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0 引言

    DSP，即數字信號處理器，自九十年代后半期開始，逐漸成為人們關注的焦點。DSP是將模擬信號變換為數字信號，并進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算功能。它主要針對代表連續信號的數字進行數學運算，以得到相應的處理結果。這種數學運算是以快速傅立葉變換（FFT）為基礎，對數字信號進行實時處理。
    DSP 是當今發展最為迅速的和最有前景的技術之一。目前DSP已經成為通信、計算機、辦公自動化、儀器儀表、軍事、工業及家用電器等電子產品中不可或缺的基礎器件。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芯片實現數字信號處理具有很強的通用性和靈活性，因為DSP芯片體積小，運算速度極快，精度高，接口方便，特別適合處理復雜的數字信號處理算法。
    DSP將是未來集成電路中發展最快的電子產品，并成為電子產品更新換代的決定因素，它將徹底變革人們的工作、學習和生活方式。

1 DSP 的特點

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

1）運算速度快
    DSP 的總線采用哈佛結構，即獨立的程序總線和數據總線，流水線處理技術，使運算速度特別快，甚至比有些PC機的CPU還要快。而且DSP在處理乘加運算時比其它處理器都要快得多

2)接口方便
    DSP系統與其它以現代數字技術為基礎的系統或設備都相互兼容，這樣的系統接口以實現某種功能要比模擬系統與這些系統接口要容易的多。具有并行I/O，異步串口，同步串口等I/O接口；有些DSP芯片內有雙十位的A/D接口，例如TMS320F240；有通用定時器，多路PWM，看門狗定時器和實時中斷定時器等事件處理接口；還具有仿真接口等。

3）編程方便
    DSP系統中的可編程DSP芯片可使設計人員在開發過程中靈活方便地對軟件進行修改和升級。

4）穩定性好
    DSP系統以數字處理為基礎，受環境溫度以及噪聲的影響較小，可靠性高。

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

2 DSP的應用

    DSP的應用日趨廣泛，目前，通信、消費類電子產品和計算機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、軍事和工業等各個部門。DSP還有望開發一些新市場，如數字式助聽器、數字式廣播、自動電源控制、智能高速公路系統和高清晰度電視等。

2.1 通信領域的應用
  近年來，隨著通信技術的飛速發展，DSP已經成為信號與信息處理領域里一門十分重要的新興學科，它代表著當今無線系統的主流發展方向。現在，通信領域中許多產品都與DSP密切聯系，例如，Modem、數據加密、擴頻通信、可視電話等。而尋找DSP芯片來實現算法最開始的目標是在可以接受的時間內對算法做仿真，隨后是將波形存儲起來，然后再加以處理。圖1示出了一個典型的DSP應用系統。

    輸入信號首先進行帶限濾波和抽樣，然后進行模/數轉換，將模擬信號轉換成數字比特流。根據香農抽樣定理，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系統是由一個DSP芯片及外圍電路組成，此外還可能由多個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 儀器儀表領域的應用
    DSP已經涉足測量儀表和測試儀器行業，而且大有取代高檔單片機的趨勢。使用DSP開發測量儀表和測試儀器可將產品提升到一個嶄新的水平。新款DSP豐富的片內資源可以大大簡化儀器儀表的硬件電路，實現儀器儀表的SOC（System On Chip,即片上系統）設計。
    儀器儀表的測量精度和速度是一項重要的指標，使用DSP芯片開發產品可使這兩項指標大大提高。以TMS320F2810為例，其高效的32位CPU內核、優異的12位A/D轉換器、豐富的片內存儲器以及靈活的指令系統為我們開發快速、高精度儀器搭建了廣闊的平臺。
    目前DSP正處于一個高速發展的時期，儀器儀表是DSP的一個重要應用領域，相信DSP的應用會推進儀器儀表的技術革新

2.3 PC領域中的應用
    可編程多媒體DSP是PC領域的主流產品。以XDSL Modem 為代表的高速通信技術與MPEG圖像技術相結合，使得高品位的音頻和視頻形式的計算機數據有可能實現實時交換。預計在今后的PC機中，一個DSP即可完成全部所需的多媒體的處理功能。

2.4 具體產品的應用――全數碼助聽器
    由于傳統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，這個使命理所當然的留給了全數碼助聽器。在國外，助聽器的技術正由傳統的電子放大電路逐步被DSP所取代。DSP具有強大的處理功能，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，從而使現代的助聽器技術產生一個質的飛躍。數字信號處理是全數碼助聽器的核心部分。它為調整輸入/輸出特性和系統的頻率響應特性提供很強的靈活性

2.5 消費類電子產品中的應用
    DSP是消費類電子產品中的關鍵器件。由于DSP 的廣泛應用，數字音響設備的更新換代周期變得如此短暫。用于圖像處理的DSP，目前已形成一個品種不少的產品群。一種是JPEG標準的靜態圖像數據處理DSP；另一種是用于動態圖像數據處理DSP。

3 DSP的前景展望

    70年代理論先行，80年代產品普及，90年代以后突飛猛進。90年代DSP發展最快，現在的DSP系統集成度高，將DSP芯核及外圍元件綜合集成在單一芯片上。經過30多年的發展，對DSP爆炸性需求的時代已經來臨，前景十分可觀。
    盡管DSP市場日趨成熟，但仍有成長空間。互聯網和設備個性化是當前信息社會的特征。互聯網是PC時代全球經濟新的增長點，由于PC市場仍未飽和，市場潛力巨大，也是DSP潛在的應用領域。而手機、PDA、MP3播放器以及手提電腦等則是設備個性化的典型代表，這些設備的發展水平取決于DSP的發展。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的技術發展將會有以下一些走勢。
    第一，系統級集成DSP是潮流。縮小DSP芯片尺寸始終是DSP的技術發展方向。當前的DSP尺寸小、功耗低、性能高。各DSP廠商紛紛采用新工藝，改進DSP芯核，并將幾個DSP芯核、MPU芯核、專用處理單元、外圍電路單元、存儲單元統統集成在一個芯片上，成為DSP系統級集成電路。
    第二，可編程DSP是主導產品。可編程DSP給生產廠商提供了很大的靈活性。生產廠商可在同一個DSP平臺上開發出各種不同型號的系列產品，以滿足不同用戶的需求。同時，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，追求更高的運算速度。目前一般的DSP運算速度為100MIPS，即每秒鐘可運算1億條指令。由于電子設備的個人化和客戶化趨勢，DSP必須追求更高更快的運算速度，才能跟上電子設備的更新步伐 
    此外，今后DSP也將在數字式助聽器，數字式廣播，自動電源控制，單相AC馬達控制，智能高速公路系統，高清晰度電視等方面有很大的發展空間。未來computer（計算機）, consume（消費類）,communication（通信）3C將融合，那么DSP正是3C融合的黏合劑。

4 結束語

    目前DSP 的應用如日中天，它的應用領域仍然是個金礦，還有待于開發，遠沒有探測完。當前對數字信號處理問題的關心是產業界流行的趨勢。DSP的市場范圍十分廣大，因此應該盡量避免在市場中出現硬碰硬的競爭。即使這樣，也仍然可以獲得可觀的效益，值得為之奮斗。