DSP芯片的原理与开发应用(第6版)

可编程DSP芯片是一种特别适合于进行数字信号处理且应用非常广泛的微处理器。本书按照"基础知识-开发环境-软件开发-硬件开发-综合开发"的顺序，由浅入深、全面系统地介绍了DSP芯片的基本原理、开发过程和应用方法。首先，介绍了DSP系统的设计、DSP芯片的特点、DSP芯片的软硬件开发环境及定点数据处理的运算基础；其次，在介绍DSP芯片存储资源管理的基础上，重点介绍了基于C语言和汇编语言的软件开发方法；接着，介绍了DSP系统的硬件设计和开发方法；最后，介绍了DSP多任务系统的开发方法，并通过实例介绍了DSP综合系统的开发过程和开发方法。
本书的目的是使读者了解DSP芯片的基本原理和常用DSP芯片的应用，熟悉DSP芯片开发工具及使用方法，掌握DSP系统的软硬件设计和应用系统开发方法，具备从事DSP芯片软硬件设计和DSP系统开发的能力。为方便教学，本书提供PPT课件。
本书结构清晰、内容全面、举例丰富、实用性强，可作为电子信息类研究生和相关专业高年级大学生的教材，也可作为DSP芯片应用人员的培训教材，对于从事DSP芯片应用开发的科技人员和高校教师也具较高的参考价值。

第1章 概述 1
1.1 引言 1
1.2 DSP系统 2
1.2.1 DSP系统的基本构成 2
1.2.2 DSP系统的特点 3
1.2.3 DSP系统的设计与开发 3
1.2.4 DSP系统的开发工具 4
1.2.5 实时DSP系统 5
1.3 DSP芯片概述 6
1.3.1 DSP芯片的定义 6
1.3.2 DSP芯片的特点 7
1.3.3 DSP芯片的发展 8
1.3.4 DSP芯片的分类 9
1.3.5 DSP芯片的选择 10
1.3.6 DSP系统的运算量 13
1.3.7 DSP芯片的应用 14
1.4 常用的DSP芯片 14
1.4.1 TI公司DSP芯片 14
1.4.2 ADI公司DSP芯片 20
1.5 内容组织与常用术语 21
1.5.1 内容组织结构 21
1.5.2 常用术语 21
本章小结 22
习题与思考题 22
第2章 DSP芯片的基本结构和特征 23
2.1 引言 23
2.2 DSP芯片的基本结构 23
2.2.1 概述 23
2.2.2 总线结构 23
2.2.3 流水线 25
2.3 中央处理单元（CPU） 25
2.3.1 算术逻辑单元（ALU） 26
2.3.2 累加器 27
2.3.3 桶形移位寄存器 28
2.3.4 乘累加单元 29
2.3.5 寻址单元 30
2.4 存储单元 31
2.4.1 片内存储器 31
2.4.2 存储器映射寄存器 32
2.4.3 Cache 32
2.4.4 外部扩展存储器 33
2.5 集成外设与接口 33
2.5.1 通用类外设 34
2.5.2 通信类外设 35
2.5.3 存储类接口 36
2.5.4 DMA控制器 36
2.5.5 专用外设与接口 37
2.6 中断 37
2.6.1 中断源 38
2.6.2 中断优先级 38
2.6.3 中断处理过程 40
2.6.4 中断矢量表 40
本章小结 42
习题与思考题 42
第3章 DSP芯片的开发环境 43
3.1 引言 43
3.2 软件开发流程 43
3.3 软件开发环境 45
3.3.1 基本概念 47
3.3.2 CCS开发环境 48
3.3.3 软件开发功能 54
3.4 硬件开发流程 65
3.5 硬件开发环境 65
3.5.1 DSP仿真器 66
3.5.2 仿真器接口 67
3.5.3 TI公司仿真器 68
本章小结 69
习题与思考题 69
第4章 DSP的数值运算基础 70
4.1 引言 70
4.2 定点的基本概念 70
4.2.1 数的定标 70
4.2.2 数的转换 72
4.2.3 溢出保护 73
4.2.4 符号扩展 74
4.2.5 舍入与截尾 74
4.3 定点运算实现的基本原理 75
4.3.1 加法/减法运算的C语言定点模拟 75
4.3.2 乘法运算的C语言定点模拟 77
4.3.3 除法运算的C语言定点模拟 78
4.3.4 程序变量的Q值确定 78
4.3.5 浮点至定点变换的C程序举例 79
4.4 DSP定点算术运算实现的基本原理 81
4.4.1 定点乘法 81
4.4.2 定点加法 82
4.4.3 定点除法 83
