本书是一本面向普通地方院校的本科生教材，针对目前广泛应用的DSP系统设计，以TI公司的C6000数字信号处理器为硬件平台，详细介绍了DSP系统设计及算法实现。全书共分9章，内容包括DSP系统概述、DSP的硬件结构、DSP指令系统、DSP流水线及中断、集成开发环境及软件开发过程、DSP/BIOS实时操作系统、C6000系列编程及代码优化、存储器接口及其访问控制器以及其他外设及芯片引导和程序烧写。

　　本书内容全面、实用，讲解通俗易懂，书中的有些案例略作修改即可在工程中直接应用。本书可作为高等院校电子工程、通信工程、计算机、电气工程、自动控制、电力电子等专业的高年级本科生和研究生学习DSP的参考教材，也可供从事DSP应用系统设计开发的技术人员参考。 

　　DSP数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科，其技术的先进性在很大程度上决定着信息社会的发展速度，其应用已经深入到航空、航天、雷达、声呐、通信、家用电器等各个领域。
　　TI公司1997年推出的高端DSP TMS320C6000系列芯片，使得传统的基于硬件设计变为基于软件设计，创新的线性汇编语言和C6000汇编优化器配合使用，实现高效编码效率，在芯片设计上瞄准的是多通道无线通信和有线通信的应用领域，例如蜂窝基站、pooled modem以及xDSL系统，并且由于C6000系列的高速处理能力及其出色的对外接口能力，使得它在雷达、声呐、医用仪器、图像处理等领域都具有极大的应用潜力。
　　为深入贯彻落实教育部关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见和固化本科教学质量与教学改革工程建设所取得的成果，各高校先后制（修）订了2011版本科专业人才培养方案，修改了许多课程的内容和学时，其中《DSP原理与应用》课程增加到64学时，为此我们将原教材进行了修订，每章开始有教学重点和主要内容提示，最后有本章小结、为进一步深入学习推荐的参考书目和习题，力求内容准确、讲解详细，并配有电子教案，便于教师讲授和学生学习。
　　本书主要面向普通高等学校电子工程、通信工程、计算机、电气工程、自动控制、电力电子等专业高年级学生，目的在于帮助广大学生能够比较容易地理解和接受DSP系统设计和编程实现的相关知识。本教材内容共分9章: 第1章DSP系统概述，介绍DSP系统构成、特点和芯片情况；第2章TMS320C6000系列的硬件结构，介绍C6000的CPU结构、存储器；第3章TMS320C6000系列的指令系统，介绍C6000的公共指令集和编程语言；第4章TMS320C6000系列流水线与中断，介绍C6000的流水线及中断控制系统；第5章集成开发环境与软件开发过程，介绍C6000的集成开发环境、代码开发基础知识和编程常见问题等内容；第6章DSP/BIOS实时操作系统，全面介绍DSP/BIOS程序开发、任务调度、输入输出和管道等；第7章C6000系列编程及代码优化，详细介绍C6000的软件开发和优化方法；第8章存储器接口及其访问控制器，介绍C6000系列的外部存储器接口控制器、内部存储器；第9章其他外设及芯片引导和程序烧写，介绍多通道缓冲串口、主机接口、定时器等知识。[1][2]本书第1～4章由董言治编写，第5～8章由娄树理编写，第9章由刘松涛编写，全书由董言治统稿。海军航空工程学院吕俊伟教授仔细审校了本书，并提出了宝贵意见，烟台持久钟表集团公司技术总监王波博士对本书中DSP实践应用给予了技术支持和帮助，在此一并表示衷心感谢！
　　本书在编写过程中参考了许多已经出版的相关教材，大都列在了参考文献中，在此向有关教材的作者和出版社表示衷心感谢！感谢清华大学出版社对本书编写和出版的支持和帮助，感谢所有关心和采用本教材的读者对本教材的厚爱和支持。
　　由于作者水平有限，书中难免存在不足与错误，欢迎广大读者批评指正。

