DSP芯片的原理与开发应用（第3版） (2008 年度畅销榜NO.3925 )

可编程DSP芯片是一种应用非常广泛的微处理器。本书由浅入深、全面系统地介绍了DSP芯片的基本原理、开发和应用。首先介绍了目前广泛应用的DSP芯片的基本结构和特征，以及定点和浮点DSP处理中的一些关键问题；其次介绍了目前应用最广的TI DSP芯片中的TMS320C5000系列及其硬件结构、汇编指令和寻址方式；然后介绍了基于C和汇编语言的开发方法、DSP芯片的开发工具及使用，重点介绍了CCS集成开发环境；较为详细地介绍了DSP系统的软硬件设计方法，通过三个应用系统介绍了定点和浮点DSP芯片的开发过程，并介绍了数字滤波器和FFT等常用数字信号处理算法的DSP实现；最后，为便于教学之用，提供了DSP实验指导。\r\n 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，掌握DSP系统的软硬件设计和应用系统开发方法，具备独立从事DSP应用开发的能力。\r\n 本书内容全面、举例丰富、实用性强，可作为通信和电子专业研究生和高年级大学生的教材以及DSP芯片应用人员的培训教材，对于从事DSP芯片开发应用的科技人员和高校教师也具重要的参考价值。

第1章 概述\r\n\r\n1.1 引言\r\n1.2 DSP应用系统\r\n1.2.1 DSP应用系统的构成\r\n1.2.2 DSP应用系统的特点\r\n1.3 DSP应用系统的设计过程\r\n1.4 DSP应用系统的开发工具\r\n1.5 可编程DSP芯片\r\n1.5.1 什么是DSP芯片\r\n1.5.2 DSP芯片的发展\r\n1.5.3 DSP芯片的分类\r\n1.5.4 DSP芯片的选择\r\n1.5.5 DSP芯片的典型应用\r\n习题与思考题\r\n\r\n第2章 DSP芯片的基本结构和特征\r\n\r\n2.1 引言\r\n2.2 DSP芯片的基本结构\r\n2.2.1 哈佛结构\r\n2.2.2 流水线\r\n2.2.3 专用的硬件乘法器\r\n2.2.4 特殊的DSP指令\r\n2.2.5 快速的指令周期\r\n2.3 TI定点DSP芯片\r\n2.3.1 早期的定点DSP芯片\r\n2.3.2 TMS320C2000系列\r\n2.3.3 TMS320C5000系列\r\n2.3.4 TMS320C62x/C64x系列\r\n2.4 TI 浮点DSP芯片\r\n2.4.1 TMS320C3x\r\n2.4.2 TMS320C67x\r\n2.5 其他DSP芯片简介\r\n2.5.1 AD公司的DSP芯片\r\n2.5.2 AT&T公司的DSP芯片\r\n2.5.3 Motorola公司的DSP芯片\r\n2.6 小结\r\n习题与思考题\r\n\r\n第3章 DSP芯片的定点运算\r\n\r\n3.1 定点的基本概念\r\n3.1.1 数的定标\r\n3.1.2 溢出及处理方法\r\n3.1.3 舍入（rounding）及截尾（truncation）\r\n3.2 定点运算实现的基本原理\r\n3.2.1 加法/减法运算的C语言定点模拟\r\n3.2.2 乘法运算的C语言定点模拟\r\n3.2.3 除法运算的C语言定点模拟\r\n3.2.4 程序变量的Q值确定\r\n3.2.5 浮点至定点变换的C程序举例\r\n3.3 DSP定点算术运算实现的基本原理\r\n3.3.1 定点乘法\r\n3.3.2 定点加法\r\n3.3.3 定点除法\r\n3.4 非线性运算定点快速实现的基本方法\r\n3.5 小结\r\n习题与思考题\r\n\r\n第4章 DSP芯片的浮点运算\r\n\r\n4.1 引言\r\n4.2 浮点数的格式\r\n4.2.1 IEEE浮点数格式\r\n4.2.2 TMS320C3x浮点数格式\r\n4.2.3 IEEE浮点格式与TMS320浮点格式的转换\r\n4.3 基本的浮点运算\r\n4.3.1 浮点乘法和加减法\r\n4.3.2 浮点除法\r\n4.4 非线性浮点运算的快速实现\r\n4.5 小结\r\n习题与思考题\r\n\r\n第5章 TMS320C5000系列DSP芯片的硬件结构\r\n\r\n5.1 概述\r\n5.2 基本结构\r\n5.3 中央处理单元（CPU）\r\n5.3.1 算术逻辑单元\r\n5.3.2 累加器\r\n5.3.3 移位寄存器\r\n5.3.4 乘累加单元\r\n5.3.5 寻址单元\r\n5.4 存储器\r\n5.4.1 内部存储器\r\n5.4.2 存储器空间组织\r\n5.5 流水线\r\n5.6 