電子發(fā)燒友App
本文主要是關(guān)于tms320c6000的相關(guān)介紹，并著重對tms320c6000系列dsp編程工具與指南進行了詳盡的闡述。
dsp
DSP（digital singnal processor）是一種獨特的微處理器，是以數(shù)字信號來處理大量信息的器件。其工作原理是接收模擬信號，轉(zhuǎn)換為0或1的數(shù)字信號，再對數(shù)字信號進行修改、刪除、強化，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字數(shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。它不僅具有可編程性，而且其實時運行速度可達每秒數(shù)以千萬條復雜指令程序，源源超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。
它的強大數(shù)據(jù)處理能力和高運行速度，是最值得稱道的兩大特色 DSP既是Digital Signal Processing的縮寫（數(shù)字信號處理的理論和方法）或者是Digital Signal Processor（用于數(shù)字信號處理的可編程微處理器）的縮寫。我們所說的DSP技術(shù)，則一般指將通用的或?qū)Ｓ玫腄SP處理器用于完成數(shù)字信號處理的方法和技術(shù)。 DSP的有以下特點： DSP處理器采用哈佛結(jié)構(gòu)和改進的哈佛結(jié)構(gòu)。 哈佛結(jié)構(gòu)就是將程序代碼和數(shù)據(jù)的存儲空間分開，各有自己的地址和數(shù)據(jù)總線。之所以采用哈佛結(jié)構(gòu)，是為了并行進行指令和數(shù)據(jù)處理，從而可以大大地提高運算的速度。為了進一步提高信號處理的效率，在哈佛結(jié)構(gòu)的基礎上，又加以改善。使得程序代碼和數(shù)據(jù)存儲空間之間可以進行數(shù)據(jù)的傳輸，稱為改善的哈佛結(jié)構(gòu)。 采用流水技術(shù)。 流水技術(shù)是將各指令的各個步驟重疊起來執(zhí)行。
DSP處理器所采用的將程序存儲空和數(shù)據(jù)存儲空間的地址與數(shù)據(jù)總線分開的哈佛結(jié)構(gòu)，為采用流水技術(shù)提供了很大的方便。 為了提高DSP處理器的運算速度，它們無例外地設置了硬件乘法器，以及MAC（乘并且累加）一類的指令。 DSP處理器都為DMA單獨設置了完全獨立的總線和控制器，這是和通用的CPU很不相同，其目的是在進行數(shù)據(jù)傳輸是完全不影響CPU及其相關(guān)總線的工作。 在DSP處理器中，設置了專門的數(shù)據(jù)地址發(fā)生器來產(chǎn)生所需的數(shù)據(jù)地址。數(shù)據(jù)地址的產(chǎn)生與CPU的工作是并行的，從而節(jié)省CPU的時間，提高信號的處理速度。 DSP處理器為了自身工作的需要和外部環(huán)境的協(xié)調(diào)工作。往往都設置了豐富的外設。如時鐘發(fā)生器。定時器等。
定點DSP處理器和浮點DSP處理器。定點DSP中經(jīng)常要考慮溢出問題，在浮點DSP基本上可以不考慮。與定點DSP處理器相比，浮點DSP處理器的速度更快，尤其是作浮點運算。在實時性要求很到的場合。往往考慮浮點DSP處理器。而浮點DSP處理器的價格比較高，開發(fā)難度更大。 DSP的用途 2000主要用于控制：供電，光網(wǎng)絡等。5000則是通訊和靜態(tài)圖像處理：視頻產(chǎn)品，數(shù)字無線電等。而6000是數(shù)字通信和圖像處理：移動通信，打印機，數(shù)字掃描儀等。
dsp編程
1、DSP編程
對OSS驅(qū)動聲卡的編程使用Linux文件接口函數(shù)，如圖17.5，DSP接口的操作一般包括如下幾個步驟：
① 打開設備文件/dev/dsp。
