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1、DSP原理与应用专业班级: 姓 名: 时 间: 指导教师:年 月曰DSP技术在企业中的应用 摘 要：随着全球信息化以及因特网的普及，还有多媒体技术的应用越来越广泛，尖端的技 术逐步地向平民化转移,数字技术进入消费类的电子产品等，使得DSP芯片不断地更新换代， 价格大幅度地下跌，还有各类开发工具的不断完善，使得DSP成为了尽人皆知的有用器件。 本文所要探讨的就是关于DSP技术的发展。关键词：DSP技术；应用引言DSP即为数字信号处理器(Digital Signal Processing)，是在模拟信号变换成数字信 号以后进行高速实时处理的专用处理器。它的工作原理是将现实世界的模拟信号转换成数字
2、信号，再用数学方法处理此信号，得到相应的结果。自从数字信号处理器(Digi tal Signal Processor)问世以来，由于它具有高速、灵活、可编程、低功耗和便于接口等特点，已在图 形、图像处理，语音、语言处理，通用信号处理，测量分析，通信等领域发挥越来越重要的 作用。随着成本的降低，控制界已对此产生浓厚兴趣，已在不少场合得到成功应用oDSP数 字信号处理器DSP芯片采用了数据总线和程序总线分离的哈佛结构及改进的哈佛结构，较传 统处理器的冯诺依曼结构具有更高的指令执行速度。其处理速度比最快的CPU快10-50倍。 在当今数字化时代背景下，DSP已成为通信、计算机、消费类电子产品等领域的
3、基础器件， 被誉为信息社会革命的“旗手”如今高速的信息处理技术发展的特点之一就是计算机、通过消费电子河流，我国的DSP 技术由于起步比较早，基本上就是与国外同步发展的。在我国已经有上百所的大学有从事 DSP的算法的教学还有科研，出去DSP的处理器是依赖国外的之外，在信号的处理理论还有 算法上面同国外几乎是保持着同一水平的。我国应当努力抓取机会，投入力量，组织好队伍， 将部门所有制进行打破，尽快的去形成DSP的高技术产业，从而去占领巨大的消费电子还 有通信市场，也是为此做好国家的规划，组织好国家的公关对于，分阶段的研发，具有着自 主的知识产权的DSP铲平并行的产业。可以说我国的DSP技术有着非常
4、广阔的发展前景。相信今后的高速的DSP技术必定是通过以点芯片的系统为核心的，信息处理速度需要达 到每秒数十亿次的乘加运算，而只有点芯片的系统才能够达到这样一个运算速度的要求，从 而来降低成本。也是为了推进我国的DSP的技术在声频还有视频领域当中的应用，首先应该在算法还 有结构上对DSP芯片进行适当的优化，相信这些对于我国的DSP的技术的持续稳定的发展是 非常重要的。一、关于DSP的应用DSP的来源是英文Digtal SigIlal Processor的缩写，指的就是数字信号处理器。DSP 芯片专门用来完成的就是各类实时的数字信息的处理哦，它是在数字信号处理的各类理论还 有算法的基础上所建立起来
5、的。在1982年，第一款商用的DSP在TI公司诞生了，虽然说 它在今天可以说已经是非常落伍的了，然而在当时，它却是开启了一种可能，并且在它问世 的几年之后将温度、图像、电流、电压等几种模拟信号转换为了数字信号的技术，并且相继 出现了一大批的大规模的潮流，其中包括了手机、快带、硬盘驱动器、三维图像、MP3等数 码产品相继应用开来。面对着DSP的这样的巨大的市场还有广阔的发展前景，可以说世界上的几个最大的半导 体公司都在开展的激烈的竞争工作。就像美国 TI、AD、Agere、Motorola、Siemens、 Semiconductor等公司都在进行着全力的开发还有生成DSP器件。下面介绍几种DS
