數字信號處理器（Digital Signal Processor，DSP）以高速數字信號處理為目標進行芯片設計，采用改進的哈佛結構、內部具有硬件乘法器、應用流水線技術、具有良好的并行性和專門用于數字信號處理的指令等特點。DSP芯片以其強大的運算能力在通信、電子、圖像處理等各個領域得到了廣泛的應用。

通用DSP芯片代表性的產品主要有TI公司的TMS320系列、AD公司ADSP21xx系列、Motorola公司的DSP56xx系列和DSP96xx系列等單片器件，其中占市場份額最大的是美國德州儀器（TI）公司。TI的定點16位TMS320C54x/54xx系列DSP芯片以其優良的性能價格比得到了廣泛使用。本書對TMS320C54x/54xx DSP的原理及應用進行了介紹。

全書共8章，可以分為3個部分。

第一部分包括第1章～第4章，介紹TMS320C54x/54xx系列DSP的硬件結構、工作原理、數據尋址方式以及指令系統。使讀者初步了解芯片的硬件組成、結構特點及其指令系統。

第二部分包括第5章～第7章，介紹DSP應用程序的設計與開發。第5章詳細介紹了基于匯編語言和C/C++高級語言程序設計的方法，包括匯編器和鏈接器對段的處理、常用匯編偽指令、鏈接器命令文件的編寫與使用、匯編語言程序編寫方法、TMS320C54x C語言編程以及用C語言和匯編語言混合編程。第6章介紹了美國德州儀器公司推出的CCS（Code Composer Studio）集成開發環境，主要內容包括CCS系統安裝與設置、CCS菜單和工具欄、CCS中的編譯器和鏈接器有關選項設置，最后通過具體實例介紹了CCS的基本操作與使用方法。在第5章介紹匯編語言程序設計和第6章CCS集成開發環境的基礎上，第7章首先介紹了與程序流程控制有關的內容，然后用具體實例介紹了匯編語言程序設計的方法，以及在CCS環境下使用Simulator（軟件模擬器）進行程序調試的基本方法，最后介紹了數字信號處理中廣泛使用的FIR濾波器、IIR濾波器及FFT算法在定點C54x上的實現方法和實例程序。只要使用者安裝了CCS5000系統軟件，在沒有DSP目標板的情況下，可以使用Simulator模擬DSP程序的運行。第7章以實例的方式循序漸進地幫助讀者進一步熟悉DSP的指令系統、CCS環境下匯編語言應用程序的設計和調試方法。實例中給出了工作原理、完整的源程序及上機匯編、鏈接、調試過程，初學者可以按照書中給出的步驟動手操作，進行實戰練習。

第三部分包括第8章，介紹了TMS320C54x/54xx系列DSP片內外設及其應用，內容包括定時器、時鐘發生器、多通道緩沖串口（McBSP）、主機并口（HPI）工作原理以及外部總線操作，重點討論了定時器、多通道緩沖串口（McBSP）工作原理，并給出了具體應用實例。

目前，高校開設這門課程一般安排40學時左右，僅僅靠課堂教學，學生是難以掌握的。不少初學者感到學習困難，自己看書看不懂或看了書仍不知如何去做題。本書是一本學習DSP的入門教材，針對初學者的學習規律，將問題分散，循序漸進。同時，書中精選了大量實例，使讀者在實戰中掌握DSP的應用技術。在學習過程中，開始時不必死記每條指令，只需大概了解有哪幾類指令即可，通過后面章節的學習逐步了解、掌握指令的使用。DSP軟件開發離不開開發工具，熟悉CCS集成開發環境是進行DSP軟件開發的基礎，在學習CCS中編譯器、鏈接器的選項設置時，開始不必追究每一個選項，首先掌握常用選項設置，然后再逐步了解、掌握其他選項。深入理解掌握CCS開發環境，開發出高效的DSP軟件需要經過一定時間的學習和實踐。

作者在編寫本書的過程中得到了南京解放軍理工大學陸輝教授的大力支持和幫助，此外，劉乾、李少宇、王彬、曹珊珊、曹艷利、楊金娜、張燁、李艷麗、吳愛國、陳斌、陳譜等為本書繪制了部分插圖并完成了部分文字錄入工作，武漢凌特公司和南京恒締公司提供了部分實驗素材，在此一并表示衷心感謝。

