí)代占據(jù)越來越重要的位置，所以其市場的擴(kuò)展還存在著巨大的空間。DSP的性能、價(jià)格和功耗是決定其市場的三個(gè)重要因素。挑戰(zhàn)更高的性能，盡可能降低價(jià)格和功耗，一直是DSP追求的目標(biāo)。
4 DSP處理系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀
4.1 國際發(fā)展現(xiàn)狀
簡略國際DSP處理發(fā)展的現(xiàn)狀，國外的商業(yè)化信號處理設(shè)備一直保持著快速的發(fā)展勢頭。歐美等科技大國保持著國際領(lǐng)先的地位。例如美國DSP research公司，Pentek公司，Motorola公司，加拿大Dy4公司等，他們很多已經(jīng)發(fā)展到相當(dāng)大的規(guī)模，競爭也愈發(fā)激烈。我們從國際知名DSP技術(shù)公司發(fā)布的產(chǎn)品中就可以了解一些當(dāng)今世界先進(jìn)的數(shù)字信號處理系統(tǒng)的情況。
以Pentek公司一款處理板4293為例，使用8片TI公司 300 MHz的TMS320C6203芯片，具有19 200 MIPS的處理能力，同時(shí)集成了8片32 MB的SDRAM，數(shù)據(jù)吞吐600 MB/s。該公司另一款處理板4294集成了4片Motorola MPC7410 G4 PowerPC處理器，工作頻率400/500 MHz，兩級緩存256K×64 bit，最高具有16MB的SDRAM。
ADI公司的TigerSHARC芯片也由于其出色的協(xié)同工作能力，可以組成強(qiáng)大的處理器陣列，在諸多領(lǐng)域（特別是軍事領(lǐng)域）獲得了廣泛的應(yīng)用。以英國Transtech DSP公司的TP-P36N為例，它由4～8片TS101b（TigerSharc）芯片構(gòu)成，時(shí)鐘 250 MHz，具有6～12 GFLOPS的處理能力。
DSP應(yīng)用產(chǎn)品獲得成功的一個(gè)標(biāo)志就是進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化。在以往的20年中，這一進(jìn)程在不斷重復(fù)進(jìn)行，而且周期在不斷縮小。在數(shù)字信息時(shí)代，更多的新技術(shù)和新產(chǎn)品需要快速地推上市場，因此，DSP的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程還是需要加速進(jìn)行。隨著競爭的加劇，DSP生產(chǎn)商隨時(shí)調(diào)整發(fā)展規(guī)劃，以全面的市場規(guī)劃和完善的解決方案，加上新的開發(fā)歷年，不斷深化產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
4.2 我國發(fā)展現(xiàn)狀
隨著我國信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，近年來我國的數(shù)字信號處理學(xué)科發(fā)展較快。DSP處理器已經(jīng)在我國的數(shù)字通信、信號處理、雷達(dá)、電子對抗、圖像處理等方面得到了廣泛的應(yīng)用，為科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)創(chuàng)造了很大價(jià)值。全國有很多高校、科研機(jī)構(gòu)的信號處理實(shí)驗(yàn)室都在大力研究性能更高的數(shù)字信號處理設(shè)備，取得了很多研究成果。我國的科研人員通過對先進(jìn)的DSP芯片的研究，已經(jīng)研制出一些高性能處理設(shè)備的解決方案，并且在板級PCB設(shè)計(jì)方面，也取得了寶貴的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。
以我國某電子技術(shù)研究所研制的DSP雷達(dá)數(shù)字信號處理通用模塊為例，它使用了6片ADSP21060和大規(guī)模可編程器件構(gòu)成通用處理模塊。通過信號處理算法并行設(shè)計(jì)、系統(tǒng)多數(shù)據(jù)流設(shè)計(jì)、處理任務(wù)分配調(diào)度程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)高速實(shí)時(shí)雷達(dá)數(shù)字信號處理 [4> 。以FFT算法為例，將任務(wù)分為3個(gè)流水處理過程：FFT、復(fù)數(shù)乘法、IFFT，實(shí)現(xiàn)多片DSP組成并行處理。在33 MHz時(shí)鐘下，1 024點(diǎn)處理通過時(shí)間為0.7 ms，可以實(shí)現(xiàn)單通道數(shù)據(jù)率為1 MHz，雙通道并行工作為2 MHz。
國內(nèi)的某大學(xué)所研制的基于TMS320C6201的高速實(shí)時(shí)數(shù)字信號處理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)基-2的復(fù)數(shù)FFT，允許輸入數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)范圍16-bit，可以實(shí)現(xiàn)59 μs內(nèi)完成512點(diǎn)的FFT，130 μs內(nèi)可以完成1 024點(diǎn)的FFT。
但是，應(yīng)該看到，我國在信號處理理論、高速高性能處理器設(shè)計(jì)和制造方面與國際先進(jìn)水平還有較大差距。而且，主要的核心處理器件基本完全依賴進(jìn)口，這也是我國半導(dǎo)體研究領(lǐng)域需要大力加強(qiáng)的工作之一。復(fù)雜的大型處理機(jī)PCB板級設(shè)計(jì)和制造也存在一定困難，也是需要我國科研人員發(fā)揚(yáng)勇于拼搏的精神，繼續(xù)的刻苦努力。
5 DSP技術(shù)展望
5.1 向著集成DSP方向發(fā)展
目前的DSP多數(shù)基于RISC（精簡指令集）結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是尺寸小、功耗低、性能高。現(xiàn)在各DSP廠紛紛采用新工藝，將幾個(gè)DSP核、MPU核、專用處理單元、外圍電路單元和存儲(chǔ)單元集成在一個(gè)芯片上，成為DSP系統(tǒng)級集成電路。
5.2 內(nèi)核結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改善
多通道結(jié)構(gòu)和單指令多重?cái)?shù)據(jù)（SIMD）、超長指令字結(jié)構(gòu)（VLIM）、超標(biāo)量結(jié)構(gòu)、超流水結(jié)構(gòu)、多處理、多線程及可并行擴(kuò)展的超級哈佛結(jié)構(gòu)在高性能處理器將占據(jù)主導(dǎo)地位。
5.3 進(jìn)一步降低功耗和幾何尺寸
DSP的應(yīng)用范圍已經(jīng)擴(kuò)大到人們工作生活的各個(gè)領(lǐng)域，特別是便攜式手持產(chǎn)品對于低功耗和尺寸的要求很高，所以DSP有待于進(jìn)一步降低功耗。隨著CMOS的發(fā)展，提高DSP的運(yùn)算速度和降低功耗尺寸是完全可能的。
5.4 與可編程器件結(jié)合
DSP在許多新的領(lǐng)域的應(yīng)用要求它借助PLD或FPGA來滿足日益增長的處理要求。與常規(guī)DSP器件相比，F(xiàn)PGA器件配合傳統(tǒng)DSP器件可以處理更多的信道，來滿足無線通信、多媒體等領(lǐng)域的多功能和高性能的需要。