采用何種模式對聲卡進行操作也必須在打開設備時指定，對于不支持全雙工的聲卡來說，應該使用只讀或者只寫的方式打開，只有那些支持全雙工的聲卡，才能以讀 寫的方式打開，這還依賴于驅(qū)動程序的具體實現(xiàn)。Linux允許應用程序多次打開或者關(guān)閉與聲卡對應的設備文件，從而能夠很方便地在放音狀態(tài)和錄音狀態(tài)之間 進行切換。
② 如果有需要，設置緩沖區(qū)大小。
運行在Linux內(nèi)核中的聲卡驅(qū)動程序?qū)ｉT維護了一個緩沖區(qū)，其大小會影響到放音和錄音時的效果，使用ioctl（）系統(tǒng)調(diào)用可以對它的尺寸進行恰當?shù)脑O 置。調(diào)節(jié)驅(qū)動程序中緩沖區(qū)大小的操作不是必須的，如果沒有特殊的要求，一般采用默認的緩沖區(qū)大小也就可以了。如果想設置緩沖區(qū)的大小，則通常應緊跟在設備 文件打開之后，這是因為對聲卡的其它操作有可能會導致驅(qū)動程序無法再修改其緩沖區(qū)的大小。
③ 設置聲道（channel）數(shù)量。
根據(jù)硬件設備和驅(qū)動程序的具體情況，可以設置為單聲道或者立體聲。
④ 設置采樣格式和采樣頻率
采樣格式包括AFMT_U8（無符號8位）、AFMT_S8（有符號8位）、AFMT_U16_LE（小端模式，無符號16位）、 AFMT_U16_BE（大端模式，無符號16位）、AFMT_MPEG、AFMT_AC3等。使用SNDCTL_DSP_SETFMT IO控制命令可以設置采樣格式。
對于大多數(shù)聲卡來說，其支持的采樣頻率范圍一般為5kHz到44.1kHz或者48kHz，但并不意味著該范圍內(nèi)的所有連續(xù)頻率都會被硬件支持，在 Linux下進行音頻編程時最常用到的幾種采樣頻率是11025Hz、16000Hz、22050Hz、32000Hz 和44100Hz。使用SNDCTL_DSP_SPEED IO控制命令可以設置采樣頻率。
⑤ 讀寫/dev/dsp實現(xiàn)播放或錄音。
圖17.5 OSS dsp接口用戶空間操作流程
代碼清單17.3的程序?qū)崿F(xiàn)了利用/dev/dsp接口進行聲音錄制和播放的過程，它的功能是先錄制幾秒鐘音頻數(shù)據(jù)，將其存放在內(nèi)存緩沖區(qū)中，然后再進行放音。
代碼清單17.3 OSS DSP接口應用編程范例
1 #include
2 #include
3 #include
4 #include
5 #include
6 #include
7 #include
8 #define LENGTH 3 /* 存儲秒數(shù) */
9 #define RATE 8000 /* 采樣頻率 */
10 #define SIZE 8 /* 量化位數(shù) */
11 #define CHANNELS 1 /* 聲道數(shù)目 */
12 /* 用于保存數(shù)字音頻數(shù)據(jù)的內(nèi)存緩沖區(qū) */
13 unsigned char buf［LENGTH *RATE * SIZE * CHANNELS / 8］;
14 int main（）
15 {
16 int fd; /* 聲音設備的文件描述符 */
17 int arg; /* 用于ioctl調(diào)用的參數(shù) */
18 int status; /* 系統(tǒng)調(diào)用的返回值 */
19 /* 打開聲音設備 */
20 fd = open（“/dev/dsp”， O_RDWR）;
21 if （fd 《 0）
22 {
23 perror（“open of /dev/dsp failed”）;
24 exit（1）;
25 }
26 /* 設置采樣時的量化位數(shù) */
27 arg = SIZE;
28 status = ioctl（fd， SOUND_PCM_WRITE_BITS， &arg）;
29 if （status == - 1）
30 perror（“SOUND_PCM_WRITE_BITS ioctl failed”）;
31 if （arg ！= SIZE）
32 perror（“unable to set sample size”）;
33 /* 設置采樣時的通道數(shù)目 */
34 arg = CHANNELS;