　　作者2014年5月

第1章DSP系统概述1

1.1实时数字信号处理1

1.1.1什么是DSP1

1.1.2信号处理芯片的发展2

1.2DSP嵌入式系统介绍3

1.2.1为什么要使用DSP3

1.2.2DSP系统的构成4

1.2.3DSP系统应用领域5

1.3DSP器件的特点6

1.3.1DSP芯片的发展历史、现状和趋势6

1.3.2DSP芯片的特点8

1.3.3DSP芯片的分类9

1.3.4选择DSP芯片考虑的因素10

1.3.5DSP芯片的性能评价11

1.4DSP芯片产品简介12

1.4.1TI公司的DSP芯片概况12

1.4.2AD公司的DSP芯片16

1.4.3AT&T公司的DSP芯片18

1.4.4Motorola公司的DSP芯片18

1.5本章小结19

1.6为进一步深入学习推荐的参考书目19

1.7习题20第2章TMS320C6000系列的硬件结构21

2.1C6000系列芯片中央处理器内核结构21

2.1.1基本结构21

2.1.2通用寄存器30

2.1.3控制寄存器31[1][2]2.2CPU数据通路和控制33

2.2.1数据通路的功能单元33

2.2.2寄存器交叉通路34

2.2.3存储器存取通路36

2.2.4数据地址通路36

2.3片内存储器36

2.3.1存储器空间分配37

2.3.2程序存储器控制器38

2.3.3内部程序存储器38

2.3.4数据存储器控制器41

2.3.5内部数据存储器41

2.4二级内部存储器44

2.4.1片内一级程序（L1P）高速缓存的结构45

2.4.2片内一级数据（L1D）高速缓存的结构46

2.4.3片内二级（L2）高速缓存的结构47

2.4.4片内高速缓存的控制47

2.5本章小结50

2.6为进一步深入学习推荐的参考书目50

2.7习题50第3章TMS320C6000系列的指令系统52

3.1TMS320C6000公共指令集概述52

3.1.1指令和功能单元之间的映射52

3.1.2延迟间隙52

3.1.3指令操作码映射图53

3.1.4并行操作53

3.1.5条件操作55

3.1.6寻址方式55

3.2C6000公共指令集57

3.2.1读取/存储类指令57

3.2.2算术运算类指令60

3.2.3乘法运算指令62

3.2.4逻辑及位域操作指令62

3.2.5搬移类指令64

3.2.6程序转移类指令64

3.2.7资源对公共指令集的限制65

3.2.8浮点运算指令集68

3.3汇编、线性汇编和伪指令68

3.3.1汇编代码结构68

3.3.2线性汇编语言结构70

3.3.3汇编优化器伪指令71

3.3.4汇编优化器73

3.4C语言和线性汇编语言的混合编程74

3.4.1在C/C++代码中调用汇编语言模块74

3.4.2用内嵌函数访问汇编语言76

3.4.3C/C++语言中嵌入汇编语言76

3.4.4C/C++语言中访问汇编语言变量77

3.5本章小结78

3.6为进一步深入学习推荐的参考书目78

3.7习题79第4章TMS320C6000系列流水线与中断80

4.1流水线概述80

4.1.1C6000流水线概念80

4.1.2流水线运行时序82

4.1.3VelociTI与标准VLIW85

4.2TMS320C6000流水线操作86

4.2.1C6000指令流水线执行级类型86

4.2.2C6000流水线运行的几个问题90

4.3中断控制系统94

4.3.1中断类型和中断信号95

4.3.2中断服务表96

4.3.3中断服务取指包96

4.3.4中断控制寄存器99

4.3.5中断选择器和外部中断102

4.4中断处理及其编程注意事项103

4.4.1中断捕获和处理103

4.4.2中断编程注意事项105

4.5本章小结108

4.6为进一步深入学习推荐的参考书目108

4.7习题109第5章集成开发环境与软件开发过程110

5.1集成开发环境110

5.1.1概述110

5.1.2代码生成工具112

5.1.3CCS集成开发环境116

5.1.4DSP/BIOS插件117

5.1.5硬件仿真和实时数据交换119

5.2开发一个简单的应用程序121

5.2.1创建工程文件121

5.2.2向工程添加文件121

5.2.3查看源代码122

5.2.4编译和运行程序122

5.2.5修改程序选项和纠正语法错误123

