计算机控制技术的目录
第1章 计算机控制系统概述 1 1.1 计算机控制系统的一般概念 1 1.2 计算机控制系统的组成 3 1.2.1 计算机控制系统硬件 3 1.2.2 计算机控制系统软件 4 1.2.3 计算机控制系统通信网络 5 1.3 计算机控制系统的分类 8 1.3.1 操作指导控制系统 8 1.3.2 直接数字控制系统 9 1.3.3 监督计算机控制系统 9 1.3.4 集散控制系统 10 1.3.5 现场总线控制系统 11 1.3.6 计算机集成制造系统 12 1.3.7 物联网控制系统 12 1.4 计算机控制系统的控制规律 13 1.5 关于MATLAB工具软件 14 习题1 17第2章 工业控制计算机 18 2.1 控制计算机的主要类型 18 2.2 IPC工控机的组成与特点 21 2.2.1 IPC工控机的硬件组成 21 2.2.2 IPC工控机的软件组成 22 2.2.3 IPC工控机的特点 23 2.2.4 IPC工控机的发展方向 25 2.3 IPC总线结构 26 2.3.1 总线概述 26 2.3.2 内部总线 26 2.3.3 外部总线 29 2.4 MODBUS通信协议 33 2.4.1 概述 33 2.4.2 两种传输方式 34 2.4.3 MODBUS消息帧 34 2.4.4 错误检测方法 34 2.4.5 MODBUS的编程方法 35 习题2 36第3章 过程输入/输出通道 37 3.1 概述 37 3.2 模拟量输入通道 39 3.2.1 信号处理电路 40 3.2.2 多路模拟开关 40 3.2.3 前置放大器 42 3.2.4 采样保持器 44 3.2.5 A/D转换器 45 3.3 模拟量输出通道 57 3.3.1 多路模拟量输出通道的结构形式 57 3.3.2 D/A转换器 58 3.3.3 DAC输出方式 66 3.3.4 D/A转换通道的设计 69 3.4 数字量输入通道 71 3.5 数字量输出通道 73 3.6 抗干扰技术 76 3.6.1 干扰的来源与传播途径 76 3.6.2 硬件抗干扰措施 79 习题3 87第4章 数字程序控制技术 88 4.1 数字程序控制基础 88 4.1.1 数字程序控制原理 88 4.1.2 数字程序控制方式 89 4.1.3 开环数字程序控制 89 4.2 逐点比较法插补原理 90 4.2.1 逐点比较法直线插补 90 4.2.2 逐点比较法圆弧插补 93 4.3 步进电动机控制技术 97 4.3.1 步进电动机的工作原理 97 4.3.2 步进电动机的工作方式 98 4.3.3 步进电动机的脉冲分配程序 99 4.3.4 步进电动机的速度控制程序 101 习题4 103第5章 计算机控制系统的数学模型 104 5.1 计算机控制系统数学模型的建立 104 5.2 计算机控制系统的时域模型 105 5.2.1 线性常系数微分方程 106 5.2.2 线性常系数差分方程 107 5.3 计算机控制系统的频域模型 108 5.3.1 Z变换理论 108 5.3.2 连续时间系统的传递函数 111 5.3.3 离散时间系统的传递函数 113 5.4 计算机控制系统的状态空间模型 117 5.4.1 基本概念 117 5.4.2 状态空间表达式 118 5.4.3 传递矩阵 120 习题5 122第6章 数字控制器的连续化设计 124 6.1 数字控制器的连续化设计步骤 125 6.2 数字PID控制器的设计 128 6.2.1 PID三量的控制作用 128 6.2.2 PID控制规律的数字化实现算法 131 6.2.3 MATLAB仿真确认被控对象参数 132 6.2.4 数字PID控制算法的改进 134 6.3 数字PID控制器参数整定 138 习题6 145第7章 数字控制器的离散化设计 146 7.1 数字控制器的离散化设计步骤 146 7.2 最少拍随动系统的设计 147 7.3 最少拍无纹波随动系统的设计 155 7.4 大林算法 159 7.4.1 大林算法的基本形式 159 7.4.2 