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0 引言

    DSP，即數(shù)字信號處理器，自九十年代后半期開始，逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。DSP是將模擬信號變換為數(shù)字信號，并進(jìn)行高速處理的專用處理器，從算法上說，它具有乘法和加法兩種特殊運(yùn)算功能。它主要針對代表連續(xù)信號的數(shù)字進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，以得到相應(yīng)的處理結(jié)果。這種數(shù)學(xué)運(yùn)算是以快速傅立葉變換（FFT）為基礎(chǔ)，對數(shù)字信號進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。
    DSP 是當(dāng)今發(fā)展最為迅速的和最有前景的技術(shù)之一。目前DSP已經(jīng)成為通信、計(jì)算機(jī)、辦公自動化、儀器儀表、軍事、工業(yè)及家用電器等電子產(chǎn)品中不可或缺的基礎(chǔ)器件。目前常見的DSP 芯片有TI的TMS320系列，ADI公司的ADSP2100系列，Lucent的16000系列，Motorola 公司的DSP 56602和56603 系列等。
    用DSP芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號處理具有很強(qiáng)的通用性和靈活性，因?yàn)镈SP芯片體積小，運(yùn)算速度極快，精度高，接口方便，特別適合處理復(fù)雜的數(shù)字信號處理算法。
    DSP將是未來集成電路中發(fā)展最快的電子產(chǎn)品，并成為電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的決定因素，它將徹底變革人們的工作、學(xué)習(xí)和生活方式。

1 DSP 的特點(diǎn)

    數(shù)字信號處理系統(tǒng)以數(shù)字信號處理為基礎(chǔ)，因此具有數(shù)字處理的全部特點(diǎn)。除此之外，它還具有很多一般處理器所不具備的特點(diǎn)。下面介紹它的幾個(gè)突出的特點(diǎn)。

1）運(yùn)算速度快
    DSP 的總線采用哈佛結(jié)構(gòu)，即獨(dú)立的程序總線和數(shù)據(jù)總線，流水線處理技術(shù)，使運(yùn)算速度特別快，甚至比有些PC機(jī)的CPU還要快。而且DSP在處理乘加運(yùn)算時(shí)比其它處理器都要快得多

2)接口方便
    DSP系統(tǒng)與其它以現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)或設(shè)備都相互兼容，這樣的系統(tǒng)接口以實(shí)現(xiàn)某種功能要比模擬系統(tǒng)與這些系統(tǒng)接口要容易的多。具有并行I/O，異步串口，同步串口等I/O接口；有些DSP芯片內(nèi)有雙十位的A/D接口，例如TMS320F240；有通用定時(shí)器，多路PWM，看門狗定時(shí)器和實(shí)時(shí)中斷定時(shí)器等事件處理接口；還具有仿真接口等。

3）編程方便
    DSP系統(tǒng)中的可編程DSP芯片可使設(shè)計(jì)人員在開發(fā)過程中靈活方便地對軟件進(jìn)行修改和升級。

4）穩(wěn)定性好
    DSP系統(tǒng)以數(shù)字處理為基礎(chǔ)，受環(huán)境溫度以及噪聲的影響較小，可靠性高。

5）精度高
    定點(diǎn)DSP芯片字長16位，CALU（中央算術(shù)邏輯單元）和累加器32位。浮點(diǎn)DSP芯片字長32位，累加器40位。

2 DSP的應(yīng)用

    DSP的應(yīng)用日趨廣泛，目前，通信、消費(fèi)類電子產(chǎn)品和計(jì)算機(jī)三大市場合占市場需求的90%，其余涉及辦公自動化、儀器儀表、軍事和工業(yè)等各個(gè)部門。DSP還有望開發(fā)一些新市場，如數(shù)字式助聽器、數(shù)字式廣播、自動電源控制、智能高速公路系統(tǒng)和高清晰度電視等。

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)今無線系統(tǒng)的主流發(fā)展方向。現(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)對算法做仿真，隨后是將波形存儲起來，然后再加以處理。圖1示出了一個(gè)典型的DSP應(yīng)用系統(tǒng)。

    輸入信號首先進(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最高頻率的兩倍。
    圖1所示的DSP系統(tǒng)是由一個(gè)DSP芯片及外圍電路組成，此外還可能由多個(gè)DSP芯片及外圍電路組成，這完全取決于信號處理的要求。

2.2 儀器儀表領(lǐng)域的應(yīng)用
    DSP已經(jīng)涉足測量儀表和測試儀器行業(yè)，而且大有取代高檔單片機(jī)的趨勢。使用DSP開發(fā)測量儀表和測試儀器可將產(chǎn)品提升到一個(gè)嶄新的水平。新款DSP豐富的片內(nèi)資源可以大大簡化儀器儀表的硬件電路，實(shí)現(xiàn)儀器儀表的SOC（System On Chip,即片上系統(tǒng)）設(shè)計(jì)。
    儀器儀表的測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。
    目前DSP正處于一個(gè)高速發(fā)展的時(shí)期，儀器儀表是DSP的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，相信DSP的應(yīng)用會推進(jìn)儀器儀表的技術(shù)革新