5.2.6使用断点和观察窗口124

5.2.7使用观察窗口观察structure变量125

5.2.8测算源代码执行时间126

5.3C6000代码开发的基础知识127

5.3.1DSP程序仿真模式127

5.3.2C6000程序基本结构128

5.3.3连接器编写的3个基础128

5.3.4连接器命令文件132

5.4C语言编程常见问题135

5.4.1变量存取方式及far关键字135

5.4.2中断服务程序和interrupt关键字136

5.4.3优化级别和volatile关键字137

5.4.4软件流水对中断的影响138

5.4.5IST(中断服务表)的编写与devlib函数库138

5.5本章小结141

5.6为进一步深入学习推荐的参考书目141

5.7习题142第6章DSP/BIOS实时操作系统143

6.1实时操作系统基本概念143

6.2DSP/BIOS概述145

6.2.1DSP/BIOS的特色和优势145

6.2.2DSP/BIOS的组成146

6.3DSP/BIOS程序开发148

6.3.1DSP/BIOS开发过程148

6.3.2使用配置工具149

6.3.3程序的编译和链接153

6.3.4在DSP/BIOS中使用运行支持库153

6.3.5DSP/BIOS启动序列154

6.3.6在DSP/BIOS中使用C++155

6.3.7在main函数中调用DSP/BIOS API155

6.4监测155

6.4.1实时分析155

6.4.2监测性能156

6.4.3监测API156

6.4.4隐式DSP/BIOS监测160

6.4.5内核/对象视图161

6.4.6实时数据交换161

6.5线程调度164

6.5.1线程概述和线程类型164

6.5.2硬件中断167

6.5.3软件中断168

6.5.4任务173

6.5.5空闲循环176

6.5.6信号灯和邮箱176

6.5.7定时器、中断和系统时钟177

6.5.8周期函数管理器(PRD)和系统时钟178

6.5.9用执行图观察程序的执行178

6.6输入输出和管道179

6.6.1I/O概述179

6.6.2管道与流的比较180

6.6.3数据管道管理器(PIP模块)181

6.6.4主机通道管理器(HST管理器)181

6.6.5I/O性能问题182

6.7本章小结182

6.8为进一步深入学习推荐的参考书目182

6.9习题183第7章C6000系列编程及代码优化184

7.1概述184

7.2TMS320C6000系列C/C++语言特点186

7.2.1TMS320C6000系列C语言特点186

7.2.2C语言关键字188

7.2.3初始化静态和全局变量192

7.2.4TMS320C6000系列C语言与标准C++的差别192

7.3C语言编程及程序优化193

7.3.1C程序的编写193

7.3.2C程序的编译194

7.3.3存储的相关性196

7.3.4优化C语言程序197

7.3.5理解编译器反馈的信息204

7.4汇编语言优化204

7.4.1使用并行指令优化205

7.4.2用有用的指令填充延迟间隙（取代NOP）206

7.4.3循环展开206

7.4.4字长优化（使用LDW）207

7.4.5软件流水208

7.5芯片支持库（CSL）209

7.5.1CSL简介209

7.5.2CSL命名规则211

7.6基于二级缓存的优化213

7.6.1应用级优化213

7.6.2程序级优化214

7.7本章小结214

7.8为进一步深入学习推荐的参考书目215

7.9习题215第8章存储器接口及其访问控制器217

8.1外部存储器接口控制器217

8.1.1概述217

8.1.2接口信号和控制寄存器218

8.1.3接口设计223

8.1.4EMIF访问的仲裁225

8.2内存访问控制器226

8.2.1概述226

8.2.2DMA寄存器227

8.2.3DMA的初始化和启动229

8.2.4DMA的传输控制230

8.2.5地址的产生232

8.2.6通道的分裂操作233

8.2.7资源仲裁和优先级设置234

8.2.8DMA通道的状态234

8.3增强型直接存储器访问235

8.3.1概述235

8.3.2EDMA控制机制236

8.3.3EDMA的传输操作239

