數(shù)字信號處理器的設(shè)計研究.pdf

1、隨著芯片業(yè)的飛速發(fā)展,數(shù)字信號處理器(DSP)無論從制造工藝、體系結(jié)構(gòu)等方面都取得了巨大的發(fā)展.隨著DSP芯片性價比和開發(fā)手段的不斷提高,數(shù)字信號處理技術(shù)已經(jīng)在通訊,多媒體,信息家電等各個領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用.作為當(dāng)今一個應(yīng)用的熱點,多媒體應(yīng)用也強勁地推動著芯片業(yè)的發(fā)展.DSP以其體系結(jié)構(gòu)上的特殊性,強大的處理能力和相對較低的功耗水平,特別適合于多媒體領(lǐng)域的應(yīng)用.本文講述的是由浙江大學(xué)信息與電子工程學(xué)系SOC R&D小組開發(fā)的具有自

2、主知識產(chǎn)權(quán)的DSP處理器——MD16.該DSP核是一個16位的數(shù)據(jù)位寬和24位的指令位寬,所有的指令都是在4級流水線中完成的.MD16內(nèi)核有兩個片上存儲器(程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器),二維的數(shù)據(jù)存儲模式可以支持同時訪問兩個數(shù)據(jù),因此對實現(xiàn)FIR,ⅡR和FFT算法特別有效.最后在0.18微米CMOS標(biāo)準(zhǔn)單元庫支持下實現(xiàn),工作頻率可以達(dá)到160MHz以上.MD16的指令針對數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域而設(shè)計,具有豐富的指令尋址模式和指令操作,可進行大量的、實

3、時的數(shù)據(jù)算術(shù)運算.為了使MD16更適應(yīng)多媒體的應(yīng)用,有必要提高系統(tǒng)的并行性,所以MD16在設(shè)計中實現(xiàn)了部分并行,即可以實現(xiàn)單條指令多個操作.本文還提出了部分SIMD的概念,即通過分裂式ALU設(shè)計及相應(yīng)的指令設(shè)計,對部分操作可實現(xiàn)單條指令多操作數(shù)的運算.I/O系統(tǒng)是DSP系統(tǒng)的重要組成部分,通過MD16的總線設(shè)計,探討了多級存儲器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的分級總線以及應(yīng)用于多芯片系統(tǒng)的適應(yīng)SOC發(fā)展趨勢的片上網(wǎng)絡(luò).DMA是I/O系統(tǒng)的重要組成部分,MD

4、16的DMA控制器不僅具有一般的DMA功能,同時還具有boot功能(即通過設(shè)置可利用DMA控制器實現(xiàn)系統(tǒng)的啟動加載).通過結(jié)合MD16以及MD32的DMA控制器設(shè)計,從軟、硬件兩個方面,以系統(tǒng)的觀點提出了如何設(shè)計基于DSP系統(tǒng)的DMA控制器.對數(shù)字處理器進行測試,一方面在設(shè)計階段要考慮可測試性設(shè)計,另一方面要為測試構(gòu)建測試平臺.由于USB(Universal Serial Bus)總線具有可靠傳輸、高速、靈活、方便等特點.在MD16的測