6、P技术在各领域的创新应用：1.通信领域的应用近年来，随着通信技术的飞速发展，DSP已经成为信号与信息处理领域里一门十分重要 的新兴学科，它代表着当今无线系统的主流发展方向。现在，通信领域中许多产品都与DSP 密切联系，例如，Modem、数据加密、扩频通信、可视电话等。而寻找DSP芯片来实现算法 最开始的目标是在可以接受的时间内对算法做仿真，随后是将波形存储起来，然后再加以处 理。图1所示，给出了一个典型的DSP应用系统。数字蜂窝电话是DSP最为重要的应用领域。 因DSP具有强大的计算能力，使得移动通信的蜂窝电话重新崛起，并创造了一批诸如GSM、 CDMA等全数字蜂窝电话网。由于采用DSP技术，
7、蜂窝电话的更新换代变得更为容易，只需 在统一的硬件平台基础上，通过软件的不断升级生产各式各样的新款手机。图1系统方框图输入信号首先进行带限滤波和抽样，然后进行模/数转换，将模拟信号转换成数字比特 流。根据香农抽样定理，为保持信息的不丢失，抽样频率至少必须是输入带限信号最高频率 的两倍。2仪器仪表领域的应用DSP已经涉足测量仪表和测试仪器行业，而且大有取代高档单片机的趋势。使用DSP开 发测量仪表和测试仪器可将产品提升到一个崭新的水平。新款DSP丰富的片内资源可以大大 简化仪器仪表的硬件电路，实现仪器仪表的SOC （System On Chip，即片上系统）设计。仪器仪表的测量精度和速度是一项重
8、要的指标，使用DSP芯片开发产品可使这两项指标 大大提高。以TMS320F2810为例，其高效的32位CPU内核、优异的12位A/D转换器、丰富 的片内存储器以及灵活的指令系统为我们开发快速、高精度仪器搭建了广阔的平台。目前DSP正处于一个高速发展的时期，仪器仪表是DSP的一个重要应用领域，相信DSP 的应用会推进仪器仪表的技术革新。3. PC领域中的应用可编程多媒体DSP是PC领域的主流产品。以XDSL Modem为代表的高速通信技术与MPEG 图像技术相结合，使得高品位的音频和视频形式的计算机数据有可能实现实时交换。预计在 今后的PC机中，一个DSP即可完成全部所需的多媒体的处理功能。4.
9、 全新数码助听器中的应用由于传统助听器线路功能的局限性，无法满足大部分听障患者的要求，这个使命理所当 然的留给了全数码助听器。在国外，助听器的技术正由传统的电子放大电路逐步被DSP所取 代。DSP具有强大的处理功能，能让听障患者听到更清晰的、想要听到的声音，去除患者不 想听到的声音，从而使现代的助听器技术产生一个质的飞跃。数字信号处理是全数码助听器 的核心部分。它为调整输入/输出特性和系统的频率响应特性提供很强的灵活性。5. 图形图像技术领域的应用DVD里应用的活动图像压缩/解压缩用MPEG2编码/译码器，同时也广泛地应用于视频 点播VOD、高品位有线电视和卫星广播等诸多领域。在这些领域里，应
10、用的DSP应该具备更 高的处理速度和功能。而且，活动图像压缩/解压技术也日新月异，例如，DCT变换域编码 很难提高压缩比与重构图像质量，于是出现了对以视觉感知特性为指导的小波分析图像压缩 方法。新的算法出现，要求相应的高性能DSP。最近，日本各大学和高技术企业对于开发虚 拟现实VR系统，投入相当力量，利用现代计算机图像学CG生成3维图形，迫切需要多个 DSP并行处理系统。其中，系统里的结点DSP单元，要求采用与并行处理相适应的体系结构。6. 汽车电子系统及其他应用领域汽车电子系统日益兴旺发达起来，诸如装设红外线和毫米波雷达,将需用DSP进行分析。 如今，汽车愈来愈多，防冲撞系统已成为研究热点。
11、而且，利用摄像机拍摄的图像数据需要 经过DSP处理，才能在驾驶系统里显示出来，供驾驶人员参考。应用DSP的领域可以说是不 胜枚举，电视会议系统里，也大量应用DSP器件。视听机器里也都应用DSP。随着科学技术 的发展，将会出现许许多多的DSP新应用领域。二、关于DSP的发展轨迹与趋势DSP发展历程大致分为四个阶段：第一阶段是70年代理论先行，第二阶段是80年代产品 普及，第三阶段是90年代突飞猛进，第四阶段是21世纪再创辉煌。在DSP出现之前数字信号处理只能依靠MPU （微处理器）来完成。但MPU较低的处理速 度无法满足高速实时的要求。因此，70年代有人提出了 DSP的理论和算法基础。而DSP仅