8.3.4快速DMA243

8.4本章小结244

8.5为进一步深入学习推荐的参考书目244

8.6习题245第9章其他外设及芯片引导和程序烧写247

9.1多通道缓冲串口247

9.1.1概述247

9.1.2McBSP接口信号和控制寄存器248

9.1.3数据的传输和硬件操作251

9.1.4McBSP的标准操作252

9.1.5多通道传输接口254

9.1.6SPI协议的接口254

9.1.7McBSP引脚作为通用I/O255

9.2主机接口255

9.2.1概述255

9.2.2HPI信号与控制寄存器256

9.2.3主机口的存取操作258

9.2.4HPI的加载操作259

9.3定时器260

9.3.1概述260

9.3.2定时器的控制寄存器260

9.3.3定时器的工作模式控制261

9.3.4有关控制寄存器的边界条件262

9.3.5引脚配置为通用I/O口262

9.4芯片的配置、引导和程序固化263

9.4.1概述263

9.4.2芯片的设置263

9.4.3芯片的引导模式269

9.4.4boot loader和C6000的ROM启动模式分析270

9.4.5二级bootloader的编写271

9.4.6Flash的烧写278

9.5本章小结280

9.6为进一步深入学习推荐的参考书目280

9.7习题281第1章半导体器件仿真实验1

1.1半导体二极管1

1.1.1二极管单向导电性仿真实验1

1.1.2二极管的伏安特性仿真实验2

1.2二极管的应用5

1.2.1二极管模型5

1.2.2二极管整流电路6

1.2.3限幅电路11

1.2.4开关电路11

1.3特殊二极管的应用13

1.3.1稳压二极管的应用13

1.3.2发光二极管的应用15

1.3.3光电耦合器15

1.4半导体三极管16

1.4.1三极管内部电流分配关系16

1.4.2三极管共射极输入特性测试18

1.4.3三极管的输出特性曲线18

1.5场效应晶体管21

1.5.1结型场效应管基本特性的测试21

1.5.2MOSFET的基本特性测试23

练习题27第2章基本放大电路的仿真实验29

2.1放大电路的直流与交流工作状态29

2.1.1共发射极放大电路的静态工作点29

2.1.2基本共发射极放大电路的波形图31

2.2静态工作点的设置35

2.2.1静态工作点的正确设置35

2.2.2静态工作点的稳定39

2.3分压式负反馈电路41

2.3.1分压式负反馈电路的静态工作点41

2.3.2分压式负反馈放大电路性能指标的测试432.3.3三极管电流放大系数β和电压放大倍数的关系49

2.4共集电极和共基极放大电路51

2.4.1共集电极放大电路的参数测量51

2.4.2共基极放大电路53

2.5场效应管放大电路55

2.5.1结型场效应管自偏压放大电路56

2.5.2分压式自偏压电路57

2.5.3耗尽型绝缘栅场效应管分压式放大电路57

2.5.4增强型绝缘栅场效应管放大器58

2.5.5共漏极场效应管放大器58

练习题59第3章放大电路频率特性的仿真实验61

3.1低通电路和高通电路61

3.1.1一阶RC低通电路61

3.1.2一阶RC高通电路62

3.2影响放大电路频率响应的因素63

3.2.1影响放大电路低频特性的因素63

3.2.2影响放大器高频特性的因素65

3.3多级放大器的频率响应66

3.3.1多级放大器的频率特性66

3.3.2放大器的非线性失真和线性失真67

3.3.3三极管参数的修改69

练习题72第4章功率放大电路的仿真实验73

4.1甲类功率放大电路73

4.1.1甲类功率放大电路概述73

4.1.2射极输出器作功率放大75

4.2乙类功率放大电路75

4.2.1乙类单管射极输出功放电路75

4.2.2乙类双电源互补对称功率放大电路77

4.3甲乙类互补对称功放电路78

4.3.1甲乙类OCL功放电路78

4.3.2复合管OCL互补对称功放电路78

4.3.3甲乙类单电源互补对称功放电路79

4.3.4集成功率放大电路TDA203081

练习题83第5章模拟集成电路基础85

5.1电流源电路85

5.1.1镜像电流源85

5.1.2比例电流源85

5.1.3微电流源86

5.1.4改进型电流源86

5.1.5威尔逊电流源87

5.1.6多路电流源87

