淺談dsp的技術(shù)論文(2)
淺談dsp的技術(shù)論文
淺談dsp的技術(shù)論文篇二
DSP技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用
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
中圖分類號(hào)： C35 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
一、DSP概述
DSP(Digital Signal Processing)是一種獨(dú)特的微處理器，以數(shù)字信號(hào)來(lái)處理大量信息的器件。DSP的工作原理是將接收到的模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)換為0或1的數(shù)字信號(hào)，進(jìn)而對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行刪除、強(qiáng)化、修改等操作，在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解譯回實(shí)際環(huán)境格式或模擬數(shù)據(jù)。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(wàn)條復(fù)雜指令程序，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)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。
數(shù)字信號(hào)處理是以眾多學(xué)科為理論基礎(chǔ)的，它所涉及的范圍極其廣泛。例如，在數(shù)學(xué)領(lǐng)域，微積分、概率統(tǒng)計(jì)、隨機(jī)過(guò)程、數(shù)值分析等都是數(shù)字信號(hào)處理的基本工具，與網(wǎng)絡(luò)理論、信號(hào)與系統(tǒng)、控制論、通信理論、故障診斷等也密切相關(guān)。近來(lái)新興的一些學(xué)科，如人工智能、模式識(shí)別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，都與數(shù)字信號(hào)處理密不可分?？梢哉f(shuō)，數(shù)字信號(hào)處理是把許多經(jīng)典的理論體系作為自己的理論基礎(chǔ)，同時(shí)又使自己成為一系列新興學(xué)科的理論基礎(chǔ)。
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(wèn)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?；贒SP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)。
(4)、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(kāi)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(lái)越強(qiáng)，應(yīng)用越來(lái)越廣，達(dá)到甚至超過(guò)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(lái)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(wàn)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(lái)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)是將DSP系統(tǒng)嵌入的應(yīng)用到電子系統(tǒng)中的通用系統(tǒng)。這種系統(tǒng)不但具有在DSP器件中數(shù)據(jù)處理的優(yōu)勢(shì)，還具有應(yīng)用目標(biāo)所需要的技術(shù)特征。在眾多的嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域中，不僅要在數(shù)據(jù)處理方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)的DSP，還需要在智能控制方面微處理器(MCU)。所以，將DSP與MCU融合在一起的雙核平臺(tái)，將成為DSP技術(shù)發(fā)展的一種新的趨勢(shì)。
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(lái)很大機(jī)遇，采用先進(jìn)的DSP將會(huì)使開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品具有更強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
(3)、更高的運(yùn)算速度與降低幾何尺寸和功耗
由于電子設(shè)備的客戶化和個(gè)人化的發(fā)展趨勢(shì)，DSP必須追求更快更高的運(yùn)算速度，以此才能跟上電子設(shè)備目前迅速更新的步伐。同時(shí)又因?yàn)镈SP的應(yīng)用范圍已涉及到人們生活的各個(gè)領(lǐng)域，尤其是現(xiàn)在便攜式手持產(chǎn)品的廣泛度越來(lái)越多，對(duì)于低功耗和尺寸的要求也就隨之增高，所以DSP有待于降低功耗。按照CMOS的發(fā)展趨勢(shì)，依靠新的工藝來(lái)改進(jìn)DSP的芯片結(jié)構(gòu)，是完全有可能提高DSP的運(yùn)算速度和降低功耗尺寸的。
(4)、DSP的內(nèi)核結(jié)構(gòu)的改善
DSP的結(jié)構(gòu)是針對(duì)應(yīng)用，并根據(jù)應(yīng)用以此來(lái)優(yōu)化DSP技術(shù)的設(shè)計(jì)和改進(jìn)產(chǎn)品的性能。多通道結(jié)構(gòu)和超標(biāo)量結(jié)構(gòu)、超流水結(jié)構(gòu)、單指令多重?cái)?shù)據(jù)、多處理、超長(zhǎng)指令字結(jié)構(gòu)、和多線程可并行擴(kuò)展的SHARC，在新的高性能處理器中將占據(jù)著重要的主導(dǎo)地位。
四、DSP技術(shù)的應(yīng)用
DSP應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越多，與傳統(tǒng)的微處理器相比，它能夠提供更高的運(yùn)算能力和運(yùn)算能力，更好的性能價(jià)格比。隨著價(jià)格的降低和技術(shù)的發(fā)展，不斷涌現(xiàn)的更廣泛的新領(lǐng)域?yàn)镈SP技術(shù)的發(fā)展提供了更多的機(jī)遇。目前正在形成的一些熱點(diǎn)市場(chǎng)，包括傳感器、數(shù)字相機(jī)、通信、電機(jī)控制、醫(yī)療成像、數(shù)字化家電等等。DSP技術(shù)和產(chǎn)品為提高智能儀器儀表、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。因此，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)是隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)與信息化的進(jìn)展、信號(hào)處理理論和方法的迅速發(fā)展，工業(yè)、通信控制過(guò)程中對(duì)需要處理的數(shù)據(jù)量越來(lái)越大，對(duì)精度和實(shí)時(shí)性的要求也越來(lái)越高。高性能DSP的出現(xiàn)，軟件和開(kāi)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(lái)越多的用戶開(kāi)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(lái)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)如下圖示：
TM S320C 2XX典型系統(tǒng)
五、結(jié)語(yǔ)
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(kāi)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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