振铃现象及其消除方法 160 7.4.3 大林算法的设计步骤 162 7.4.4 用MATLAB仿真被控过程 163 习题7 167第8章 计算机控制系统的应用软件 168 8.1 计算机控制系统软件概述 168 8.1.1 软件的含义 168 8.1.2 软件的特点 168 8.1.3 软件的分类 169 8.1.4 软件设计的一般过程 169 8.1.5 软件设计的一般方法 169 8.2 计算机控制系统的应用软件 171 8.2.1 控制系统的输入/输出软件 171 8.2.2 数字控制算法的计算机实现 172 8.2.3 控制系统的监控组态软件 175 8.3 计算机控制系统的数据处理技术 178 8.3.1 软件抗干扰技术 178 8.3.2 系统误差的校正 186 8.3.3 非线性处理 188 8.3.4 标度变换 190 8.3.5 越限报警 193 8.4 输入/输出数字量的软件抗干扰技术 194 习题8 194第9章 计算机控制系统设计 195 9.1 控制系统设计的原则与步骤 195 9.1.1 设计原则 195 9.1.2 系统设计的步骤 195 9.2 系统的工程设计和实现 198 9.2.1 系统总体方案设计 198 9.2.2 硬件的工程设计和实现 198 9.2.3 软件的工程设计和实现 200 9.2.4 系统的调试与运行 201 9.3 某新型建材厂全自动预加水控制系统设计 201 9.3.1 工程概述 201 9.3.2 系统总体方案设计 202 9.3.3 硬件设计 203 9.3.4 软件设计 204 9.3.5 运行调试 206 9.4 基于单片机的智能车模型设计 207 9.4.1 系统概述与总体方案的设计 207 9.4.2 硬件设计 208 9.4.3 软件设计 210 9.4.4 系统调试 213 9.5 基于DSP2812的离网型智能光伏逆变器 214 9.5.1 工程概述 214 9.5.2 系统总体方案设计 215 9.5.3 硬件设计 215 9.5.4 软件设计 218 9.5.5 系统调试 220 习题9 221第10章 计算机控制网络技术 222 10.1 工业控制网络概述 223 10.1.1 网络拓扑结构 223 10.1.2 介质访问控制技术 225 10.1.3 差错控制 227 10.2 网络通信协议 227 10.2.1 OSI参考模型 228 10.2.2 IEEE 802标准 229 10.2.3 工业以太网 231 10.3 分布式控制系统 233 10.3.1 概述 233 10.3.2 分布式控制系统特点 233 10.3.3 分布式控制系统的功能层次结构 234 10.4 现场总线控制系统 236 10.4.1 现场总线的特征 236 10.4.2 OSI参考模型与现场总线通信模型 237 10.4.3 基金会现场总线 238 10.4.4 局部操作网络 239 10.4.5 过程现场总线 239 10.4.6 控制器局域网络 242 10.4.7 可寻址远程传感器数据通路 243 10.5 物联网技术 243 10.5.1 物联网定义 244 10.5.2 物联网的总体架构、特点 244 10.5.3 物联网的关键技术 246 10.5.4 物联网智能家居系统的设计 257 习题10 259参考文献 260
Altium Designer原理图与PCB设计及仿真的目录
第1章 操作基础 11.1 Altium Designer 10.0简介 11.1.1 Altium Designer 发展历史 21.1.2 Altium Designer 10.0新特性 21.2 Altium Designer的组成 31.2.1 原理图设计系统 31.2.2 电路原理图仿真系统 31.2.3 PCB设计系统 41.2.4 可编程逻辑器件设计系统 51.3 Altium Designer 10.0的安装和启动 51.3.1 Altium Designer 10.0运行的系统需求 51.3.2 安装过程与启动 61.4 