5.2差分式放大电路88

5.2.1长尾式差分放大电路的静态工作点88

5.2.2差分放大器输入电压为零时的情况88

5.2.3差分放大器的差模特性88

5.2.4差分放大器的共模特性89

5.2.5典型差动放大电路90

5.2.6差模放大倍数的测量91

5.2.7共模电压放大倍数的测量(RL=∞)92

5.2.8单端输入差动放大器95

5.2.9差动放大器的输入与输出电阻96

练习题98第6章负反馈放大电路100

6.1反馈的分类及判断100

6.1.1串联反馈和并联反馈100

6.1.2电流串联负反馈101

6.1.3电流并联负反馈104

6.1.4电压串联负反馈106

6.1.5电压并联负反馈108

6.2负反馈对放大器性能的影响109

6.2.1提高放大器增益的稳定性109

6.2.2负反馈对输入电阻的影响110

6.2.3负反馈对输出电阻的影响111

6.2.4负反馈能够扩展放大器的通频带113

6.2.5减小非线性失真114

6.3深度负反馈放大器的仿真测试115

6.3.1电流串联负反馈电路115

6.3.2电压串联负反馈电路116

6.3.3电压并联负反馈117

6.3.4电流并联负反馈118

练习题119第7章模拟信号运算电路121

7.1运算电路的三种输入方式121

7.1.1反相输入放大电路121

7.1.2同相输入比例运算电路123

7.1.3减法运算电路125

7.1.4加法运算电路127

7.2积分和微分电路128

7.2.1积分电路128

7.2.2微分电路130

7.3对数和指数电路132

7.3.1对数放大器电路132

7.3.2指数运算电路133

7.4模拟乘法器典型应用电路134

7.4.1乘法和平方运算电路134

7.4.2除法运算和开平方运算电路134

7.4.3正弦波倍频135

7.5集成运算放大器交流放大电路135

7.5.1反相交流放大器135

7.5.2同相交流放大器137

练习题139第8章信号处理电路140

8.1有源滤波器140

8.1.1一阶有源低通滤波器140

8.1.2二阶有源低通滤波器142

8.1.3二阶有源高通滤波器143

8.1.4有源带通滤波电路143

8.1.5双T带阻滤波器146

8.1.6三阶和四阶低通滤波器146

8.2运算放大器的非线性应用148

8.3信号变换电路157

8.3.1电压?电流转换电路157

8.3.2电流?电压转换电路158

8.3.3电压?频率转换电路159

8.3.4精密整流电路159

8.4运算放大器与受控源162

8.4.1受控源162

8.4.2用运算放大器构成的受控电源164

练习题165第9章波形发生器电路167

9.1RC正弦波振荡电路167

9.1.1RC串并联网络的选频特性167

9.1.2文氏电桥振荡电路168

9.1.3RC双T正弦波振荡电路169

9.1.4RC移相式正弦波振荡器169

9.2LC正弦波振荡器170

9.2.1变压器反馈式振荡电路170

9.2.2电感三点式振荡器172

9.2.3电容三点式振荡器173

9.2.4克拉泼振荡器173

9.2.5西勒振荡器174

9.3非正弦波振荡器175

9.3.1方波产生电路175

9.3.2三角波发生器176

9.3.3占空比可调的方波、锯齿波发生器177

练习题178第10章直流电源180

10.1单相整流滤波电路180

10.1.1单相整流滤波电路180

10.1.2变压器带中心抽头的单相全波整流滤波电路182

10.1.3桥式整流电路183

10.1.4倍压整流电路185

10.2并联和串联型直流稳压电源185

10.2.1硅稳压二极管并联稳压电源185

10.2.2串联型稳压电源186

10.3线性集成稳压器187

10.3.1三端固定输出集成稳压器187

10.3.2三端可调式集成稳压器189

10.3.3扩大输出电流的稳压电路189

练习题191第11章常用仿真分析法192

11.1仿真分析步骤192

11.1.1创建电路原理图，设置显示节点编号192

11.1.2选择分析类型192

11.1.3仿真分析参数设置193

11.1.4分析结果显示194

11.2直流工作点分析195

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