2.3 PC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XDSL Modem 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 具體產(chǎn)品的應(yīng)用――全數(shù)碼助聽器
    由于傳統(tǒng)助聽器線路功能的局限性，無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。在國外，助聽器的技術(shù)正由傳統(tǒng)的電子放大電路逐步被DSP所取代。DSP具有強(qiáng)大的處理功能，能讓聽障患者聽到更清晰的、想要聽到的聲音，去除患者不想聽到的聲音，從而使現(xiàn)代的助聽器技術(shù)產(chǎn)生一個(gè)質(zhì)的飛躍。數(shù)字信號處理是全數(shù)碼助聽器的核心部分。它為調(diào)整輸入/輸出特性和系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性提供很強(qiáng)的靈活性

2.5 消費(fèi)類電子產(chǎn)品中的應(yīng)用
    DSP是消費(fèi)類電子產(chǎn)品中的關(guān)鍵器件。由于DSP 的廣泛應(yīng)用，數(shù)字音響設(shè)備的更新?lián)Q代周期變得如此短暫。用于圖像處理的DSP，目前已形成一個(gè)品種不少的產(chǎn)品群。一種是JPEG標(biāo)準(zhǔn)的靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)處理DSP；另一種是用于動態(tài)圖像數(shù)據(jù)處理DSP。

3 DSP的前景展望

    70年代理論先行，80年代產(chǎn)品普及，90年代以后突飛猛進(jìn)。90年代DSP發(fā)展最快，現(xiàn)在的DSP系統(tǒng)集成度高，將DSP芯核及外圍元件綜合集成在單一芯片上。經(jīng)過30多年的發(fā)展，對DSP爆炸性需求的時(shí)代已經(jīng)來臨，前景十分可觀。
    盡管DSP市場日趨成熟，但仍有成長空間。互聯(lián)網(wǎng)和設(shè)備個(gè)性化是當(dāng)前信息社會的特征。互聯(lián)網(wǎng)是PC時(shí)代全球經(jīng)濟(jì)新的增長點(diǎn)，由于PC市場仍未飽和，市場潛力巨大，也是DSP潛在的應(yīng)用領(lǐng)域。而手機(jī)、PDA、MP3播放器以及手提電腦等則是設(shè)備個(gè)性化的典型代表，這些設(shè)備的發(fā)展水平取決于DSP的發(fā)展。新的形勢下，DSP面臨的要求是處理速度更高，功能更多更全，功耗更低，存儲器用量更少。DSP的技術(shù)發(fā)展將會有以下一些走勢。
    第一，系統(tǒng)級集成DSP是潮流。縮小DSP芯片尺寸始終是DSP的技術(shù)發(fā)展方向。當(dāng)前的DSP尺寸小、功耗低、性能高。各DSP廠商紛紛采用新工藝，改進(jìn)DSP芯核，并將幾個(gè)DSP芯核、MPU芯核、專用處理單元、外圍電路單元、存儲單元統(tǒng)統(tǒng)集成在一個(gè)芯片上，成為DSP系統(tǒng)級集成電路。
    第二，可編程DSP是主導(dǎo)產(chǎn)品。可編程DSP給生產(chǎn)廠商提供了很大的靈活性。生產(chǎn)廠商可在同一個(gè)DSP平臺上開發(fā)出各種不同型號的系列產(chǎn)品，以滿足不同用戶的需求。同時(shí)，可編程DSP也為廣大用戶提供了易于升級的良好途徑。許多微控制器能做的事情，使用可編程DSP將做得更好更便宜。第三，追求更高的運(yùn)算速度。目前一般的DSP運(yùn)算速度為100MIPS，即每秒鐘可運(yùn)算1億條指令。由于電子設(shè)備的個(gè)人化和客戶化趨勢，DSP必須追求更高更快的運(yùn)算速度，才能跟上電子設(shè)備的更新步伐 
    此外，今后DSP也將在數(shù)字式助聽器，數(shù)字式廣播，自動電源控制，單相AC馬達(dá)控制，智能高速公路系統(tǒng)，高清晰度電視等方面有很大的發(fā)展空間。未來computer（計(jì)算機(jī)）, consume（消費(fèi)類）,communication（通信）3C將融合，那么DSP正是3C融合的黏合劑。

4 結(jié)束語

    目前DSP 的應(yīng)用如日中天，它的應(yīng)用領(lǐng)域仍然是個(gè)金礦，還有待于開發(fā)，遠(yuǎn)沒有探測完。當(dāng)前對數(shù)字信號處理問題的關(guān)心是產(chǎn)業(yè)界流行的趨勢。DSP的市場范圍十分廣大，因此應(yīng)該盡量避免在市場中出現(xiàn)硬碰硬的競爭。即使這樣，也仍然可以獲得可觀的效益，值得為之奮斗。