    如果使用“DSPF_sp_cfftr2_dit()”時(shí)不考慮到這些限制，就有可能導(dǎo)致程序運(yùn)行異常。因此，庫函數(shù)的效率雖然高，但不能盲目的濫用，在程序開發(fā)時(shí)，必須根據(jù)實(shí)際情況在通用性和效率之間進(jìn)行折衷，以合理的使用庫函數(shù)。

3 TMS320C67x Fast RTS Library的應(yīng)用
    在DSP進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，除了一些典型的操作外，還存在大量常規(guī)的操作，如除法操作、對數(shù)運(yùn)算、三角函數(shù)等，這些操作也是很費(fèi)時(shí)的，提高這些操作的代碼效率，也能顯著提高整個(gè)軟件的效率。TMS320C67x FastRTS Library就是這樣的一個(gè)DSP Lib，它通常由Lib文件夾、include文件夾和doc文件夾組成。其中l(wèi)ib文件夾內(nèi)含庫文件fastrts67x．lib(Little Endian)、fastrts67xe．lib(Big Endian)和源文件fastrts67x．src；include文件夾內(nèi)含頭文件fastrts67x．h和recip．h；而doc文件夾內(nèi)含幫助文件。
3．1 TMS320C67x FastRTS Library的使用
    TMS320C67x FastRTS Library(以下簡稱FastRTS Library)主要用于處理一些常規(guī)的操作。由于在通常情況下，CCS已經(jīng)有一個(gè)RTSLib-rary來完成這些操作(例如，“rts6700．lib”就是一個(gè)適用于TMS320C67x的RTS Library文件)，因此，如果要使用FastRTS Library，就必須在編譯鏈接過程中先于“rts6700．lib”來編譯鏈接“fastrts67x．lib(或fastrts67xe．lib)”，相應(yīng)的編譯鏈接命令選項(xiàng)為：
    -l fastrts67x．lib - rts6700．lib或 -l fastrts67xe．lib - rts6700．lib
    FastRTS Library同樣需要注意頭文件的使用，它有兩個(gè)頭文件： “fastrts67x．h”和“recip．h”。如果使用FastRTS Library中的特殊函數(shù)(三角函數(shù)，對數(shù)函數(shù)等)，則必須包含“fastrts67x．h”；而如果使用求倒數(shù)操作，則必須包含“recip．h”。FastRTS Library的使用方式如下：

3．2 性能分析
    分別使用FastRTS Library和RTS Library可完成一些常用操作，使用剖析工具可得到各個(gè)操作所需的時(shí)鐘周期個(gè)數(shù)，具體如表2所列(所有的操作均處理單精度浮點(diǎn)數(shù))。對比表2中的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，和RTS Library相比，F(xiàn)astRTS Library大大提高了程序的效率。

4 DSP Lib的編寫
    事實(shí)上，程序員并非只能被動(dòng)的使用DSP Lib。只要遵循相應(yīng)的規(guī)則，程序員也可以自己編寫一個(gè)DSP Lib。編寫一個(gè)最簡單的DSP Lib的步驟如下：
    (1)新建一個(gè)工程newLibrary，將其屬性設(shè)為“Library(．lib)”，圖l所示是新工程設(shè)置示意圖；

