淺析dsp技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用及其發(fā)展前景

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1、1引言???DSP即為數(shù)字信號(hào)處理器(DigitalSignalProcessing)，是在模擬信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)以后進(jìn)行高速實(shí)時(shí)處理的專用處理器。它的工作原理是將現(xiàn)實(shí)世界的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再用數(shù)學(xué)方法處理此信號(hào)，得到相應(yīng)的結(jié)果。自從數(shù)字信號(hào)處理器(DigitalSignalProcessor)問世以來，由于它具有高速、靈活、可編程、低功耗和便于接口等特點(diǎn)，已在圖形、圖像處理，語(yǔ)音、語(yǔ)言處理，通用信號(hào)處理，測(cè)量分析，通信等領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。隨著成本的降低，控制界已對(duì)此產(chǎn)生濃厚興趣，已在

2、不少場(chǎng)合得到成功應(yīng)用。DSP數(shù)字信號(hào)處理器DSP芯片采用了數(shù)據(jù)總線和程序總線分離的哈佛結(jié)構(gòu)及改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，較傳統(tǒng)處理器的馮?諾依曼結(jié)構(gòu)具有更高的指令執(zhí)行速度。其處理速度比最快的CPU快10-50倍。在當(dāng)今數(shù)字化時(shí)代背景下，DSP已成為通信、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)類電子產(chǎn)品等領(lǐng)域的基礎(chǔ)器件，被譽(yù)為信息社會(huì)革命的“旗手”。2DSP技術(shù)的發(fā)展歷程???DSP發(fā)展歷程大致分為四個(gè)階段：第一階段是70年代理論先行，第二階段是80年代產(chǎn)品普及，第三階段是90年代突飛猛進(jìn)，第四階段是21世紀(jì)再創(chuàng)輝煌。???在DSP出現(xiàn)之前

3、數(shù)字信號(hào)處理只能依靠MPU（微處理器）來完成。但MPU較低的處理速度無(wú)法滿足高速實(shí)時(shí)的要求。因此，70年代有人提出了DSP的理論和算法基礎(chǔ)。而DSP僅僅停留在教科書上，即便是研制出來的DSP系統(tǒng)也是由分立組件組成的，其應(yīng)用領(lǐng)域僅局限于軍事、航空航大部門。???隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，1982年世界上誕生了首枚DSP芯片。這種DSP器件采用微米工藝NMOS技術(shù)制作，雖功耗和尺寸稍大，但運(yùn)算速度卻比MPU快了幾十倍，尤其在語(yǔ)音合成和編碼解碼器中得到了廣泛應(yīng)用。DSP芯片的問世標(biāo)志著DSP應(yīng)用系統(tǒng)由大

4、型系統(tǒng)向小型化邁進(jìn)了一大步。隨著CMOS技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，第二代基于CMOS工藝的DSP芯片應(yīng)運(yùn)而生，其存儲(chǔ)容量和運(yùn)算速度成倍提高，成為語(yǔ)音處理、圖像硬件處理技術(shù)的基礎(chǔ)。80年代后期，第三代DSP芯片問世，運(yùn)算速度進(jìn)一步提高，其應(yīng)用于范圍逐步擴(kuò)大到通信、計(jì)算機(jī)領(lǐng)域。???90年代DSP發(fā)展最快，相繼出現(xiàn)了第四代和第五代DSP器件?，F(xiàn)在的DSP屬于第五代產(chǎn)品，它與第四代相比，系統(tǒng)集成度更高，將DSP芯核及外圍組件綜合集成在單一芯片上。這種集成度極高的DSP芯片不僅在通信、計(jì)算機(jī)領(lǐng)域大顯身手，而且逐漸滲透

5、到人們?nèi)粘ＯM(fèi)領(lǐng)域，前景十分可觀。2DSP技術(shù)在各領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用2.1通信領(lǐng)域的應(yīng)用???近年來，隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展，DSP已經(jīng)成為信號(hào)與信息處理領(lǐng)域里一門十分重要的新興學(xué)科，它代表著當(dāng)今無(wú)線系統(tǒng)的主流發(fā)展方向?，F(xiàn)在，通信領(lǐng)域中許多產(chǎn)品都與DSP密切聯(lián)系，例如，Modem、數(shù)據(jù)加密、擴(kuò)頻通信、可視電話等。而尋找DSP芯片來實(shí)現(xiàn)算法最開始的目標(biāo)是在可以接受的時(shí)間內(nèi)對(duì)算法做仿真，隨后是將波形存儲(chǔ)起來，然后再加以處理。圖1所示，給出了一個(gè)典型的DSP應(yīng)用系統(tǒng)。數(shù)字蜂窩電話是DSP最為重要的應(yīng)用領(lǐng)域。因D

6、SP具有強(qiáng)大的計(jì)算能力，使得移動(dòng)通信的蜂窩電話重新崛起，并創(chuàng)造了一批諸如GSM、CDMA等全數(shù)字蜂窩電話網(wǎng)[3]。由于采用DSP技術(shù)，蜂窩電話的更新?lián)Q代變得更為容易，只需在統(tǒng)一的硬件平臺(tái)基礎(chǔ)上，通過軟件的不斷升級(jí)生產(chǎn)各式各樣的新款手機(jī)。圖1系統(tǒng)方框圖輸入信號(hào)首先進(jìn)行帶限濾波和抽樣，然后進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字比特流。根據(jù)香農(nóng)抽樣定理，為保持信息的不丟失，抽樣頻率至少必須是輸入帶限信號(hào)最高頻率的兩倍。2.2儀器儀表領(lǐng)域的應(yīng)用???DSP已經(jīng)涉足測(cè)量?jī)x表和測(cè)試儀器行業(yè)，而且大有取代高檔單片機(jī)的

7、趨勢(shì)。使用DSP開發(fā)測(cè)量?jī)x表和測(cè)試儀器可將產(chǎn)品提升到一個(gè)嶄新的水平。新款DSP豐富的片內(nèi)資源可以大大簡(jiǎn)化儀器儀表的硬件電路，實(shí)現(xiàn)儀器儀表的SOC（SystemOnChip,即片上系統(tǒng)）設(shè)計(jì)。???儀器儀表的測(cè)量精度和速度是一項(xiàng)重要的指標(biāo)，使用DSP芯片開發(fā)產(chǎn)品可使這兩項(xiàng)指標(biāo)大大提高。以TMS320F2810為例，其高效的32位CPU內(nèi)核、優(yōu)異的12位A/D轉(zhuǎn)換器、豐富的片內(nèi)存儲(chǔ)器以及靈活的指令系統(tǒng)為我們開發(fā)快速、高精度儀器搭建了廣闊的平臺(tái)。???目前DSP正處于一個(gè)高速發(fā)展的時(shí)期，儀器儀表是DSP的一

8、個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，相信DSP的應(yīng)用會(huì)推進(jìn)儀器儀表的技術(shù)革新。2.3PC領(lǐng)域中的應(yīng)用???可編程多媒體DSP是PC領(lǐng)域的主流產(chǎn)品。以XDSLModem為代表的高速通信技術(shù)與MPEG圖像技術(shù)相結(jié)合，使得高品位的音頻和視頻形式的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)有可能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交換。預(yù)計(jì)在今后的PC機(jī)中，一個(gè)DSP即可完成全部所需的多媒體的處理功能。2.4全新數(shù)碼助聽器中的應(yīng)用???由于傳統(tǒng)助聽器線路功能的局限性，無(wú)法滿足大部分聽障患者的要求，這個(gè)使命理所當(dāng)然的留給了全數(shù)碼助聽器。在國(guó)外