Altium Designer操作环境 111.4.1 工作环境 111.4.2 工作面板管理 121.4.3 窗口管理 151.4.4 基本参数设置 181.5 Altium Designer电路设计的基本流程 211.5.1 文件系统 211.5.2 绘制原理图 231.5.3 绘制PCB图 26第2章 原理图开发环境 292.1 Altium Designer原理图编辑环境 292.1.1 电路原理图的设计步骤 292.1.2 创建新的原理图设计文档 302.1.3 打开已有的原理图设计文档 312.1.4 原理图的保存 312.1.5 工程的管理 322.2 原理图编辑系统 332.2.1 编辑器环境 332.2.2 视图的操作 352.3 原理图图纸设置 382.3.1 【图纸选项】选项卡参数设置 382.3.2 【设计信息】选项卡参数设置 402.3.3 【单位】选项卡参数设置 412.4 电路图首选项设定 422.4.1 【General】通用设定 432.4.2 【Graphical Editing】图形编辑设定 482.4.3 【Mouse Wheel Configuration】鼠标滚轮设定 532.4.4 【Compiler】编译器设定 542.4.5 【Auto Focus】自动对焦设定 552.4.6 【Library AutoZoom】元件库自动缩放设定 572.4.7 【Grids】网格设定 572.4.8 【Break Wire】切线设定 592.4.9 【Default Units】默认单位设定 602.4.10 【Default Primitives】默认图件参数设定 612.4.11 【Orcad】设定 62第3章 绘制电路原理图 643.1 元件库操作 643.1.1 元件库的加载与卸载 653.1.2 查找元器件 693.2 元器件操作 733.2.1 放置元器件 743.2.2 编辑元件属性 773.2.3 元件的选择 823.2.4 元件剪切板操作 853.2.5 撤消与重做 873.2.6 元件的移动与旋转 873.2.7 元件的排列 913.3 电气连接 943.3.1 绘制导线 943.3.2 导线的属性与编辑 953.3.3 放置节点 983.3.4 绘制总线 983.3.5 放置网络标号 1013.3.6 放置电源和接地 1023.4 放置非电气对象 1033.4.1 绘制图形 1043.4.2 放置字符串 1133.4.3 放置文本框 1143.4.4 放置注释 1163.5 放置指示符 1173.5.1 放置忽略错误规则检查 1173.5.2 放置编译屏蔽 1183.5.3 放置PCB布局 119第4章 原理图设计进阶 1214.1 原理图的全局编辑 1214.1.1 元件的标注 1224.1.2 元件属性的全局编辑 1284.1.3 字符串的全局编辑 1314.2 模板的应用 1324.2.1 设计模板文件 1324.2.2 调用模板文件 1334.2.3 更新模板 1354.2.4 删除模板 1354.3 多电路原理图的连接 1364.3.1 认识Off Sheet Connector图纸连接器 1364.3.2 多电路原理图的绘制 1374.3.3 多电路原理图的查看 1394.4 层次式电路原理图设计 1404.4.1 层次式电路图的结构 1404.4.2 图纸符号及其入口及端口的操作 1414.4.3 自上而下的电路原理图设计 1454.4.4 自下而上的电路原理图设计 1474.4.5 层次结构设置 1494.4.6 层次原理图之间的切换 1504.5 编译与查错 1524.5.1 错误报告设定 1524.5.2 连接矩阵设定 1544.5.3 编译工程 1544.6 生成各种报表 1554.6.1 生成网络表 1564.6.2 生成元件表 1604.6.3 生成简单元件表 1624.6.4 生成元件交叉引用报表 1644.6.5 生成层次设计报表 1654.6.6 生成单引脚网络报表 1664.6.7 生成端口交叉引用报表 