DSP技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用分析
導(dǎo)語：在計(jì)算機(jī)技術(shù)及現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展下，DSP技術(shù)已經(jīng)成為一門涉及面 十分廣闊的技術(shù)學(xué)科。下文來談?wù)凞SP技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，歡迎大家參考!
摘要：DSP技術(shù)在計(jì)算機(jī)、電子、通信等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，將DSP技術(shù)的應(yīng)用對(duì)很多行業(yè)都有重大的意義。利用DSP技術(shù)構(gòu)建一個(gè)具有高速、實(shí)時(shí)信號(hào)處理特點(diǎn)的通用實(shí)踐平臺(tái)，設(shè)置DSP應(yīng)用軟件，即可對(duì)實(shí)踐平臺(tái)功能加以控制、改變，使之完成需要的實(shí)踐活動(dòng)。本文從DSP技術(shù)的發(fā)展及特點(diǎn)出發(fā)，詳細(xì)闡述了DSP的應(yīng)用思路、結(jié)構(gòu)及功能。
關(guān)鍵詞：DSP技術(shù);發(fā)展;應(yīng)用
一、DSP概述
DSP(Digital Signal Processing)是一種獨(dú)特的微處理器，是以數(shù)字信號(hào)來處理大量信息的器件。其工作原理是接收模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)換為0或1的數(shù)字信號(hào)，再對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行修改、刪除、強(qiáng)化，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。它不僅具有可編程性，而且其實(shí)時(shí)運(yùn)行速度可達(dá)每秒數(shù)以千萬條復(fù)雜指令程序，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力和高運(yùn)行速度，是最值得稱道的兩大特色。
二、DSP的優(yōu)勢(shì)
在計(jì)算機(jī)技術(shù)及現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展下，DSP(數(shù)字信號(hào)處理)技術(shù)已經(jīng)成為一門涉及面十分廣闊的技術(shù)學(xué)科。隨著集成化DSP技術(shù)的問世，DSP技術(shù)得到了極大的發(fā)展，同時(shí)也使DSP的應(yīng)用領(lǐng)域更為廣闊。目前，DSP技術(shù)已經(jīng)在計(jì)算機(jī)、電子、通信、儀器、軍事、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。基于DSP的信號(hào)處理系統(tǒng)，主要具有以下優(yōu)勢(shì)：
(1)、豐富的外設(shè)
DSP具有DMA(有一組或多組獨(dú)立的DMA總線，與CPU的程序、數(shù)據(jù)總線并行工作，在不影響CPU工作的條件下，DMA速度已達(dá)800Mbyte/s以上)、串口、定時(shí)器等外設(shè)。
(2)、特殊的尋址模式
DSP處理器往往都支持專門的尋址模式，它們對(duì)通常的信號(hào)處理操作和算法是很有用的。例如，模塊(循環(huán))尋址(對(duì)實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器延時(shí)線很有用)、位倒序?qū)ぶ?對(duì)FFT很有用)。
(3)、可程控性
基于DSP的信號(hào)處理系統(tǒng)，設(shè)計(jì)有多種軟件，不同軟件可執(zhí)行不同的信號(hào)處理任務(wù)，如載入數(shù)據(jù)采集軟件后，就可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，若載入解調(diào)、調(diào)制軟件，則可進(jìn)行調(diào)節(jié)解調(diào)。
、數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)大
DSP芯片應(yīng)用的是哈佛結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和程序存儲(chǔ)空間是分離開的，各自具有數(shù)據(jù)總線和地址總線，正是這種結(jié)構(gòu)使其能夠同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令處理，使處理效率大為提升。
(5)、高集成度
DSP是一種高位、高速單片機(jī)，其具有體積小、功耗小、功能強(qiáng)、集成度高、系統(tǒng)化好、性價(jià)比高、使用方便的優(yōu)點(diǎn)。
三、DSP技術(shù)的發(fā)展
DSP的功能越來越強(qiáng)，應(yīng)用越來越廣，達(dá)到甚至超過了微控制器的功能，比微控制器做得更好而且價(jià)格更便宜，許多家電用第二代DSP來控制大功率電機(jī)就是一個(gè)很好的例子。汽車、個(gè)人通信裝置、家用電器以及數(shù)以百萬計(jì)的工廠使用DSP系統(tǒng)。數(shù)碼相機(jī)、IP電話和手持電子設(shè)備的熱銷帶來了對(duì)DSP芯片的巨大需求。而手機(jī)、MP3播放器、PDA以及手提電腦等個(gè)性化代表的設(shè)備，這些設(shè)備的發(fā)展水平都是取決于DSP的發(fā)展。所以在目前科技高速發(fā)展的新的形勢(shì)下，DSP面臨的要求必然會(huì)是功能更多更全、處理速度更高、存儲(chǔ)器用量更少、功耗更低的趨勢(shì)。DSP的技術(shù)發(fā)展將會(huì)有以下一些走勢(shì)：
（1）、系統(tǒng)級(jí)集成DSP是潮流
DSP芯片尺寸的小是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(chǔ)單元統(tǒng)統(tǒng)集成在一個(gè)芯片上，成為DSP系統(tǒng)級(jí)集成電路。
(2)、DSP嵌入式系統(tǒng)