4.5 非线性运算定点实现方法 85
4.5.1 级数展开法 85
4.5.2 查表法 85
4.5.3 混合法 87
4.6 基于数据规格化的定点运算精度提高 88
4.6.1 数据规格化处理方法 88
4.6.2 运算实例分析 90
本章小结 91
习题与思考题 92
第5章 DSP芯片的存储资源管理 93
5.1 引言 93
5.2 TMS320C54x的存储区组织 93
5.2.1 TMS320VC5416的存储资源 93
5.2.2 程序空间 95
5.2.3 数据空间 95
5.2.4 I/O空间 96
5.2.5 存储器映射寄存器 96
5.3 TMS320C55x的存储区组织 97
5.3.1 TMS320VC5509A的存储资源 97
5.3.2 程序空间 98
5.3.3 数据空间 99
5.3.4 I/O空间 100
5.4 TI KeyStone片上系统的存储区组织 100
5.4.1 存储空间组织 100
5.4.2 高速缓存器（Cache） 102
5.4.3 存储器保护单元 103
5.5 程序结构与COFF目标文件格式 103
5.5.1 块（section） 104
5.5.2 汇编器对块的处理 105
5.5.3 COFF文件格式编程示例 106
5.5.4 COFF文件中的符号 107
5.5.5 链接器对块的处理 108
5.6 存储区分配与CMD文件 109
5.6.1 文件链接方法 109
5.6.2 链接命令文件 109
5.6.3 TMS320VC5509A的CMD文件 110
本章小结 113
习题与思考题 113
第6章 基于C语言的DSP芯片软件开发 114
6.1 引言 114
6.2 TMS320C55x的C语言 114
6.2.1 变量和常数 116
6.2.2 函数 119
6.2.3 预处理 121
6.2.4 asm语句 122
6.3 C语言程序代码的优化 123
6.3.1 C语言程序代码编译分析 123
6.3.2 C语言程序的优化方法 128
本章小结 139
习题与思考题 139
第7章 基于C55x汇编语言的DSP芯片软件开发 140
7.1 汇编语言源程序格式 140
7.2 汇编源程序中常见符号和伪指令 142
7.3 汇编指令系统 145
7.4 寻址方式 148
7.4.1 绝对寻址方式 148
7.4.2 直接寻址方式 149
7.4.3 间接寻址方式 151
7.5 汇编代码的优化 160
7.6 汇编语言和C的混合编程方法 160
7.6.1 独立的C和汇编模块接口 161
7.6.2 从C程序中访问汇编程序变量 162
7.6.3 在汇编程序中访问C程序变量 163
7.6.4 在C程序中直接嵌入汇编语句 164
7.6.5 TMS320C55x混合编程举例 164
本章小结 165
习题与思考题 165
第8章 DSP算法软件开发实例 166
8.1 引言 166
8.2 基于FFT的单音检测算法原理 166
8.2.1 单音检测算法概述 166
8.2.2 DFT的基本原理 167
8.2.3 FFT算法的导出 167
8.3 基于MATLAB的DSP算法仿真 172
8.3.1 MATLAB简介 172
8.3.2 单音检测算法的MATLAB仿真 173
8.4 单音检测算法的浮点C语言实现 175
8.5 单音检测算法的定点C语言实现 180
8.5.1 FFT运算溢出及避免方法 180
8.5.2 单音检测算法的定点C语言实现 181
8.6 单音检测算法的定点DSP芯片实现 187
8.7 多路单音检测算法的实现 190
本章小结 193
习题与思考题 194
第9章 DSP系统的硬件设计 195
9.1 引言 195
9.2 DSP系统硬件设计的基本步骤 195
9.3 最小DSP系统的硬件设计 196
9.3.1 电源电路 196
9.3.2 复位电路 199
9.3.3 时钟电路 200
9.3.4 JTAG电路 201
9.3.5 引脚的电平转换与处理 202
9.3.6 硬件系统的可靠性设计 205
9.4 外部存储器接口设计 207
9.4.1 TMS320C54x存储器接口设计 208
9.4.2 TMS320C55x存储器接口设计 211
9.4.3 KeyStone系列DSP存储器接口设计 212