    (2)編寫高效率代碼文件myLibl．a(chǎn)sm、myLib2．a(chǎn)sm、myLib3．a(chǎn)sm，……
    (3)將myLibl．a(chǎn)sm、myLib2．a(chǎn)sm、myLib3．a(chǎn)sm，……等文件添加到工程new Library中；
    (4)編譯鏈接工程new Library；
    完成上面4步后，工程中就會(huì)出現(xiàn)庫文件newLibrary.lib，這樣，一個(gè)DSP Lib就制作成功了。為了使DSP Lib具有保密性，通常情況下，只需保留工程中的newLibrary．lib文件，而將其他文件，特別是源代碼文件*．a(chǎn)sm刪除或保密存放。這樣，用戶就只能使用庫文件，而無法從中得到源代碼的信息。

5 結(jié)束語
    本文以TMS320C67x DSP Library和TMS320C67x FastRTS Library為例，詳細(xì)介紹了如何在程序開發(fā)中使用TI DSP Library，并分析了使用TI DSP Library所帶來的程序效率的提高。最后，還給出了編寫TI DSP Library的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。

聲音信號無處不在，同時(shí)也包含著大量的信息。在日常的生產(chǎn)生活中，我們分析聲音信號，便可以簡化過程，得到我們想要的結(jié)果。隨著 DSP芯片的性價(jià)比不斷攀升，使 DSP得以從軍用領(lǐng)域拓展到民用領(lǐng)域，由于 TI公司 DSP5000系列強(qiáng)大的音頻壓縮能力，語音應(yīng)用得到了較大的發(fā)展。因此，基于 DSP的聲音采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1系統(tǒng)總體介紹

該系統(tǒng)主要應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，通過采集的聲音信號與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)相比較，來檢測生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等。本系統(tǒng)主要分為以下幾個(gè)部分：電平轉(zhuǎn)換電路、 AD轉(zhuǎn)換電路、靜態(tài)存儲(chǔ)與動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)、USB接口以及 JTAG部分。

該系統(tǒng)通過采集聲音信號來檢測器械的裂紋、密合度等。將 DSP高速處理數(shù)字信號的能力與 USB高速傳輸數(shù)據(jù)的能力結(jié)合起來，使其服務(wù)于工業(yè)生產(chǎn)，是該系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)目的。系統(tǒng)選用了 TI公司的TMS320VC5402作為該塊 PCB的 CPU，并將 PHILIPS公司的 PDIUSBD12作為接口芯片，使用 USB1.1協(xié)議進(jìn)行 DSP與電腦的通信。 2硬件設(shè)計(jì)思想人類可以聽到的聲音信號是范圍在 20-20kHz的模擬信號，所以首先需要傳感器接收該聲音信號，接著需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使聲音信號由模擬信號變?yōu)閿?shù)字信號。之后通過分析噪聲產(chǎn)生的原因和規(guī)律，利用被測信號的特點(diǎn)和相干性，檢測被覆蓋的聲音信號。在檢測方法上有頻域信號的相干檢測、時(shí)域信號的積累平均、離散信號的計(jì)數(shù)技術(shù)、并行檢測等方法。

由于 5402片內(nèi)的 ROM和 DRAM資源有限，所以該系統(tǒng)需要外部存儲(chǔ)設(shè)備，本設(shè)計(jì)選擇一片 SRAM作為靜態(tài)存儲(chǔ)器，一片 FLASH作為動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備。5402的 CPU電壓為 3.3伏，外設(shè)電壓為 1.8伏，所以該系統(tǒng)還需要一個(gè)供電的電源模塊，可以將一般的輸入電壓 5伏轉(zhuǎn)化為 3.3與 1.8伏的電壓為 DSP供電，該 5V電壓還可為除 DSP以外的其他設(shè)備供電。

DSP與計(jì)算機(jī)的通信，通常采用 USB、RS232、PCI或 ISA卡等方式。RS232的主要缺點(diǎn)是：速度慢，不支持熱插拔； PCI與 ISA卡的主要缺點(diǎn)是：受計(jì)算機(jī)卡槽數(shù)量、地址等資源的限制，可擴(kuò)展性差。而利用 USB通訊的主要優(yōu)點(diǎn)，便是傳輸速度快，支持熱插拔，占用資源少，可擴(kuò)展性強(qiáng)。該設(shè)計(jì)利用 USB接口芯片直接與 DSP相連，通過 DSP的程序?qū)崿F(xiàn) USB的協(xié)議，最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以保障數(shù)據(jù)交換的速度。綜上，在本系統(tǒng)中，幾個(gè)基本環(huán)節(jié)就是：電平轉(zhuǎn)換電路：將 5V電源轉(zhuǎn)換為 3.3V與 1.8V，分別為 DSP芯片的片上外設(shè)以及 CPU供電； AD信號轉(zhuǎn)換電路：將傳感器接收到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，供 DSP進(jìn)行處理；信號的存儲(chǔ)電路：儲(chǔ)存 DSP處理的信號；信號傳輸電路：將經(jīng)過處理的信號上傳至電腦；仿真電路：用于測試 DSP芯片。整體架構(gòu)如圖 1所示。