1664.7 打印输出 1674.7.1 打印电路图 1674.7.2 输出PDF文档 170第5章 PCB设计环境 1735.1 Altium Designer PCB编辑器环境 1735.1.1 PCB设计步骤 1735.1.2 创建新的PCB设计文档 1745.1.3 打开已有的PCB设计文档 1755.1.4 PCB编辑器界面 1755.1.5 PCB设计面板 1775.1.6 PCB观察器 1785.2 PCB编辑器环境参数设置 1805.2.1 认识PCB的层 1815.2.2 PCB层的显示与颜色 1815.2.3 图件的显示与隐藏设定 1845.2.4 电路板参数设置 1845.3 PCB设计的基本常识 1855.3.1 电路板组成 1865.3.2 元件(Component) 1865.3.3 焊盘(Pad)与过孔(Via) 1895.3.4 铜膜走线(Track) 1925.4 PCB编辑器首选项设置 1945.4.1 【General】常规参数设置 1955.4.2 【Display】显示参数设置 1965.4.3 【Board Insight Display】板观察器显示参数设置 1985.4.4 【Board Insight Modes】板观察器模式参数设置 2005.4.5 【Board Insight Lens】板观察器透镜参数设置 2015.4.6 【Interactive Routing】交互式布线参数设置 2035.4.7 【True Type Fonts】字体参数设置 2055.4.8 【Mouse Wheel Configuration】鼠标滚轮参数设置 2055.4.9 【Defaults】默认参数设置 2065.4.10 【PCB Legacy 3D】PCB三维模型设置 2075.4.11 【Reports】报告参数设置 2075.4.12 【Layer Colors】层颜色设置 2085.5 PCB设计的基本规则 2095.5.1 Electrical设计规则 2095.5.2 Routing设计规则 2145.5.3 SMT设计规则 2235.5.4 Mask设计规则 2255.5.5 Plane设计规则 2265.5.6 Testpoint设计规则 2295.5.7 Manufacturing设计规则 2305.5.8 High Speed设计规则 2335.5.9 Placement设计规则 2385.5.10 Signal Integrity设计规则 2415.5.11 设计规则向导 244第6章 绘制PCB 2486.1 载入网络表 2486.2 元件布局 2516.2.1 元件布局的基本规则 2516.2.2 自动布局 2526.2.3 自动推挤布局 2546.3 系统布线 2566.3.1 自动布线 2566.3.2 等长布线 2656.3.3 实时阻抗布线 2696.3.4 多线轨布线 2726.3.5 交互式差分对布线 2736.3.6 交互式布线 2806.3.7 智能交互式布线 2826.4 走线的调整 2836.4.1 手工调整布线 2836.4.2 电源和地线的加粗 2856.4.3 敷铜 2866.4.4 调整文字标注 2886.5 规则校验 2916.5.1 DRC设置 2926.5.2 常规DRC校验 2936.5.3 设计规则校验报告 2956.5.4 单项DRC校验 2986.6 补泪滴、包地 2996.6.1 补泪滴 2996.6.2 包地 300第7章 PCB设计高级进阶 3027.1 PCB层集合管理 3027.1.1 快速切换可视层 3037.1.2 自定义层集合 3067.1.3 设置自定义层集合 3067.1.4 调用层集合 3077.1.5 设置层集合快捷键 3077.1.6 反转显示电路板 3087.1.7 导出/导入层集合设置文件 3097.2 内电层与内电层分割 3107.2.1 内电层 3107.2.2 连接方式设置 3127.2.3 内电层分割 3157.3 PCB电路图文件的打印与保存 