本書中的源代碼可以從中國水利水電出版社網站下載，網址為：http://www.waterpub.com.cn/ 。

由于作者水平有限，書中不妥和疏漏之處在所難免，懇請廣大讀者批評指正。

作者E-mail：Lili@nciae.edu.cn

作者

2004年9月

序
前言
第1章 緒論 1
1.1 數字信號處理概述 1
1.1.1 數字信號處理系統的構成 1
1.1.2 數字信號處理的實現 1
1.1.3 數字信號處理的特點 2
1.2 數字信號處理器概述 3
1.2.1 DSP芯片的種類 3
1.2.2 TMS320 DSP系列 3
1.2.3 DSP芯片的主要特點 4
1.2.4 DSP芯片的應用 5
思考題 6
第2章 TMS320C54x數字信號處理器硬件結構 7
2.1 TMS320C54x的特點和硬件組成框圖 7
2.2 TMS320C54x的總線結構 9
2.3 TMS320C54x的存儲器分配 9
2.3.1 存儲器空間 9
2.3.2 程序存儲器 11
2.3.3 數據存儲器 12
2.3.4 I/O存儲器 13
2.4 中央處理單元（CPU） 14
2.5 TMS320C54x片內外設簡介 20
2.6 硬件復位操作 21
2.7 TMS320VC5402引腳及說明 22
思考題 25
第3章 TMS320C54x的數據尋址方式 26
3.1 立即尋址 26
3.2 絕對尋址 27
3.2.1 數據存儲器（dmad）尋址 27
3.2.2 程序存儲器（pmad）尋址 27
3.2.3 端口地址（PA）尋址 27
3.2.4 長立即數*（lk）尋址 28
3.3 累加器尋址 28
3.4 直接尋址 28
3.5 間接尋址 29
3.5.1 單操作數尋址 29
3.5.2 雙操作數尋址 32
3.6 存儲器映象寄存器尋址 33
3.7 堆棧尋址 33
思考題 34
第4章 TMS320C54x匯編指令系統 35
4.1 指令系統中的符號和縮寫 35
4.2 指令系統 37
4.2.1 算術運算指令 38
4.2.2 邏輯運算指令 42
4.2.3 程序控制指令 44
4.2.4 加載和存儲指令 47
第5章 TMS320C54x軟件開發 51
5.1 軟件開發過程及開發工具 51
5.2 公共目標文件格式 53
5.2.1 COFF文件的基本單元——段 53
5.2.2 匯編器對段的處理 54
5.2.3 鏈接器對段的處理 58
5.2.4 重新定位 59
5.2.5 程序裝入 60
5.2.6 COFF文件中的符號 61
5.3 常用匯編偽指令 61
5.4 鏈接器命令文件的編寫與使用 64
5.4.1 MEMORY偽指令及其使用 65
5.4.2 SECTIONS偽指令及其使用 65
5.5 匯編語言程序編寫方法 68
5.5.1 匯編語言源程序格式 68
5.5.2 匯編語言中的常數和字符串 69
5.5.3 匯編源程序中的符號 70
5.5.4 匯編源程序中的表達式 72
5.6 TMS320C54x C語言編程 74
5.6.1 存儲器模式 74
5.6.2 寄存器規則 76
5.6.3 函數調用規則 76
5.6.4 中斷處理 76
5.6.5 表達式分析 77
5.7 用C語言和匯編語言混合編程 78
5.7.1 獨立的C模塊和匯編模塊接口 78
5.7.2 從C程序中訪問匯編程序變量 80
5.7.3 在C程序中直接嵌入匯編語句 81
思考題 82
第6章 CCS集成開發環境 83
6.1 CCS系統安裝與設置 83
6.1.1 CCS系統安裝 83
6.1.2 為CCS安裝設備驅動程序 84
6.2 CCS菜單和工具欄 85
6.2.1 菜單 86
6.2.2 工具欄 92
6.3 CCS中的編譯器、匯編器和鏈接器選項設置 94
6.3.1 編譯器、匯編器選項 94
6.3.2 鏈接器選項 99
6.4 用CCS開發簡單的程序 101
6.5 在CCS中讀取數據和數據的圖形顯示 103
6.5.1 探點的設置及從PC機文件中讀取數據 104
6.5.2 靜態圖形顯示 105
6.5.3 動態圖形顯示 106
6.6 代碼執行時間分析（Profiler的使用） 107
6.6.1 函數執行時間分析 107
6.6.2 某段程序執行時間分析 108
第7章 匯編語言程序設計 109
7.1 程序流程控制 109
7.1.1 程序存儲器地址生成 109
7.1.2 條件操作 110
7.1.3 分支轉移 111
7.1.4 調用與返回 113
7.1.5 重復操作 114
7.1.6 TMS320C54x中斷系統 116
7.1.7 堆棧的使用 120
7.2 數據塊傳送 121
7.3 定點數的基本算術運算 125
7.3.1 加法、減法和乘法運算 125
7.3.2 定點除法運算 132
7.4 長字運算和并行運算 134
7.4.1 長字運算 134
7.4.2 并行運算 137
7.5 FIR濾波器的DSP實現 138
7.5.1 線性緩沖區法 139
7.5.2 循環緩沖區法 140
7.5.3 系數對稱FIR濾波器的DSP實現 146
7.6 IIR數字濾波器的DSP實現 149
7.7 FFT運算的DSP實現 154
7.7.1 基二實數FFT運算的算法 154
7.7.2 FFT運算模擬信號的產生及輸入 157
7.7.3 實序列FFT匯編源程序及鏈接命令文件 157
7.7.4 觀察信號時域波形及其頻譜 163
思考題 164
第8章 TMS320C54x片內外設及應用實例 165
8.1 定時器 165
8.2 時鐘發生器 167
8.2.1 硬件配置PLL 167
8.2.2 軟件可編程PLL 168
8.3 定時器/計數器編程舉例 170
8.4 多通道緩沖串口（McBSP） 174
8.4.1 McBSP原理框圖及信號接口 174
8.4.2 McBSP控制寄存器 176
8.4.3 時鐘和幀同步 185
8.4.4 McBSP數據的接收和發送 187
8.4.5 有關的幾個概念 187
8.5 多通道緩沖串口應用實例 191
8.5.1 TLV1572高速串行ADC與TMS320C5402接口設計 191
8.5.2 TLC5617串行DAC與TMS320C5402接口設計 195
8.5.3 語音接口芯片TLC320AD50C與TMS320C5402接口設計 200
8.6 主機接口（HPI） 210
8.6.1 HPI-8接口的結構 210
8.6.2 HPI-8控制寄存器和接口信號 211
8.6.3 HPI-8接口與主機的連接框圖 214
8.6.4 HPI的8條數據線作通用的I/O引腳 215
8.7 外部總線操作 216
8.7.1 軟件等待狀態發生器 216
8.7.2 可編程分區切換邏輯 217
8.7.3 外部總線接口定時 219
思考題 223
參考文獻 224

1. DSP原理及應用（第二版） [主編 李利]