3模塊介紹

3.1 DSP

1、 DSP技術(shù)簡介

數(shù)字信號處理器，簡稱 DSP，是專業(yè)進(jìn)行信號處理的芯片，目前在通信、自控領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。在信息資源大大豐富的今天，數(shù)字化程度已經(jīng)越來越高。而 DSP作為這一技術(shù)的重要組成部分，對我們的生活已經(jīng)產(chǎn)生了越來越深刻的影響。自從 1978年 AMI公司發(fā)布了“單處理設(shè)備”開始，從基于 Harvard結(jié)構(gòu)但使用不同數(shù)據(jù)與程序總線的第一代通用DSP，到進(jìn)行了改進(jìn)的第二代增強(qiáng)型通用DSP，再到包含了 GPP結(jié)構(gòu)的第三代DSP，今天的DSP的發(fā)展趨勢已經(jīng)趨向于混合結(jié)構(gòu)，DSP產(chǎn)品與計(jì)算機(jī)之間的差別已經(jīng)越來越模糊。在數(shù)字化時(shí)代背景下，DSP已成為各種電子產(chǎn)品等領(lǐng)域的基礎(chǔ)器件，而其在電機(jī)控制、聲音識(shí)別與圖像識(shí)別領(lǐng)域中的應(yīng)用則是更為廣泛。

2、聲音采集系統(tǒng)中采用的 DSP

本系統(tǒng)中 DSP采用的是 TI公司的 TMS320VC5402（以下簡稱 5402），其操作速率達(dá) 100 MIPS，由于其具有改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，所以它可以在一個(gè)指令周期內(nèi)完成 32x32bit的乘法，亦可以迅速完成數(shù)學(xué)運(yùn)算最常用的乘加運(yùn)算。它有 4條地址總線、3條 16位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器總線和 1條程序存儲(chǔ)器總線， 40位算術(shù)邏輯單元 (AIU)，一個(gè) 17×17乘法器和一個(gè) 40位專用加法器。8個(gè)輔助寄存器及一個(gè)軟件棧，允許使用最先進(jìn)的定點(diǎn) DSP的 C語言編譯器，內(nèi)置可編程等待狀態(tài)發(fā)生器、鎖相環(huán)(PLL)時(shí)鐘產(chǎn)生器、兩個(gè)多通道緩沖串行口、一個(gè) 8位并行與外部處理器通信的 HPI口、2個(gè) 16位定時(shí)器以及 6通道 DMA控制器，特別適合電池供電設(shè)備．

       TMS320系列的同一代芯片具有相同的CPU結(jié)構(gòu),但根據(jù)市場的不同需要,形成新的存儲(chǔ)器與外設(shè)的不同組合,產(chǎn)生了多種派生器件。

       TMS320C54x關(guān)鍵特性

       圖2是C54x功能結(jié)構(gòu)圖,它的主要性能如下：

                                    圖2 TMS320C54x功能結(jié)構(gòu)框圖

       ⒈ CPU

       先進(jìn)的多總線結(jié)構(gòu)：一組程序總線（PAB、PB）,三組數(shù)據(jù)總線（CAB、CB,DAB、DB,EAB、EB）

       40位的數(shù)學(xué)邏輯單元（ALU）：包括40位的桶形移位寄存器和兩個(gè)獨(dú)立的40位累加器

       17 17位并行乘法器和40位專用加法器,單周期完成乘法/累加(MAC)

       適于Viterbi運(yùn)算的比較、選擇、存儲(chǔ)單元（CSSU）

       指數(shù)編碼器,可在單周期內(nèi)計(jì)算（40位）累加器中數(shù)值的指數(shù)

       兩個(gè)地址產(chǎn)生器,包括八個(gè)輔助寄存器和兩個(gè)的算術(shù)單元

       ⒉ 存儲(chǔ)器

       可尋址存儲(chǔ)空間達(dá)192K字（程序、數(shù)據(jù)及I/O各64 64bit）,C548還可擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器（8兆字）

       典型C5400芯片存儲(chǔ)器

       ⒊ 片內(nèi)外設(shè)

       軟件可編程等待狀態(tài)產(chǎn)生器

       可編程的塊交換

       片內(nèi)鎖相環(huán)時(shí)鐘產(chǎn)生器

       禁止外部總線的控制機(jī)制

       ⒋ 指令集

       重復(fù)單條指令與重復(fù)指令塊

    &nbs

       32位數(shù)運(yùn)算指令

       可同時(shí)讀取2或3個(gè)操作數(shù)的指令

       具有并行保存和并行加載的算術(shù)指令

       條件保存指令

       ⒌ 功耗控制

       IDLE1、IDLE2和IDLE3指令可控制其進(jìn)入降功耗模式

       可控制是否輸出CLKOUT信號

       ⒍ IEEE標(biāo)準(zhǔn)的1149.1邊界掃描邏輯接口

       TMS320C54x結(jié)構(gòu)概述

       ''C54x由中央處理器CPU、存儲(chǔ)器和片內(nèi)外設(shè)組成,采用哈佛結(jié)構(gòu),有獨(dú)立的程序空間、數(shù)據(jù)空間和I/O空間。圖3是''C54x的內(nèi)部硬件框圖。