9.5 模数接口电路的设计 213
9.5.1 与TLV320AIC23B接口的设计 213
9.5.2 与MC145483接口的设计 214
9.5.3 与多种音频器件接口的设计 214
9.6 通信接口的设计 215
9.6.1 通用串行接口 215
9.6.2 同步串行通信接口电路设计 216
9.6.3 异步串行通信接口电路设计 216
9.7 主从式系统的设计 217
9.7.1 共享存储器实现双机通信 218
9.7.2 利用HPI实现双机通信 219
9.7.3 OMAP5910芯片的双核通信 220
本章小结 221
习题与思考题 221
第10章 DSP芯片外设驱动程序的开发 222
10.1 引言 222
10.2 基于CSL的外设程序设计 223
10.2.1 CSL简介 223
10.2.2 CSL的特点 225
10.2.3 CSL程序开发基本步骤 227
10.3 中断控制程序的开发 236
10.3.1 中断初始化 237
10.3.2 中断服务程序的开发 240
10.3.3 中断控制程序实例 241
10.4 典型接口功能的控制程序开发 244
10.4.1 外部存储的控制程序 244
10.4.2 串行A/D和D/A功能的控制程序 247
10.4.3 外部主机通信功能的控制程序 252
10.5 DMA的控制程序开发 253
10.5.1 DSP芯片的DMA数据传输模式 254
10.5.2 DSP芯片的DMA传输地址 255
10.5.3 DSP芯片的DMA事件和中断 255
10.5.4 DMA控制程序举例 257
本章小结 260
习题与思考题 260
第11章 DSP脱机系统的开发 261
11.1 联机系统和脱机系统 261
11.2 DSP芯片的BOOT 263
11.2.1 BOOT简介 263
11.2.2 BOOT过程 264
11.2.3 BOOT表 269
11.2.4 二次BOOT 270
11.3 DSP脱机系统实现 271
11.3.1 硬件设计 271
11.3.2 软件代码准备与烧录 272
11.4 DSP脱机系统软件开发实例 275
11.4.1 并口Flash脱机系统的软件开发 275
11.4.2 串口Flash脱机系统的软件开发 277
本章小结 281
习题与思考题 281
第12章 DSP多任务系统的开发 282
12.1 引言 282
12.2 多任务管理 282
12.2.1 前后台系统 282
12.2.2 操作系统 283
12.2.3 实时操作系统 285
12.3 TI RTOS 286
12.3.1 TI RTOS的实时多任务内核 286
12.3.2 SYS/BIOS的核心功能 289
12.3.3 TI RTOS中的其他软件 293
12.4 基于TI RTOS的软件开发 294
12.4.1 单核DSP片上系统的RTOS软件开发 294
12.4.2 多核DSP片上系统的RTOS软件开发 303
12.4.3 基于OpenMP模型的并行代码设计 306
12.5 DSP片上系统的RTOS工程示例 309
本章小结 311
习题与思考题 311
第13章 DSP系统的开发实例 312
13.1 引言 312
13.2 基于TMS320VC5509A的DSP应用系统实例 312
13.2.1 系统简介 312
13.2.2 系统架构 313
13.3 实例系统的硬件开发 314
13.3.1 器件选型 314
13.3.2 接口设计 316
13.3.3 电路设计 317
13.3.4 电路调试 319
13.4 实例系统的软件开发 320
13.4.1 算法仿真程序编写和测试 321
13.4.2 接口控制程序编写和调试 323
13.5 实例系统的软硬件集成 330
本章小结 340
习题与思考题 341
附录A 缩略词的中英文对照 342
附录B TMS320VC5509A PGE LQFP引脚图及定义 346
附录C TMS320C55x 指令集 348
附录D CSL库函数 349
附录E 代码实例 350
附录F CCS V5.5的安装 351
附录G 8位μ律PCM/16位线性转换的C语言程序 352
附录H μ律PCM到线性变换表 354
参考文献 355