35 status = ioctl（fd， SOUND_PCM_WRITE_CHANNELS， &arg）;
36 if （status == - 1）
37 perror（“SOUND_PCM_WRITE_CHANNELS ioctl failed”）;
38 if （arg ！= CHANNELS）
39 perror（“unable to set number of channels”）;
40 /* 設置采樣率 */
41 arg = RATE;
42 status = ioctl（fd， SOUND_PCM_WRITE_RATE， &arg）;
43 if （status == - 1）
44 perror（“SOUND_PCM_WRITE_WRITE ioctl failed”）;
45 /* 循環(huán)，直到按下Control-C */
46 while （1）
47 {
48 printf（“Say something： ”）;
49 status = read（fd， buf， sizeof（buf））; /* 錄音 */
50 if （status ！= sizeof（buf））
51 perror（“read wrong number of bytes”）;
52 printf（“You said： ”）;
53 status = write（fd， buf， sizeof（buf））; /* 放音 */
54 if （status ！= sizeof（buf））
55 perror（“wrote wrong number of bytes”）;
56 /* 在繼續(xù)錄音前等待放音結(jié)束 */
57 status = ioctl（fd， SOUND_PCM_SYNC， 0）;
58 if （status == - 1）
59 perror（“SOUND_PCM_SYNC ioctl failed”）;
60 }
61 }
tms320c6000系列dsp編程工具與指南
1. Why process signals digitally？
（1）模擬電路由模擬組件構(gòu)成：電阻、電容及電感等，這些組件隨著電壓、溫度或機械結(jié)構(gòu)的改變會動態(tài)影響到模擬電路的效果；
（2）數(shù)字電路具有好的噪聲抑制能力，少的開發(fā)時間和功耗
雖然數(shù)字電路有那么多優(yōu)點，在有些情況下還必須使用模擬電路：非常高頻的信號（》100MHz）。原因有2點：（1）ADC轉(zhuǎn)換的限制；（2）使用數(shù)字電路很難實時處理非常高頻的信號。
2. Why use DSP？
DSP是Digital Siginal Processor的簡稱。
（1）相對于PC等上的高端處理器，具有更低的功耗
（2）相對于PC等上的高端處理器，具有更低的價格
因此，在考慮價格、機械尺寸、低功耗以及“高頻”處理時使用DSP是較好的選擇。
相對于嵌入式ARM而言，DSP在信號處理上具有更大的優(yōu)勢，ARM偏向于控制。
在大部分的DSP算法中，乘積和（sum of product， SOP）是最基本的單元。
DSP對乘法和加法做了優(yōu)化，乘法與加法在DSP上一般在一個指令周期內(nèi)完成，這也是為什么DSP適用于做信號處理的原因。
4. Choose a DSP
通過數(shù)據(jù)手冊，列表比較兩者參數(shù)，比如
浮點DSP與定點DSP的使用場合對比：
浮點DSP一般用于高精度、寬的動態(tài)范圍、高信噪比，一般比較容易使用。定點DSP具有更低的功耗，更便宜，相對尺寸更小。
ASIC聽起來更高端，但使用場合較少，主要因為ASIC開發(fā)周期長（至少1年左右），靈活性差（一旦生成流片則不可更改），耗資大。除非自己經(jīng)常使用的模塊做成流片重用，在產(chǎn)品開發(fā)中一般不使用ASIC。
6. TMS320系列DSP
TI C6000系列主要分為C64x，C62x，C67x三個子系列，C62x與C64x都是定點DSP，C67系列為浮點DSP。
結(jié)語
關(guān)于tms320c6000的相關(guān)介紹就到這了，如有不足之處歡迎指正。
工商網(wǎng)監(jiān)
評論