       對所有的''C54x器件來說,圖中下半部所示的中央處理單元（CPU）是通用的。

       總線結(jié)構(gòu)

       一組程序總線（PAB、PB）和三組數(shù)據(jù)總線CAB、CB,DAB、DB,EAB、EB）將內(nèi)部各部件聯(lián)系起來。

                                   圖3 TMS320C54x內(nèi)部硬件框圖

       PB- 程序總線,傳送程序代碼或存在程序空間的數(shù)據(jù);

       CB、DB、EB- 數(shù)據(jù)總線,連接CPU、數(shù)據(jù)地址產(chǎn)生邏輯、程序地址產(chǎn)生邏輯、片內(nèi)外設(shè)及存儲(chǔ)器等各部件;

       CB和DB- 傳送從存儲(chǔ)器讀出的數(shù)據(jù),即“讀”操作使用的數(shù)據(jù)總線;

       EB-傳送向存儲(chǔ)器寫入的數(shù)據(jù),即"寫"操作使用的數(shù)據(jù)總線;

       PAB、CAB、DAB、EAB- 各對應(yīng)的地址總線;

                                          圖4 ALU功能框圖

       中央處理單元（CPU）

       ALU：算術(shù)邏輯運(yùn)算單元

       主要由40位ALU和兩個(gè)40位累加器(ACCA和ACCB)組成,如圖4所示。

&

       輸入：

       16位立即數(shù);

       來自數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的16位數(shù);

       來自暫存器T的16位數(shù);

       來自數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀出的兩個(gè)16位數(shù);

       來自數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀出的一個(gè)32位數(shù);

       來自累加器（A和B）的40位數(shù);

                                圖5 桶形移位器功能框圖

       輸出：ALU的40位輸出被送往累加器A或B。

                                      圖6 乘/加模塊功能方框圖

       桶形移位器：將輸入數(shù)據(jù)左移0～31位或右移0～16位,經(jīng)常用作數(shù)字定標(biāo)、位提取、擴(kuò)展算術(shù)和溢出保護(hù)等操作。 輸入40位：來自累加器或經(jīng)DB、CB的 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器;

       輸出40位：連到ALU或經(jīng)EB連到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器;

       所移位數(shù)由指令中移位字段、ST1的ASM字段或T寄存器指定移位位數(shù)決定。

                              圖7 比較、選擇與保存單元（CSSU）功能框圖

       乘/加模塊：由乘法器、加法器、輸入數(shù)據(jù)的符號控制邏輯、小數(shù)控制邏輯、零檢測、舍入、溢出/飽和邏輯和16位暫存寄存器T等組成。乘法器和ALU在一個(gè)指令周期內(nèi)共同完成(17 17補(bǔ)碼)乘/加（40位）運(yùn)算,且可并行地作ALU運(yùn)算,這些功能可用來做Euclidean距離及LMS濾波等復(fù)雜運(yùn)算。乘/加模塊功能方框圖如圖6所示。

       比較、選擇與保存單元(CSSU)：可以完成累加器的高位字和低位字之間的最大值比較(CMPS指令）。另一功能是利用優(yōu)化的片內(nèi)硬件資源完成數(shù)據(jù)通信、模式識(shí)別等領(lǐng)域中經(jīng)常用到的Viterbi蝶形運(yùn)算。

       &

                                                圖8 指數(shù)編碼器

       指數(shù)編碼器：用于支持單周期指令EXP的專用硬件,如圖8所示。

       累加器中數(shù)值的指數(shù)值,以二進(jìn)制補(bǔ)碼形式(-8～31)存放于暫存器T中;

       CPU狀態(tài)和控制寄存器：

       ''C54x共有3個(gè)16位狀態(tài)和控制寄存器（PMST、ST0、ST1）它們都是存儲(chǔ)器映象寄存器,可以方便地寫入數(shù)據(jù)、或由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器對它們加載。

       內(nèi)部存儲(chǔ)器

       ·''C54x的存儲(chǔ)器分為三個(gè)可獨(dú)立選擇的空間：程序空間、數(shù)據(jù)空間和I/O空間;

       ·''C54x的片內(nèi)存儲(chǔ)器包括ROM和RAM,其中RAM又可分為SARAM和DARAM：SARAM為單尋址寄存儲(chǔ)器,DARAM為雙尋址寄存儲(chǔ)器(一周期內(nèi)可以訪問兩次)。

       ROM一般配置成程序存儲(chǔ)空間,用于存放要執(zhí)行的指令、系數(shù)表等固定操作數(shù)。也可以部分地安排到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間,由PMST的狀態(tài)位 和DROM決定;RAM 一般安排到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間,存放執(zhí)行指令所要用的數(shù)據(jù)。但也可以安排到程序空間,由PMST的狀態(tài)位OVLY決定。不同''C54x系列內(nèi)部存儲(chǔ)器配置各不相同。

       ''C54x的尋址方式

       TMS320C54x的指令可能含有1個(gè)存儲(chǔ)器操作數(shù)（指令說明中用Smem表示）,也可能有2個(gè)存儲(chǔ)器操作數(shù)（指令說明中用Xmem、Ymem表示）,分別稱為單存儲(chǔ)器操作數(shù)和雙存儲(chǔ)器操作數(shù)。單存儲(chǔ)器操作數(shù)有7種尋址方式,它們是：