片内外设\r\n5.6.1 通用I/O引脚\r\n5.6.2 定时器\r\n5.6.3 主机接口（HPI）\r\n5.6.4 串行口\r\n5.6.5 软件可编程等待状态产生器\r\n5.6.6 可编程块开关模块\r\n5.7 外部总线操作\r\n5.8 小结\r\n习题与思考题\r\n\r\n第6章 TMS320C5000 DSP芯片的汇编语言\r\n\r\n6.1 汇编语言源程序格式\r\n6.2 符号与缩写\r\n6.3 汇编指令介绍\r\n6.4 寻址方式\r\n6.4.1 数据寻址\r\n6.4.2 程序寻址\r\n6.5 小结\r\n习题与思考题 (147)\r\n\r\n第7章 公共目标文件格式——COFF\r\n\r\n7.1 引言\r\n7.2 COFF目标文件格式\r\n7.2.1 块(section)\r\n7.2.2 汇编器对块的处理\r\n7.2.3 链接器对块的处理\r\n7.2.4 程序重定位\r\n7.2.5 COFF文件中的符号\r\n7.3 COFF格式编程举例\r\n7.4 小结\r\n习题与思考题\r\n\r\n第8章 DSP芯片的开发工具及应用\r\n\r\n8.1 引言\r\n8.2 代码生成工具\r\n8.2.1 代码生成工具程序\r\n8.2.2 宏汇编器和链接器\r\n8.2.3 C编译器\r\n8.2.4 文档管理器和库生成器\r\n8.2.5 代码格式转换器\r\n8.2.6 编译汇编链接应用举例\r\n8.3 代码调试工具\r\n8.3.1 C/汇编源码调试器\r\n8.3.2 初学者工具DSK\r\n8.3.3 软件模拟器\r\n8.3.4 评价模块（EVM）\r\n8.3.5 软件开发系统（SWDS）\r\n8.3.6 仿真器（XDS）\r\n8.4 小结\r\n习题与思考题\r\n\r\n第9章 CCS集成开发环境的特征及使用\r\n\r\n9.1 CCS的基本特征与安装设置\r\n9.1.1 概述\r\n9.1.2 CCS软件安装与设置\r\n9.1.3 CCS组件及其特征\r\n9.2 CCS集成环境的使用\r\n9.2.1 引言\r\n9.2.2 菜单\r\n9.2.3 工具栏\r\n9.3 GEL语言的使用\r\n9.3.1 引言\r\n9.3.2 GEL函数定义\r\n9.3.3 GEL函数参数\r\n9.3.4 调用GEL函数\r\n9.3.5 加载/卸载GEL函数\r\n9.3.6 将GEL函数添加到GEL菜单中\r\n9.3.7 在CCS启动时自动执行GEL函数\r\n9.3.8 GEL函数求值\r\n9.3.9 输出窗口\r\n9.3.10 嵌入GEL函数\r\n9.4 一个简单DSP程序的调试实例\r\n9.5 从文件中读取数据并测试算法的调试实例\r\n习题与思考题\r\n\r\n第10章 基于C语言的DSP芯片开发\r\n\r\n10.1 引言\r\n10.2 优化ANSI C 编译器\r\n10.3 TMS320C3X/C4X 的C语言开发\r\n10.3.1 存储器模式\r\n10.3.2 寄存器规则\r\n10.3.3 函数结构与调用规则\r\n10.3.4 中断处理\r\n10.3.5 系统初始化\r\n10.3.6 TMS320C3x C程序开发举例\r\n10.4 TMS320C2X/C5X/C54X的C语言开发\r\n10.4.1 存储器模式\r\n10.4.2 寄存器规则\r\n10.4.3 函数调用规则\r\n10.4.4 中断函数\r\n10.4.5 表达式分析\r\n10.4.6 TMS320C2x/C5x C语言程序开发举例\r\n10.5 小结\r\n习题与思考题\r\n\r\n第11章 基于C和汇编语言混合编程的 DSP芯片开发\r\n\r\n11.1 引言\r\n11.2 C语言和汇编语言的混合编程方法\r\n11.2.1 独立的C和汇编模块接口\r\n11.2.2 从C程序中访问汇编程序变量\r\n11.2.3 在汇编程序中访问C程序变量\r\n11.2.4 在C程序中直接嵌入汇编语句\r\n11.2.5 修改编译器的输出\r\n11.3 TMS320C3X/C4X混合编程举例\r\n11.4 TMS320C2X/C5X混合编程举例\r\n11.5 TMS320C54X混合编程举例\r\n11.6 小结\r\n习题与思考题\r\n\r\n第12章 DSP最小硬件系统的设计\r\n\r\n12.1 引言\r\n12.2 DSP系统的基本硬件设计\r\n12.2.1 复位电路\r\n12.2.2 时钟电路\r\n12.2.3 