DSP嵌入式系統(tǒng)是DSP系統(tǒng)嵌入到應(yīng)用電子系統(tǒng)中的一種通用系統(tǒng)。這種系統(tǒng)既具有DSP器件在數(shù)據(jù)處理方面的優(yōu)勢(shì)，又具有應(yīng)用目標(biāo)所需要的技術(shù)特征。在許多嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域，既需要在數(shù)據(jù)處理方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)的DSP，也需要在智能控制方面技高一籌的微處理器(MCU)。因此，將DSP與MCU融合在一起的雙核平臺(tái)，將成為DSP技術(shù)發(fā)展的一種新潮流。
DSP的發(fā)展非常迅速，而銷售的價(jià)格逐年降低。目前DSP的結(jié)構(gòu)、總線、資源和接口技術(shù)都趨于標(biāo)準(zhǔn)化，尤其接口的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展更快。這給從事系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工程技術(shù)人員帶來很大機(jī)遇，采用先進(jìn)的DSP將會(huì)使開發(fā)的產(chǎn)品具有更強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
(3)、追求更高的運(yùn)算速度和進(jìn)一步降低功耗和幾何尺寸
由于電子設(shè)備的個(gè)人化和客戶化趨勢(shì)，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。同時(shí)由于DSP的應(yīng)用范圍已擴(kuò)大到人們工作生活的各個(gè)領(lǐng)域，特別是便攜式手持產(chǎn)品對(duì)于低功耗和尺寸的要求很高，所以DSP有待于進(jìn)一步降低功耗。按照CMOS的發(fā)展趨勢(shì)，依靠新工藝改進(jìn)芯片結(jié)構(gòu)，DSP運(yùn)算速度的提高和功耗尺寸的降低是完全可能的。
(4)、DSP的內(nèi)核結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改善
DSP的結(jié)構(gòu)主要是針對(duì)應(yīng)用，并根據(jù)應(yīng)用優(yōu)化DSP設(shè)計(jì)以極大改進(jìn)產(chǎn)品的性能。多通道結(jié)構(gòu)和單指令多重?cái)?shù)據(jù)、超長(zhǎng)指令字結(jié)構(gòu)、超標(biāo)量結(jié)構(gòu)、超流水結(jié)構(gòu)、多處理、多線程及可并行擴(kuò)展的超級(jí)哈佛結(jié)構(gòu)(SHARC)在新的高性能處理器中將占據(jù)主導(dǎo)地位。
DSP技術(shù)的應(yīng)用
DSP應(yīng)用領(lǐng)域越來越多，與傳統(tǒng)的微處理器相比，它能夠提供更好的性能價(jià)格比，更高的運(yùn)算速度和運(yùn)算能力，是運(yùn)算密集型而不是事務(wù)密集型的器件。隨著技術(shù)的發(fā)展和價(jià)格的降低，不斷涌現(xiàn)的新的應(yīng)用領(lǐng)圖為DSP技術(shù)的發(fā)展提供了機(jī)遇。目前正在形成的一些熱點(diǎn)市場(chǎng)，包括數(shù)字相機(jī)、醫(yī)療成像、通信、傳感器、電機(jī)控制、數(shù)字化家電等等。DSP技術(shù)和產(chǎn)品為大大提高智能儀器儀表和智能傳感器的性能和實(shí)時(shí)處理能力提供發(fā)展的機(jī)遇。可以說，在儀器儀表和傳感器領(lǐng)域，DSP技術(shù)和產(chǎn)品大有用武之地。
DSP的典型系統(tǒng)隨著信息化的進(jìn)展和計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、信號(hào)處理理論與方法的迅速發(fā)展，通信、工業(yè)過程控制等需要處理的數(shù)據(jù)量越來越大，對(duì)實(shí)時(shí)性和精度的要求越來越高。低檔的微處理器已不能滿足要求。高性能DSP的出現(xiàn)，軟件和開發(fā)工具的完善，價(jià)格的大幅度下降，使得DSP器件和技術(shù)在儀器儀表中具有廣闊的應(yīng)用前景。越來越多的用戶開始選用DSP提高產(chǎn)品的性能。用DSP器件作實(shí)時(shí)處理已成為當(dāng)今和未來技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新的熱點(diǎn)。
以TI公司的TMS320C2XX為例，該產(chǎn)品具有良好的性能價(jià)格比，其中TMS320C203單片價(jià)格不到人民幣100元，芯片內(nèi)置544字的高速SRAM。外部可尋地址64K字程序，數(shù)據(jù)及輸出輸入接口，指令周期在25～50ns。實(shí)時(shí)性處理比16位單片機(jī)快2倍以上。TMS320C206除具有TMS320C203的功能外，內(nèi)置32K零等待快閃SRAM，能最大限度地減少用戶板的體積。TMS320C240的指令、DSP核與TMS320C203、C206完全兼容，內(nèi)置8K、16K字快閃存儲(chǔ)器，增加了兩路10位AD，每路采樣頻率達(dá)到166kHz，提供9路獨(dú)立的PWM輸出，內(nèi)置SCI和SPI接口、CAN總線接口。這大大增強(qiáng)了TMS320C240的處理能力，在工業(yè)控制方面顯示了強(qiáng)大的生命力。典型的TMS320C240的用戶系統(tǒng)如下圖所示：
TM S320C 2XX典型系統(tǒng)
五、結(jié)語
基于DSP技術(shù)的信號(hào)處理系統(tǒng)具有可程控性、高速處理能力、高集成度特點(diǎn)，將其應(yīng)用于電子信息工程綜合實(shí)踐具有重要意義。將計(jì)算機(jī)微機(jī)與DSP處理器相結(jié)合，全面發(fā)揮PC強(qiáng)大的操作功能，DSP的可程控性和高速的信號(hào)處理功能，開發(fā)出綜合實(shí)踐系統(tǒng)，以滿足綜合實(shí)踐的各種應(yīng)用要求，從而提升了綜合實(shí)踐課程的綜合化、系統(tǒng)化。
參考文獻(xiàn)
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