       立即尋址： 操作數(shù)(常數(shù))含在指令中;

       絕對尋址： 指令中含有操作數(shù)的16位地址;

       累加器尋址： 操作數(shù)地址在累加器中(A);

       直接尋址： 指令中含有操作數(shù)地址的低7 位;

       間接尋址： 操作數(shù)的地址在輔助寄存器中,支持倒位序?qū)ぶ贰⒀h(huán)尋址等功能;

       存儲(chǔ)器映像的寄存器尋址：

       訪問存儲(chǔ)器映像寄存器,

       又不影響DP或SP;

       堆棧尋址： 訪問堆棧;

       雙存儲(chǔ)器操作數(shù)支持一些特殊指令：

       如MAC、FIR等復(fù)雜指令。

       ''C54x的六級指令流水線

 &nb

                          圖9 流水線不同工作階段操作內(nèi)容

       流水線的工作全部為單字指令連續(xù)執(zhí)行時(shí)（理想情況）如圖10 所示。

                                         圖10 流水線正常工作時(shí)做業(yè)情況

1引言
　　TI 公司的5000系列低功耗16 b定點(diǎn)DSP，因其良好的性價(jià)比，在國內(nèi)獲得了很大的普及。如何對5000系列DSP進(jìn)行軟件開發(fā)也一直是業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)。5000系列DSP的軟件設(shè)計(jì)通常有3種方法。

1.1用C/C⁺⁺語言開發(fā)
　　TI公司提供了用于C/C⁺⁺語言開發(fā)的CCS平臺(tái)。該平臺(tái)包括優(yōu)化ANSI C/C⁺⁺ 編譯器，從而可以在源程序級進(jìn)行開發(fā)調(diào)試。這種方法大大提高了軟件的開發(fā)速度和可讀性，方便了軟件的修改和移植。但是，C/C⁺⁺代碼的效率還是無法與手工編寫的匯編代碼效率相比，如FFT程序。因?yàn)榧词故亲罴训腃/C⁺⁺編譯器，也無法在所有的情況下都能合理的利用DSP芯片提供的各種資源。此外，用C/C⁺⁺語言實(shí)現(xiàn)DSP芯片某些硬件控制也不如匯編方便，有些甚至無法用C/C⁺⁺語言實(shí)現(xiàn)。
1.2全匯編語言開發(fā)

　　TI公司提供了用于匯編語言開發(fā)的針對5000系列DSP的匯編語言。用戶可以用他進(jìn)行軟件開發(fā)。這種方式可以更為合理的利用芯片提供的硬件資源，其代碼效率高，程序執(zhí)行速度快。但是用匯編語言編寫程序是比較復(fù)雜的，一般來說，不同公司的芯片匯編語言是不同的，即使是同一公司的芯片，由于芯片的類型不同（如定點(diǎn)和浮點(diǎn)）、芯片的升級換代，其匯編語言也不同。因此，用匯編語言開發(fā)基于某種芯片的產(chǎn)品周期較長，并且軟件的修改和升級較困難。而且匯編語言的可讀性和可移植性較差。

1.3C/C⁺⁺語言和匯編語言混合編程開發(fā)
　　為了充分利用DSP芯片的硬件資源，更好發(fā)揮C/C⁺⁺語言和匯編語言進(jìn)行軟件開發(fā)的各自優(yōu)點(diǎn)，可以將兩者有機(jī)的結(jié)合起來，兼顧兩者優(yōu)點(diǎn)，避免其弊端。因此，在很多情況下，采用混合編程方法能更好地達(dá)到設(shè)計(jì)要求，完成設(shè)計(jì)任務(wù)。

2　C/C⁺⁺語言和匯編語言混合編程方法討論
　　C/C⁺⁺語言和匯編語言混合編程的具體方法有以下幾種：
　　（1）獨(dú)立編寫C/C⁺⁺程序和匯編程序，分開編譯或匯編形成各自的目標(biāo)模塊，再用鏈接器將C/C⁺⁺模塊和匯編模塊鏈接起來，這是一種靈活性較大的方法。但用戶必須自己維護(hù)各匯編模塊的入口和出口代碼，自己計(jì)算傳遞參數(shù)在堆棧中的偏移量，工作量稍大，但能做到對程序的絕對控制，也能滿足軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化的要求。這是本文主要講述的方法。
　　（2）在C/C⁺⁺程序中使用匯編程序中定義的變量和常量。
　　（3）在C/C⁺⁺程序中直接內(nèi)嵌匯編語句。這種方法可以在C/C⁺⁺程序中實(shí)現(xiàn)C/C⁺⁺語言無法實(shí)現(xiàn)的硬件控制功能，如修改中斷控制寄存器、中斷標(biāo)志寄存器等。
　　（4）在C/C⁺⁺源程序中使用內(nèi)部函數(shù)直接調(diào)用匯編語言語句。
　　后3種方法由于在C/C⁺⁺語言中直接嵌入了匯編語言的成分，容易造成程序混亂，C/C⁺⁺環(huán)境被破壞，甚至導(dǎo)致程序崩潰，而編程者又很難對不良結(jié)果進(jìn)行預(yù)期和有效控制。而如果采用第一種方法，只要遵循有關(guān)C/C⁺⁺語言函數(shù)調(diào)用規(guī)則和寄存器規(guī)則，就能預(yù)見到程序運(yùn)行的結(jié)果，保證程序正確。下面分別講述函數(shù)調(diào)用規(guī)則和寄存器規(guī)則，最后給出編程實(shí)例。