3167.3.1 打印页面设置 3167.3.2 打印层面设置 3187.3.3 打印机设置 3207.3.4 打印预览 3217.4 PCB各种报表的生成 3227.4.1 生成电路板信息表 3237.4.2 生成网络状态报表 3307.4.3 生成设计层次报表 3347.4.4 生成元器件报表 3357.4.5 产生元器件交差参考表 3387.4.6 生成其他报表 3387.5 智能PDF生成向导 3417.6 对象分类管理器 3457.7 撤消布线 3477.8 交互定位与交互选择 3477.8.1 交互定位 3477.8.2 交互选择 348第8章 元器件库操作 3498.1 元件库介绍 3508.1.1 元件库的格式 3508.1.2 元件库标准 3508.1.3 元件库操作的基本步骤 3518.2 Altium Designer的元件库原理图编辑环境 3518.2.1 新建与打开元器件原理图库文件 3518.2.2 熟悉元器件原理图库编辑环境 3538.2.3 集成库的浏览 3608.3 创建DSP原理图模型 3618.3.1 创建一个新元件 3618.3.2 绘制元件的符号轮廓 3628.3.3 放置元件引脚 3628.3.4 元件属性编辑 3648.3.5 元件设计规则检查 3668.3.6 生成元件报表 3678.4 Altium Designer的PCB封装库编辑环境 3688.4.1 新建与打开元器件PCB封装库文件 3688.4.2 熟悉元件PCB封装模型编辑环境 3688.5 创建元件的PCB封装模型 3708.5.1 利用IPC元件封装向导绘制DSP封装 3708.5.2 利用元件封装向导绘制封装模型 3788.5.3 手工绘制元件封装模型 3828.5.4 元件设计规则检查 3858.6 集成元件库的操作 3868.6.1 编译集成元件库 3868.6.2 生成原理图模型元件库报表 3878.6.3 生成PCB封装元件库报表 3888.7 模型管理器 3898.8 创建一个多子件的原理图元件 3938.9 从其他库中添加元件 3968.10 STEP格式3D文件的导入与导出 3978.11 库分割器 3988.12 Protel 99 SE 元件库的导入与导出 4028.12.1 Protel 99SE元件库的导入 4028.12.2 Protel 99元件库的导出 402第9章 仿真 4059.1 电路仿真的基本概念 4069.2 电路仿真步骤 4069.3 元器件的仿真模式及参数 4079.3.1 常用元器件的仿真模型及参数 4079.3.2 元器件的仿真参数设置 4089.3.3 特殊仿真元器件的参数设置 4099.3.4 仿真数学函数的放置及参数设置 4119.4 电源及仿真激励源 4129.4.1 电源 4129.4.2 仿真激励源 4139.4.3 放置仿真激励源 4179.5 仿真形式 4189.5.1 通用参数设置 4199.5.2 各种仿真模式 4219.5.3 工作点分析(Operating Point Analysis) 4219.5.4 瞬态特性分析和傅里叶分析(Transient/Fourier Analysis) 4229.5.5 直流传输特性分析(DC Sweep Analysis) 4239.5.6 交流小信号分析(AC Small Signal Analysis) 4249.5.7 噪声分析(Noise Analysis) 4259.5.8 零—极点分析(Pole-Zero Analysis) 4269.5.9 传递函数分析(Transfer Function Analysis) 4279.5.10 温度扫描(Temperature Sweep) 4279.5.11 参数扫描(Parameter Sweep) 4289.5.12 蒙特卡罗分析(Monte Carlo Analysis) 4299.6 仿真波形管理 430第10章 设计实例1:网络通信模块电路设计 43110.1 实例简介 43110.2 新建工程 43210.3 