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1、数字信号号处理芯芯片的发发展和应应用关键词：数字字信号处处理；芯芯片；发发展；应应用 摘摘要：数数字信号号处理(DSPP)系统统由于受受运算速速度的限限制，其其实时性性在相当当的时间间内远不不如模拟拟信号处处理系统统。从880年代代至今的的十多年年中，DDSP芯芯片在运运算速度度、运算算精度、制制造工艺艺、芯片片成本、体体积、工工作电压压、重量量和功耗耗方面取取得了划划时代的的发展，开开发工具具和手段段不断完完善。DDSP芯芯片有着着非常快快的运算算速度，使使许多基基于DSSP芯片片的实时时数字信信号处理理系统得得以实现现。目前前，DSSP芯片片已应用用在通信信、自动动控制、航航天航空空及医疗
2、疗领域，取取得了相相当的成成果。在在载人航航天领域域，基于于DSPP芯片的的技术具具有广阔阔的应用用前景。 数字字信号处处理作为为信号和和信息处处理的一一个分支支学科，已已渗透到到科学研究究、技术术开发、工业生产、国防和国民经济的各个领域，取得了丰硕的成果。对信号在时域及变换域的特性进行分析、处理，能使我们对信号的特性和本质有更清楚的认识和理解，得到我们需要的信号形式，提高信息的利用程度，进而在更广和更深层次上获取信息。数字信号处理系统的优越性表现为：1.灵活性好：当处理方法和参数发生变化时，处理系统只需通过改变软件设计以适应相应的变化。2.精度高：信号处理系统可以通过A/D变换的位数、处理器
3、的字长和适当的算法满足精度要求。3.可靠性好：处理系统受环境温度、湿度，噪声及电磁场的干扰所造成的影响较小。4.可大规模集成：随着半导体集成电路技术的发展，数字电路的集成度可以作得很高，具有体积小、功耗小、产品一致性好等优点。 然而，数字信号处理系统由于受到运算速度的限制，其实时性在相当长的时间内远不如模拟信号处理系统，使得数字信号处理系统的应用受到了极大的限制和制约。自70年代末80年代初DSP(数字信号处理)芯片诞生以来，这种情况得到了极大的改善。DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种特别适合进行数字信号处理运算的微处理器。DSP芯片的出现和发展，促进数字信号处理技术的提高，许多新系统、新
4、算法应运而生，其应用领域不断拓展。目前，DSP芯片已广泛应用于通信、自动控制、航天航空、军事、医疗等领域。 DSP芯片的发展 70年代末80年代初，AMI公司的S2811芯片，Intel公司的2902芯片的诞生标志着DSP芯片的开端。随着半导体集成电路的飞速发展，高速实时数字信号处理技术的要求和数字信号处理应用领域的不断延伸，在80年代初至今的十几年中，DSP芯片取得了划时代的发展。从运算速度看，MAC（乘法并累加）时间已从80年代的400ns降低到40ns以下，数据处理能力提高了几十倍。MIPS（每秒执行百万条指令）从80年代初的5MIPS增加到现在的40MIPS以上。DSP芯片内部关键部件
5、乘法器从80年代初的占模片区的40%左右下降到小于5%，片内RAM增加了一个数量级以上。从制造工艺看，80年代初采用4m的NMOS工艺而现在则采用亚微米CMOS工艺，DSP芯片的引脚数目从80年代初最多64个增加到现在的200个以上，引脚数量的增多使得芯片应用的灵活性增加，使外部存储器的扩展和各个处理器间的通信更为方便。和早期的DSP芯片相比，现在的DSP芯片有浮点和定点两种数据格式，浮点DSP芯片能进行浮点运算，使运算精度极大提高。DSP芯片的成本、体积、工作电压、重量和功耗较早期的DSP芯片有了很大程度的下降。在DSP开发系统方面，软件和硬件开发工具不断完善。目前某些芯片具有相应的集成开发