电源设计\r\n12.2.4 等待状态发生器\r\n12.2.5 仿真接口\r\n12.3 3.3V和5V混合逻辑系统设计\r\n12.4 DSP芯片的存储器接口设计\r\n12.4.1 TMS320C2x存储器接口设计\r\n12.4.2 TMS320C54x存储器接口设计\r\n12.4.3 TMS320C3x存储器接口设计\r\n12.5 小结\r\n习题与思考题\r\n\r\n第13章 DSP硬件系统的接口设计\r\n\r\n13.1 引言\r\n13.2 模数接口电路的设计\r\n13.2.1 TMS320C2xx/C5x的模数接口电路\r\n13.2.2 TMS320C3x 模数转换接口电路\r\n13.2.3 二/四线转换电路\r\n13.3 通信接口的设计\r\n13.3.1 异步通信接口电路设计\r\n13.3.2 同步通信接口电路设计\r\n13.4 主从式系统的设计\r\n13.4.1 并行通信实现双机通信\r\n13.4.2 DMA实现双机通信\r\n13.4.3 TMS320C3x主从式系统硬件设计\r\n13.5 利用HPI实现主机与TMS320C54x的通信\r\n13.6 小结\r\n习题与思考题\r\n\r\n第14章 DSP系统的软件设计\r\n\r\n14.1 引言\r\n14.2 DSP芯片的初始化\r\n14.2.1 寄存器初始化\r\n14.2.2 矢量表初始化\r\n14.2.3 串行口初始化\r\n14.3 TMS320C2x/C5x的软件应用\r\n14.3.1 TMS320C2x软件编程技巧\r\n14.3.2 提高TMS320C5x软件效率\r\n14.3.3 软件应用\r\n14.4 TMS320C54x的软件应用\r\n14.4.1 编程注意事项\r\n14.4.2 软件编程技巧\r\n14.5 TMS320C3x的软件应用\r\n14.5.1 编程技巧\r\n14.5.2 TMS320C3x软件应用\r\n14.6 DSP系统的BOOT设计\r\n14.6.1 TMS320C50的BOOT设计\r\n14.6.2 TMS320C54x的BOOT设计\r\n14.6.3 TMS320C31的BOOT设计\r\n14.7 小结\r\n习题与思考题\r\n\r\n第15章 DSP芯片应用开发实例\r\n\r\n15.1 引言\r\n15.2 一个基于TMS320C203 DSP应用系统的开发\r\n15.2.1 系统简介\r\n15.2.2 系统硬件设计\r\n15.2.3 系统软件设计\r\n15.2.4 硬件调试\r\n15.2.5 软件调试\r\n15.2.6 独立系统实现\r\n15.3 一个基于TMS320C31 DSP系统的开发\r\n15.3.1 系统简介\r\n15.3.2 系统构成\r\n15.3.3 系统软硬件设计\r\n15.3.4 软硬件调试\r\n15.3.5 独立系统实现\r\n15.4 一个基于TMS320VC5409 DSP应用系统的开发\r\n15.4.1 G.729A及系统简介\r\n15.4.2 系统构成\r\n15.4.3 系统软硬件设计\r\n15.4.4 系统调试\r\n15.4.5 独立系统形成\r\n15.5 小结\r\n习题与思考题\r\n\r\n第16章 数字滤波器的DSP实现\r\n\r\n16.1 引言\r\n16.2 FIR滤波器的DSP实现\r\n16.2.1 FIR滤波器的基本原理和设计方法\r\n16.2.2 FIR滤波器的定点DSP实现\r\n16.2.3 FIR滤波器的浮点DSP实现\r\n16.3 IIR滤波器的DSP实现\r\n16.3.1 IIR滤波器的基本原理和设计方法\r\n16.3.2 IIR滤波器的定点DSP实现\r\n16.3.3 IIR滤波器的浮点DSP实现\r\n16.4 自适应滤波器的DSP实现\r\n16.4.1 自适应滤波器的基本原理\r\n16.4.2 自适应滤波器的TMS320C2xx定点实现\r\n16.4.3 自适应滤波器的TMS320C54x定点实现\r\n16.4.4 自适应滤波器的TMS320C3x浮点实现\r\n16.5 小结\r\n习题与思考题\r\n\r\n第17章 FFT算法的DSP实现\r\n\r\n17.1 引言\r\n17.2 FFT的基本原理\r\n17.2.1 DFT的基本原理\r\n17.2.2 FFT算法的导出\r\n17.3 FFT算法的C语言实现\r\n17.4 FFT的定点DSP实现\r\n17.4.1 运算溢出及避免方法\r\n17.4.2 