元件的制作 43210.3.1 制作ENC28j60芯片的封装 43210.3.2 制作HR911105模块的封装 43510.4 绘制电路原理图 43610.4.1 系统供电电路 43610.4.2 ENC28j60通信电路 43710.4.3 HR911105网络接口电路 43810.5 电路原理图的后续操作 43810.5.1 元件的标注 43810.5.2 更改元器件的PCB封装 43910.5.3 原理图的编译与查错 44110.5.4 生成元器件报表 44110.5.5 生成网络报表 44110.6 绘制PCB 44310.6.1 规划PCB 44310.6.2 装入网络表和元件封装 44410.6.3 元件的布局 44610.6.4 自动布线 44710.6.5 手工修改布线 44910.7 PCB设计的后续操作 44910.7.1 重新定义电路板形状 45010.7.2 覆铜 45110.7.3 字符串信息整理 45210.7.4 DRC检查 45310.7.5 打印电路图 45310.7.6 打印PDF文档 455第11章 设计实例2:MP3播放器硬件电路设计 45811.1 实例简介 45811.2 新建工程 45911.3 载入元件库 45911.4 绘制电路原理图 46011.4.1 Mega16L单片机控制系统 46111.4.2 USB电源供电系统 46111.4.3 RS-232串口通信系统 46211.4.4 STA013音频解码器系统 46311.4.5 DAC模拟信号转换系统 46311.4.6 人机交互系统 46311.5 原理图的后续操作 46411.5.1 元件的标注 46411.5.2 原理图的编译与查错 46511.5.3 生成元器件报表 46611.5.4 生成网络报表 46711.6 绘制PCB 46811.6.1 PCB板框设置 46811.6.2 装入网络表和元件封装 46911.6.3 元件的布局 47111.6.4 手动布线 47211.7 PCB设计的后续操作 47411.7.1 添加机械固定孔 47411.7.2 重新定义电路板形状 47511.7.3 大面积覆铜 47611.7.4 字符串信息的整理 47811.7.5 DRC检查 47911.7.6 PCB文件格式的转化 47911.7.7 PDF文档输出 480
数字信号处理原理与应用书求大神帮助
同步是通信系统中一个重要的问题。在数字通信中,除了获取相干载波的载波同步外,位同步的提取是更为重要的一个环节。因为只有确定了每一个码元的起始时刻,才能对数字信息作出正确的判决。利用全数字锁相环可直接从接收到的单极性不归零码中提取位同步信号。 一般的位同步电路大多采用标准逻辑器件按传统数字系统设计方法构成,具有功耗大,可靠性低的缺点。用FPGA设计电路具有很高的灵活性和可靠性,可以提高集成度和设计速度,增强系统的整体性能。本文给出了一种基于FPGA的数字锁相环位同步提取电路。 数字锁相环位同步提取电路的原理 数字锁相环位同步提取电路框图如图l所示。 本地时钟产生两路相位相差π的脉冲,其频率为fO=mRb,Rb为输入单极性不归零码的速率。输入信码的正、负跳变经过过零检测电路后变成了窄脉冲序列,它含有信码中的位同步信息,该位同步窄脉冲序列与分频器输出脉冲进行鉴相,分频比为m。若分频后的脉冲相位超前于窄脉冲序列,则在"1"端有输出,并通过控制器将加到分频器的脉冲序列扣除一个脉冲,使分频后的脉冲相位退后;若分频后的脉冲相位滞后窄脉冲序列,则在"2"端有输出,并通过控制器将加到分频器的脉冲序列附加一个脉冲,使分频后的脉冲相位提前。直到鉴相器的"1"、"2"端无输出,环路锁定。 基于FPGA的锁相环位同步提取电路 该电路如图2所示,它由双相高频时钟源、过零检测电路、鉴相器、控制器和分频器组成。 双相高频时钟源 该电路由D触发器组成的二分频器和两个与门组成,它将FPGA的高频时钟信号clk_xm变换成两路相位相反的时钟信号,由e、f输出,然后送给控制电路的常开门G3和常闭门G4。