6、环境，它支持断点的设置和程序存储器、数据存储器和DMA的访问及程序的单部运行和跟踪等，并可以采用高级语言编程，有些厂家和一些软件开发商为DSP应用软件的开发准备了通用的函数库及各种算法子程序和各种接口程序，这使得应用软件开发更为方便，开发时间大大缩短，因而提高了产品开发的效率。 目前各厂商生产的DSP芯片有：TI公司的TMS320系列、AD公司的ADSP系列、AT&T公司的DSPX系列、Motolora公司的MC系列、Zoran公司的ZR系列、Inmos公司的IMSA系列、NEC公司的PD系列等。 通用DSP芯片的特点 1.在一个周期内可完成一次乘法和一次累加。 2.采用哈佛结构，程序和数据空
7、间分开，可以同时访问指令和数据。 3.片内有快速RAM，通常可以通过独立的数据总线在两块中同时访问。 4.具有低开销或无开销循环及跳转硬件支持。 5.快速中断处理和硬件I/O支持。 6.具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器。 7.可以并行执行多个操作。 8.支持流水线操作，取指、译码和执行等操作可以重叠进行。 DSP芯片的应用 随着DSP芯片性能的不断改善，用DSP芯片构造数字信号处理系统作信号的实时处理已成为当今和未来数字信号处理技术发展的一个热点。随着各个DSP芯片生产厂家研制的投入，DSP芯片的生产技术不断更新，产量增大，成本和售价大幅度下降，这使得DSP芯片应用的范围不断扩大，现在D
8、SP芯片的应用遍及电子学及与其相关的各个领域。 典型应用(1)通用信号处理：卷积，相关，FFT，Hilbert变换，自适应滤波，谱分析，波形生成等。(2)通信：高速调制/解调器，编/译码器，自适应均衡器，仿真，蜂房网移动电话，回声/噪声对消，传真，电话会议，扩频通信，数据加密和压缩等。(3)语音信号处理：语音识别，语音合成，文字变声音，语音矢量编码等。(4)图形图像信号处理：二、三维图形变换及处理，机器人视觉，电子地图，图像增强与识别，图像压缩和传输，动画，桌面出版系统等。(5)自动控制：机器人控制，发动机控制，自动驾驶，声控等。(6)仪器仪表：函数发生，数据采集，航空风洞测试等。(7)消费电
9、子：数字电视，数字声乐合成，玩具与游戏，数字应答机等。 在医学电子学方面的应用如同其它数字图像处理一样，DSP芯片已在医学图像处理，医学图像重构等领域，如CT、核磁成象技术等方面得到了广泛的应用，已取得了令人满意的效果。在助听，电子耳涡等方面也取得了相当的进展(文献1,2)。国内、外也有关于脑电、心电、心音和肌电信号处理方面基于DSP芯片系统的报道(文献47)，我们对1996年以前国外生物医学工程的部分核心期刊，如IEEETransactionsonBiomedicalEngineering,ComputersandBiomedicalResearch等核心期刊进行检索，有关基于DSP芯片处理
10、系统的报道很少。对国内生物医学工程的核心期刊，如中国医疗器械杂志、中国生物医学工程杂志、生物医学工程学杂志和中国生物医学工程学报等刊物进行检索，未见有关基于DSP芯片系统方面的报道。对我所的光盘数据库进行检索，未见有关在航天医学方面应用的报告。 我们认为在生理信号处理领域基于DSP芯片的技术可以解决我们在实际工作中遇到的某些问题，如当生理信号数据量很大(如脑电，肌电等)且处理算法相对复杂时，现有的微机在实时采样、处理、存储和显示方面往往不能满足实际应用要求，而基于DSP芯片的高速处理单元和微机构成主从系统可以较好地解决这类问题。 载人航天领域中信号传输带宽的限制需要对生理数据进行实时压缩；大型