3函數(shù)調(diào)用規(guī)則
　　C/C⁺⁺編譯器對函數(shù)調(diào)用強(qiáng)加了一組嚴(yán)格的原則。除了特殊的運(yùn)行時(shí)間支持庫函數(shù)外，任何調(diào)用函數(shù)和被C/C^＋＋函數(shù)調(diào)用的函數(shù)都必須遵守這些原則。不遵守這些原則可能破壞C/C⁺⁺環(huán)境并導(dǎo)致程序失敗。

　　圖1說明了典型的函數(shù)調(diào)用。在這個(gè)例子中，參數(shù)被傳遞到堆棧中調(diào)用者的參數(shù)塊，函數(shù)再使用這些參數(shù)調(diào)用被調(diào)用函數(shù)。注意，第一個(gè)參數(shù)是在A累加器中傳遞的。這個(gè)例子還說明了匯編器對被調(diào)用函數(shù)的局部幀的分配。局部幀包括局部變量塊和局部參數(shù)塊兩部分，其中局部參數(shù)塊是局部幀中用來傳遞參數(shù)到其他函數(shù)的部分。如果被調(diào)用函數(shù)沒有局部變量并且不再調(diào)用其他函數(shù)或需要調(diào)用的函數(shù)沒有參數(shù)，則不分配局部幀。對于混合編程而言，由于被調(diào)用函數(shù)是手工編寫的匯編程序，則局部幀由編程者自己完成分配，也不需要在堆棧中進(jìn)行，而編譯器分配局部幀。

　　（1）函數(shù)如何調(diào)用
　　函數(shù)（調(diào)用者）在調(diào)用被調(diào)用函數(shù)時(shí)執(zhí)行以下任務(wù)。
　　①調(diào)用者將第一個(gè)（最左邊）的參數(shù)值放進(jìn)累加器A。調(diào)用者將剩下的參數(shù)按相反的順序傳進(jìn)參數(shù)塊，剩下的最左邊的參數(shù)在最低的地址。
　　②若函數(shù)返回一個(gè)結(jié)構(gòu)，則調(diào)用者為該結(jié)構(gòu)分配空間，然后用累加器A傳遞返回空間的地址給調(diào)用的函數(shù)。
　　③調(diào)用者調(diào)用函數(shù)。
　　（2）被調(diào)用函數(shù)如何響應(yīng)。
　　被調(diào)用函數(shù)執(zhí)行以下任務(wù)：
　　注意：如果被調(diào)用函數(shù)是C/C⁺⁺函數(shù)，則下面步驟都是由匯編器自動(dòng)完成。如果是混合編程，則如下步驟都是由編程者在被調(diào)用的匯編函數(shù)中完成的。
　　①若被調(diào)用函數(shù)修改AR1，AR2或AR7，則將他們壓入堆棧。
　　②被調(diào)用函數(shù)通過從SP減去一個(gè)常數(shù)，為局部變量塊和局部參數(shù)塊分配存儲(chǔ)器。該常數(shù)按以下公式計(jì)算，即：
　　局部變量塊的大小＋局部參數(shù)塊的大小＋padding
　　padding值是為了保證SP對準(zhǔn)偶數(shù)邊界而可能要求補(bǔ)充的一個(gè)字。之所以SP要對準(zhǔn)偶數(shù)邊界，是因?yàn)?000系列DSP指令可一次讀寫存儲(chǔ)器的32 b，例如DLD，DADD等。這樣，編譯器必須保證所有32 b的目標(biāo)都駐留在偶數(shù)邊界。
　　對于混合編程而言可以在匯編函數(shù)中，按本步驟的方法在堆棧中分配局部幀，但本方法相對比較麻煩，尤其該匯編函數(shù)還要調(diào)用其他函數(shù)時(shí)，所以，一般而言編程者通常用其他方法分配局部幀，比如用bss偽指令定義局部變量供函數(shù)使用。
　　③被調(diào)用函數(shù)為調(diào)用函數(shù)執(zhí)行代碼。
　　④若函數(shù)返回一個(gè)值，則被調(diào)用函數(shù)將該值放在累加器A中；若函數(shù)返回一個(gè)結(jié)構(gòu)，則被 調(diào)用函數(shù)將該結(jié)構(gòu)復(fù)制到累加器A指到的存儲(chǔ)器塊；若調(diào)用者不返回函數(shù)值，則A被置0。
　　⑤被調(diào)用函數(shù)給SP上加上第二步計(jì)算的常數(shù)，釋放為局部變量和局部參數(shù)分配的存儲(chǔ)空間。對混合編程而言，如果編程者沒有在堆棧中分配局部幀，則本步驟省略。
　　⑥被調(diào)用函數(shù)恢復(fù)所有保存的寄存器。
　　⑦被調(diào)用函數(shù)執(zhí)行返回。