12、仅 停留在教科书上，即便是研制出来的DSP系统也是由分立组件组成的，其应用领域仅局限于 军事、航空航大部门。随着大规模集成电路技术的发展，1982年世界上诞生了首枚DSP芯片。这种DSP器件采 用微米工艺NMOS技术制作，虽功耗和尺寸稍大，但运算速度却比MPU快了几十倍，尤其在 语音合成和编码解码器中得到了广泛应用。DSP芯片的问世标志着DSP应用系统由大型系统 向小型化迈进了一大步。随着CMOS技术的进步与发展，第二代基于CMOS工艺的DSP芯片应 运而生，其存储容量和运算速度成倍提高，成为语音处理、图像硬件处理技术的基础。80 年代后期，第三代DSP芯片问世，运算速度进一步提高，其应用于范
13、围逐步扩大到通信、计 算机领域。90年代DSP发展最快，相继出现了第四代和第五代DSP器件。现在的DSP属于第五代产 品，它与第四代相比，系统集成度更高，将DSP芯核及外围组件综合集成在单一芯片上。这 种集成度极高的DSP芯片不仅在通信、计算机领域大显身手，而且逐渐渗透到人们日常消费 领域，前景十分可观关于DSP的产业大约在40年的历程当中大概历经了三个阶段：第一个阶段：当DSP以 为着数字信号处理并且作为了一个新的理论体系广为流行,伴随着这个阶段的渐渐成熟,DSP 走进了第二个发展阶段，在这样的一个阶段当中，DSP代表的是数字信号的处理器，这些DSP 期间让我们的生活在很多的方面都发生的质的
14、飞跃；在接下来的第三个结算，也就是赋能的 阶段，我们所要看到的就是DSP理论还有DSP架构都被嵌入到了 SoC的产品中去，下文就 对DSP的运用趋势进行简单介绍：SoC化:这项技术史一种高度集成化、固件化的系统集成技术。它将这个的应用电子系 统都进行了汇总，并且全都汇总到了一个芯片当中去。缩小DSP芯片尺寸适中就是DSP的 技术的发展方向。在当前的DSP大多数都是基于RISC的结构的，这样的结构有点在于尺 寸小、功耗低、性能高。各个DSP厂家纷纷都采用的是新工艺，从而来改进DSP的芯核， 通过一系列的专业的技能努力让DSP系统成为一个集成电路。高性能化：在数据量飞速提高的同时，更高的运行速度是
15、未来DSP的一个必然趋势和 要求。从我们的计算机，消费类数字产品等方面来看，更高的性能必定是最终的趋势。多核化：在多核不断上演的现代社会，DSP也遭受着多核的变化，尤其是面向高速、高 密度的数据处理的应用。多核DSP是面向高性能嵌入式应用而出现的一类CMP。相信多核 DSP具有更强的处理能力、也更加能够方便编程还有调试。可编程化:可编程DSP给生产厂家所提供了很大的灵活性。生产厂家可以在同一个DSP 的平台上开发出各类不同型号的产品，从而来满足不同用户的不同需求。与此同时，可编程 DSP也为广大用户提供了能够容易升级的良好途径。因为受到成本还有功耗的原因，所以在 特别大量的应用当中，通常情况下
16、都有可编程的DSP，就像是手机。三、结束语目前DSP技术的应可以说是日新月异，它的应用领域就像一个是个大金矿，还远没有探 测完。当前对数字信号处理问题的关心仍然是产业界流行的趋势。每天，我们翻开一本新的 杂志，都会有关于DSP技术最新发展的报道，数字化的到来对我们既是机遇也是挑战。相信 DSP技术的发展和应用将对我们的工作和生活以及观念产生更大的影响，值得为之奋斗。伴随着微电子技术的越来越发展,DSP的性能已经比上一代的产品提高了好几位的数位 级。它的广泛应用不仅是在数字通信方面，在智能控制、消费类的电子产品当中，还有军用 雷达等民用或者是军用的领域当中，已经是现代半导体产业的基础器件之一了。并且我们相 信随着应用范围的不断扩大，还有市场对高性能低功耗的电子产品的不断追求，DSP必定能 够在多个领域当中渐渐地崭露头角，从而体现出它在计算机性能、系统功耗、体积以及成本 方面的巨大优势。现在DSP技术虽然发展