11、实验中对庞大的数据进行实时处理依赖于数字处理系统的构成；载人航天中对数据处理精度，可靠性要求以及功耗、工作电压、体积、重量等方面的限制需要我们在构造处理系统中选择性能优良的芯片。我们认为将DSP技术应用于载人航天领域具有十分重要的意义。 结束语 以DSP芯片为核心构造的数字信号处理系统，可集数据采集、传输、存储和高速实时处理为一体，能充分体现数字信号处理系统的优越性，能很好地满足载人航天领域设备测量精度、可靠性、信道带宽、功耗、工作电压和重量等方面的要求。目前，DSP芯片正在向高性能、高集成化及低成本的方向发展，各种各类通用及专用的新型DSP芯片在不断推出，应用技术和开发手段在不断完善。这样为
12、实时数字信号处理的应用尤其是在载人航天领域中的应用提供了更为广阔的空间。我们有理由相信，DSP芯片进一步的发展和应用将会对载人航天信号处理领域产生深远的影响。httpp:/wwww.sttudaa.neet参考文文献 1李小华华，李雪雪琳，徐徐俊荣.基于DDSP的的数字助助听器的的研究.95年年生物电电子学C，医医学传感感器等联联合学术术会议文文集，北北京，119955:43384439 2候刚刚，徐俊俊荣.用用于植入入式多道道电子耳耳涡的一一种数字字实时语语音特征征分析系系统的研研究MM.生生物医学学工程前前沿，合合肥：中中国科技技大学出出版社，119933：47714476 3邱澄宇宇，何
13、宏宏彬.用用于心电电信号数数据压缩缩的数字字信号处处理器M.生物医医学工程程前沿，合合肥：中中国科技技大学出出版社，119933：46634466 4VijjayaaKrrishhnaG，PPrassadSS,PattilKM.ANewwDSSP-BBaseedMMulttichhannnelEMGGAccquiisittionnanndAAnallysiisSSysttemJ.CommputterssAnndBBiommediicallReeserrch,19996,229：33954066 5刘松松强.数数字信号号处理系系统及其其应用M.北京：清华大大学出版版社，119966:222322
14、28 6孙丽莎莎，沈民民奋.基基于高阶阶统计量量的心音音建模分分析CC.第第八届全全国信号号处理学学组织委委员会联联合学术术论文集，北北京：航航空工业业出版社社，19997：28002883基于DSSP芯片片的超光光谱图像像压缩技技术摘 要要 基基于DSSP的超超光谱图图像压缩缩系统中中，一方方面需要要寻找优优秀的算算法，另另一方面面需要结结合DSSP芯片片的特点点，选取取合适设设计方案案，实现现系统设设计的功功能。本本文结合合目前现现状，重重点介绍绍了算法法的设计计，以及及DSPP芯片的的选取方方法，并并讨论了了如何有有效地优优化系统统。 关键词词 DDSP；图像压压缩；超超光谱图图像1 引
15、引言 超光谱谱图像压压缩技术术是现代代信息处处理技术术中一项项尤为重重要的技技术，近近几年来来基于DDSP的的图像压压缩技术术成为业业内焦点点。然而而，数据据运算量量大、处处理数据据突发性性强是图图像处理理系统中中最大的的特点，尤尤其是超超光谱图图像，每每幅图像像一般有有着上百百层的光光谱信息息。同时时，一方方面，现现有的JJPEGG、JPPEG220000等一些些标准算算法并不不适合超超光谱图图像压缩缩领域的的要求，或或者因为为其算法法的复杂杂度难于于硬件实实现等；另一方方面，DDSP芯芯片的飞飞速发展展，各芯芯片的性性能有差差异，完完成的功功能也不不同。因因此，算算法的寻寻找与芯芯片的选选择，是是系统设设计的关关键步骤骤，也是是开发者者十分关关注的问问题。2 系系统的算算法设计计 图像压压缩算法法中，主主要包括括脉码调调制、量量化法、预预测编码码、变换换编码、矢矢量量化化、子带带编码等等。在现现有图像像编码方方法进一一步发展展的同时时，一些些新的具具有重要