其中f路信号还作为控制器中的D1和D2,触发器的时钟信号。实际系统中,FPGA的高频时钟频率为32.768MHz,e、f两路信号频率为32.768/2=16.384MHz。 过零检测电路 该电路见图2中gljc部分,它由D触发器和异或门组成。过零检测的输出脉冲codeout的宽度应略大于f路信号一个周期,但为了减少锁相环的稳态误差,该输出脉冲不宜过宽。实际系统中,过零检测电路的时钟信号clkin由FPGA的高频时钟四分频得来,这样输出的脉冲宽度约是f路信号的两个周期。 鉴相器 该电路由两个与门组成,分别是超前门G1和滞后门G2。过零检测电路的输出信号b与位定时信号clkout一起进入鉴相器,若clkout超前b,则滞后门G2被封锁,输出为0,超前门G1的输出端有窄脉冲输出;若clkout滞后b,则超前门G1被封锁,输出为0,滞后门G2的输出端有窄脉冲输出。 分频器 该电路对应于图2中div64部分。输入的信号频率是256KHz,e、f两路信号的频率均为16.384MHz,故该电路完成16384/256=64的分频功能。当控制电路无超前或滞后控制脉冲输出时,D1的Q端为0,D2的Q端也为0,常开门G3处于打开状态,常闭门G4处于关闭状态,e路信号通过常开门G3、异或门G5到达64分频器的输入端,经分频后产生稳定的位定时信号。 控制器 分频器输出的位定时信号clkout与过零检测脉冲b进行相位比较。当位定时信号clkout超前于b时,超前门G1有正脉冲输出。在触发脉冲f的上升沿,D1触发器的Q端由低变高,经过非门后,使常开门G3关闭一个时钟周期,将e路脉冲扣除一个,使clkout相位向滞后方向变化一个时钟周期。 当位定时信号clkout滞后于b时,滞后门G2有正脉冲输出。在触发脉冲f的上升沿,D2触发器的Q端由低变高,使常闭门G4打开一个时钟周期,在分频器输入端添加一个脉冲。 实际结果 以上是全数字锁相环的电路工作原理,全部电路在A1tera的EPlK30TCl44-l芯片上实现。该芯片的工作频率选为32.768MHz,也作为位同步提取电路的本地高频时钟,另外,该时钟信号四分频后还作为过零检测电路的时钟。输入的单极性不归零码的码元速率为256kb/s。从输入信码中提取的位同步信号如图3所示,从波形上看,该全数字锁相环位同步提取电路能很好地从输入的信码中提取位同步信号
DSP芯片和DSP技术的问题
你说的是其中的一部分知识,是DSP处理的信息的原理。
要向学习DSP的硬件开发,还要学习微机原理,由单片机系统的设计经验最好。
还有就是DSP的开发环境,也就是CCS,要掌握常用的编程语言,有汇编语言和C语言的编程经验最好.
首先要了解DSP的特点。
数字信号处理相对于模拟信号处理有很大的优越性,表现在精度高、灵活性大、可靠性好、易于大规模集成等方面。随着人们对实时信号处理要求的不断提高和大规模集成电路技术的迅速发展,数字信号处理技术也发生着日新月异的变革。实时数字信号处理技术的核心和标志是数字信号处理器。自第一个微处理器问世以来,微处理器技术水平得到了十分迅速的提高,而快速傅立叶交换等实用算法的提出促进了专门实现数字信号处理的一类微处理器的分化和发展。数字信号处理有别于普通的科学计算与分析,它强调运算处理的实时性,因此DSP除了具备普通微处理器所强调的高速运算和控制功能外,针对实时数字信号处理,在处理器结构、指令系统、指令流程上具有许多新的特征,其特点如下:
(1) 算术单元
具有硬件乘法器和多功能运算单元,硬件乘法器可以在单个指令周期内完成乘法操作,这是DSP区别于通用的微处理器的一个重要标志。多功能运算单元可以完成加减、逻辑、移位、数据传送等操作。新一代的DSP内部甚至还包含多个并行的运算单元。以提高其处理能力。
针对滤波、相关、矩阵运算等需要大量乘和累加运算的特点,DSP的算术单元的乘法器和加法器,可以在一个时钟周期内完成相乘、累加两个运算。近年出现的某些DSP如ADSP2106X、DSP96000系列DSP可以同时进行乘、加、减运算,大大加快了FFT的蝶形运算速度。
(2) 总线结构