FFT的TMS320C2xx实现\r\n17.4.3 FFT的TMS320C54x实现\r\n17.5 FFT的浮点DSP实现\r\n17.6 小结\r\n习题与思考题\r\n\r\n第18章 DSP应用实验指导\r\n\r\n18.1 DSP演示性实验\r\n18.2 DSP基本实验\r\n18.3 DSP高级实验\r\n\r\n附录A 常用DSP芯片的引脚图\r\n附录B TMS320C54x 汇编语言指令集\r\n附录C SEED系列DSP开发系统简介\r\n附录D NTG-DSP系列实验系统\r\n附录E TI格式文件转化为二进制文件\r\n附录F 8位μ律/16位线性互换的C语言子程序\r\n附录G μ律到线性变换表\r\n附录H 缩写词的英文对照\r\n参考文献

    DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种具有特殊结构的微处理器。DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可以用来快速地实现各种数字信号处理算法。
    自20世纪80年代初DSP芯片诞生以来，DSP芯片在20多年时间里得到了飞速的发展，DSP芯片的性能价格比不断提高，开发手段越来越完善。DSP芯片已经在通信与电子系统、信号与信息处理、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗、家用电器等许多领域得到广泛的应用。
    DSP芯片可分为通用型和专用型两大类。通用型DSP芯片是一种软件可编程的DSP芯片，可适用于各种DSP应用。专用型DSP芯片则将DSP处理的算法集成到DSP芯片内部，一般适用于某些专用的场合。本书主要讨论通用型的可编程DSP芯片。
    目前，DSP芯片的主要供应商包括美国的德州仪器TI公司TI、AD公司、AT&T公司和Motorola公司等。其中，TI公司的DSP芯片占世界DSP芯片市场的近50%，在国内也被广泛采用。因此，本书在开发应用部分主要以TI公司的DSP芯片为例进行介绍。
    本书共18章，可分为5部分。
    第一部分是DSP芯片基础，包括第1～4章。第1章概述了DSP芯片的发展、分类、选择和应用；第2章介绍DSP芯片的基本结构和TI等公司DSP芯片的主要特征；第3章介绍了定点DSP处理中的定标和浮点到定点的转换方法；第4章介绍了浮点DSP处理中的浮点数格式和快速浮点运算的方法等内容。
    第二部分是TMS320C5000芯片介绍，包括第5，6章。第5章比较详细地介绍了TMS320C5000系列DSP芯片的硬件结构；第6章详解了该系列芯片的汇编语言指令和寻址方式。
    第三部分是DSP芯片开发，包括第7～11章。第7章介绍了广泛采用的公共目标文件格式（COFF）和编程方法；第8章介绍了DSP芯片的开发工具，包括代码生成工具和代码调试工具，着重介绍了C编译器和C/汇编源码调试器等工具的使用方法；第9章介绍了TI公司推出的集成开发环境——CCS的基本原理和使用方法；第10章介绍了用C语言开发DSP芯片的方法；第11章介绍了基于C和汇编混合编程开发DSP芯片的方法。
    第四部分是DSP系统的设计及应用，包括第12～17章。第12章介绍了最小DSP系统的硬件设计；第13章是DSP硬件设计的扩展，主要介绍了模数接口电路、通信电路和主从式系统的一般设计方法；第14章介绍DSP系统软件设计中的一些基本方法，包括芯片初始化、编程技巧以及程序自引导的实现方法等；第15章以TMS320C203、TMS320C31、TMS320VC5409为例介绍了三个应用系统的设计方法及开发过程；第16章介绍了数字滤波器的DSP实现，介绍了FIR、IIR和自适应滤波器的定点和浮点DSP实现方法；第17章介绍了FFT的定点和浮点DSP实现。
    第五部分（第18章）是实验指导。
    本书由张雄伟策划，是编著者十多年来从事DSP芯片应用开发与教学的总结。张雄伟编写了第1～4, 7～8, 10～18章及部分附录，陈亮编写了第5，6章和附录B，徐光辉编写了第9章及第18章部分内容，曹铁勇编写了第2，14章的部分内容。在本书的编写过程中，黄忠虎、曹铁勇提供了十分有益的建议，邹霞、贾冲为本书做了许多工作，在此一并向他们表示衷心的感谢。
    由于DSP芯片发展十分迅速，加上编著者水平所限，书中错误之处在所难免，恳请广大读者予以批评指正。电子信箱：xwzhang@public1.ptt.js.cn

编著者
2002年9月于南京解放军理工大学通信工程学院