4寄存器規(guī)則
　　（1）必須保存任何被函數(shù)修正的專用寄存器。專用寄存器包括：
　　①AR1，AR6，AR7
　　②堆棧指針（SP）
　　若對SP正常使用，不需要明顯的保存。換句話說，只要任何壓入堆棧的東西在函數(shù)返回之 前被彈回（因而保存了SP），匯編函數(shù)就可以自由的使用堆棧。任何非專用的寄存器都可以自由地使用而無需將他們保存。
　　（2）中斷函數(shù)必須保存他使用的所有寄存器。
　　（3）ARP在函數(shù)進(jìn)入和返回時(shí)，必須為0，即當(dāng)前輔助寄存器為AR0。函數(shù)執(zhí)行時(shí)可以為其 他值。
　　（4）在默認(rèn)的情況下，編譯器總是認(rèn)為OVM為0。因此，若在匯編程序中將OVM置為1，則返回C/C⁺⁺環(huán)境時(shí)，必須將其恢復(fù)為0。
　　（5）在默認(rèn)的情況下，編譯器總是認(rèn)為CPL為1。因此，若在匯編程序中將CPL清0，則在返回C/C⁺⁺環(huán)境時(shí)，必須將其恢復(fù)為1。
　　（6）長整數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的方法是最高有效字在低位地址。
　　（7）函數(shù)必須按前面有關(guān)被調(diào)用函數(shù)響應(yīng)中所述的方法返回值。
　　（8）除了全局變量的初始化外，匯編語言模塊不能以任何目的使用cinit段。在boot asm中的C/C⁺⁺啟動(dòng)程序假定cinit段完全由初始化表組成。將其他的信息放入cin it中將使初始化表產(chǎn)生混亂，并將產(chǎn)生不可預(yù)期的結(jié)果。
　　（9）在匯編語言模塊中，對可以從C/C⁺⁺中訪問的變量和函數(shù)名需加上前綴“_”。對于僅用于匯編語言模塊中的標(biāo)識(shí)符，應(yīng)不得用下劃線開始。
　　（10）任何在匯編語言模塊中聲明的將要從C/C⁺⁺訪問或調(diào)用的對象或函數(shù)，都必須在匯編語言中用global偽指令聲明為全局變量。

5編程實(shí)例
　　以32 b乘法運(yùn)算為例。雖然用C/C⁺⁺語言表達(dá)32 b乘法運(yùn)算較為方便和明了，但由于C/C⁺⁺語言無法很好利用DSP匯編語言為實(shí)現(xiàn)各種乘法運(yùn)算而提供的指令，而使得C/C⁺⁺程序效率低下。所以這里用匯編語言完成32 b乘法運(yùn)算，再用C/C⁺⁺程序調(diào)用他。

5.1算法簡介
　　由于16 b定點(diǎn)DSP中沒有32 b乘法指令，所以一定要用幾種16 b乘法指令結(jié)合一定算法來進(jìn)行32 b乘法運(yùn)算。一個(gè)32 b數(shù)在存儲(chǔ)器中是分開存儲(chǔ)的。高16位存放在低地址，他在進(jìn)行乘法運(yùn)算是可以看作一個(gè)16 b有符號數(shù)；低16位存放在相鄰的低地址，他進(jìn)行乘法運(yùn)算時(shí)可以看作一個(gè)16 b無符號數(shù)。于是算式如下：  
　　
其中：S代表符號數(shù)；U代表無符號數(shù)。
　　由上算式可見，在32 b乘法運(yùn)算中，實(shí)際上包含了3種乘法運(yùn)算：U*U，S*U和S*S 。一般的乘法運(yùn)算指令都是兩個(gè)帶符號數(shù)相乘，即S*S。所以在編程時(shí)，還要用到以下兩條乘法指令：
　
5.2C語言主程序


　　在主程序中進(jìn)行MPY32函數(shù)調(diào)用時(shí)，函數(shù)傳遞情形如圖2所示。

　　從圖2可以看出，函數(shù)MPY32的第一參數(shù)存放在A累加器中，第二個(gè)參數(shù)在堆棧中，高16位在堆棧中的低地址，低16位在堆棧中的高地址。由于MPY32是匯編語言函數(shù)，所以編譯器不為其分配局部幀，局部幀的分配在匯編程序中進(jìn)行。

5.3匯編程序
　　可以看出，在匯編程序中至少要為局部幀分配8個(gè)單元，其中4個(gè)單元用來存放參數(shù)值，4個(gè)單元用來存放運(yùn)算結(jié)果，如圖3所示。
　　匯編函數(shù)：
　
　
　
　 

6結(jié)語
　　本文介紹的混合編程方法不但適用于TI 5000系列DSP，同樣也適用于TI其他系列的DSP，如2000系列、6000系列，甚至對其他芯片，如51系列單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)混合編程也有很大參考價(jià)值。值得注意的是，為了使混合編程不破壞C語言的結(jié)構(gòu)性，在匯編語言中不要設(shè)置除函數(shù)名之外的任何全局變量。