传统的通用处理器采用统一的程序和数据空间、共享的程序和数据总线结构,即所谓的冯•诺依曼结构。DSP普遍采用了数据总线和程序总线分离的哈佛结构或者改进的哈佛结构,极大的提高了指令执行速度。片内的多套总线可以同时进行取指令和多个数据存取操作,许多DSP片内嵌有DMA控制器,配合片内多总线结构,使数据块传送速度大大提高。
如TI公司的C6000系列的DSP采用改进的哈佛结构,内部有一套256位宽度的程序总线、两套32位的数据总线和一套32位的DMA总线。ADI公司的SHARC系列DSP采用超级哈佛结构(Super Harvared Architecture Computer),内部集成了三套总线,即程序存储器总线、数据存储器总线和输入输出总线。
(3) 专用寻址单元
DSP面向数据密集型应用,伴随着频繁的数据访问,数据地址的计算也需要大量时间。DSP内部配置了专用的寻址单元,用于地址的修改和更新,它们可以在寻址访问前或访问后自动修改内容,以指向下一个要访问的地址。地址的修改和更新与算术单元并行工作,不需要额外的时间。
DSP的地址产生器支持直接寻址、间接寻址操作,大部分DSP还支持位反转寻址(用于FFT算法)和循环寻址(用于数字滤波算法)。
(4) 片内存储器
针对数字信号处理的数据密集运算的需要,DSP对程序和数据访问的时间要求很高,为了减小指令和数据的传送时间,许多DSP内部集成了高速程序存储器和数据存储器,以提高程序和数据的访问存储器的速度。
如TI公司的C6000系列的DSP内部集成有1M~7M位的程序和数据RAM;ADI公司的SHARC系列DSP内部集成有0.5M~2M位的程序和数据RAM,Tiger SHARC系列DSP内部集成有6M位的程序和数据RAM。
(5) 流水处理技术
DSP大多采用流水技术,即将一条指令的执行过程分解成取指、译码、取数、执行等若干个阶段,每个阶段称为一级流水。每条指令都由片内多个功能单元分别完成取指、译码、取数、执行等操作,从而在不提高时钟频率的条件下减少了每条指令的执行时间。
(6) DSP与其它处理器的差别
数字信号处理器(DSP)、通用微处理器(MPU)、微控制器(MCU)三者的区别在于:DSP面向高性能、 重复性、数值运算密集型的实时处理;MPU大量应用于计算机;MCU则适用于以控制为主的处理过程。
DSP的运算速度比其它处理器要高得多,以FFT、相关为例,高性能DSP不仅处理速度是MPU的 4~10倍,而且可以连续不断地完成数据的实时输入/输出。DSP结构相对单一,普遍采用汇编语言编程,其任务完成时间的可预测性相对于结构和指令复杂(超标量指令)、严重依赖于编译系统的MPU强得多。以一个FIR滤波器实现为例,每输入一个数据,对应每阶滤波器系数需要一次乘、一次加、一次取指、二次取数,还需要专门的数据移动操作,DSP可以单周期完成乘加并行操作以及3~4次数据存取操作,而普通MPU完成同样的操作至少需要4个指令周期。因此,在相同的指令周期和片内指令缓存条件下,DSP的运算送到可以超过MPU运算速度的4倍以上。
正是基于 DSP的这些优势,在新推出的高性能通用微处理器(如Pentium、Power PC 604e等)片内已经融入了 DSP的功能,而以这种通用微处理器构成的计算机在网络通信、语音图像处理、实时数据分析等方面的效率大大提高。
应用题。找规律。。。。。
第一题: 3+2=5
六年级学生有:2/(3/5-4/7)=70人
解题思路:
原来六年级参加比赛的人数占全年级人数的4/7
后来又有两个学生参加比赛,这是参赛学生与没参赛学生的人数比是3:2,则此时六年级参加比赛的人数占全年级人数的3/(3+2)=3/5
两次对比:相差人数2人,相差全年级人数的3/5-4/7
所以六年级学生有:2/(3/5-4/7)
(2) 1、8、27、(64)、125、(216) 解答: 1^3=1 2^3=8 等等
5、12、19、(26)、33、(39) 解答: 每个相差6
3、6、9、15、(24)、39、(63)、102
解答:前两项相加等于第三项 如3+6=9 6+9=15 15+9=24 等等