淺談dsp技術論文(2)
淺談dsp技術論文
淺談dsp技術論文篇二
DSP技術發(fā)展趨勢的研究與探討
摘要：介紹了數(shù)字信號處理技術(DSP)，DSP技術以及為什么采用DSP技術。并論述了DSP技術與傳統(tǒng)單片機相比較具有的優(yōu)點和它未來的發(fā)展趨勢。
關鍵詞：DSP;DSP技術
中圖分類號：TP368.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 (2012) 10-0044-01
一、引言
數(shù)字信號處理(Digital Signal Processing，即DSP)，起源于上個世紀80年代，是一門涉及到許多學科并且廣泛應用在很多領域的熱門學科。它利用微型計算機、專用處理設備，以數(shù)字方式對信號的采集、變換、濾波、估值、增強、壓縮、識別處理，得到人們需要的信號形式。它緊緊圍繞著數(shù)字信號處理的理論、實現(xiàn)以及應用發(fā)展。
二、DSP技術
數(shù)字信號處理(DSP)的理論基礎涉及的范圍非常廣泛。比如微積分、概率統(tǒng)計、隨機過程、數(shù)值分析等數(shù)學基礎是數(shù)字信號處理的基本工具，同時它與網(wǎng)絡理論、信號與系統(tǒng)、控制理論、通信原理、故障診斷，傳感器技術等密切相關，還有近些年來蓬勃發(fā)展的一些學科：人工智能、模式識別、神經網(wǎng)絡等，都與數(shù)字信號處理密不可分。
正是由于有這些理論發(fā)展的前提基礎，和廣泛的市場需求，DSP處理的器件也應運而生，在廣泛應用在各個領域的同時得到迅速的發(fā)展。世界上第一個單片DSP芯片是1978年AMI公司發(fā)布的S2811，在這之后，1979年美國Intel公司發(fā)布的商用可編程器件2920是DSP芯片的一個非常重要的里程碑。即使這兩種芯片內部沒有現(xiàn)代DSP芯片的單周期乘法器，但是他們?yōu)镈SP的蓬勃、迅速發(fā)展奠定了很重要的基礎。接著，1980年，日本NEC公司推出了第一個具有乘法器的商用DSP芯片，隨后，美國德州儀器公司(TI公司)推出一系列DSPs產品，廣泛地應用在信號處理的各個領域。
三、DSP技術的優(yōu)點
和單片機比較而言，DSPs具有集成度高、CPU快速、存儲器容量大，并內置了波特率發(fā)生器、FIFO緩沖器，可提供高速、同步串口、標準異步串口。一些dsp芯片內還集成了模數(shù)轉換、采樣/保持電路，PWM輸出。DSP芯片采用改進的哈佛結構，內置高速硬件乘、加法器，多級流水線，使DSPs的數(shù)據(jù)運算大幅度提高。
據(jù)統(tǒng)計分析DSPs比傳統(tǒng)的16位單片機單指令執(zhí)行時間快8到10倍，一次乘加運算的時間快16到30倍。DSPs還提供了高度專業(yè)化的指令集，提高了FFT(快速傅里葉變換)、濾波器的運算速度。與此同時，DSPs提供JTAG接口和先進的開發(fā)手段，使得批量生產、測試更為方便。開發(fā)工具ccs可實現(xiàn)全空間透明仿真，軟件開發(fā)具有匯編/鏈接C編譯器、C源碼調試器，有很強的可移植性。
總的來說，DSPs器件具有以下優(yōu)點：
1.在一個指令周期內能夠完成一次乘法、一次加法;
2.程序空間以及數(shù)據(jù)空間分開，能夠同時訪問指令和數(shù)據(jù);
3.片內具有快速RAM，可通過獨立的數(shù)據(jù)總線同時訪問多片RAM;
4.具有循環(huán)、跳轉的硬件支持;
5.快速的中斷處理、I/O(輸入輸出)支持;
6.在單周期內可同時操作多個硬件地址產生器;
7.并行操作流暢;
8.支持流水線操作方便，使取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以同步、重疊進行。
同時，它還具有精度高，抗干擾能力強，穩(wěn)定性好，功耗低以及編程方便，接口簡單，電路集成方便等方面的優(yōu)勢。
四、DSP技術的發(fā)展趨勢
隨著數(shù)字化的進程快速提高，DSPs技術的地位不斷突顯，作為數(shù)字化處理的基礎技術，實時處理數(shù)字信號都是由通用型或專業(yè)性的DSPs來完成的。正是因為DSPs這種強大的實時處理能力，使得DSPs在聲音信號處理、圖像處理、模式識別方面不可或缺。隨著數(shù)字時代的不斷前行，它未來的發(fā)展趨勢可以從以下兩個方面來完善：
(一)與ARM(Advanced RISC Machines)相結合。ARM架構是面向低預算市場設計的一款RISC微處理器，以32位單片機的行業(yè)標準，提供一系列內核、體系擴展、微處理器以及系統(tǒng)芯片方案，四個功能模塊可供生產廠商根據(jù)不同用戶的要求來配置生產。ARM具有較強的事務管理功能，在控制方便具有很強的優(yōu)勢，而DSPs具有強大的數(shù)據(jù)處理能力和很高的運行速度。將兩者結合起來可以更好的進行數(shù)字信號處理，以及實現(xiàn)相應的控制功能。
(二)與FPGA(Field Programmable Gate Array)結合使用。即與現(xiàn)場可編程門陣列巧妙的結合起來。FPGA是在PAL、GAL、PLD等可編程器件的基礎發(fā)展起來的，是ASIC(即為專用集成電路)中集成度最高的一種電子設備。FPGA采用邏輯單元陣列(Logic Cell Array)，包括可配置邏輯模塊(Configurable Logic Block)、輸出輸入模塊(Input Output Block)以及內部連線(Interconnect)三部分。通過對FPGA內部邏輯模塊、I/O模塊的配置，可以實現(xiàn)不同的邏輯狀態(tài)。同時，F(xiàn)PAG還具有靜態(tài)可重復編程、動態(tài)在系統(tǒng)重構的特性，這使得硬件的功能能夠像軟件一樣通過編程來實現(xiàn)。它與DSP芯片集成，可以在很大程度上提高信號處理的速度，將會使得DSPs在無線通信、多媒體領域有更加廣泛的應用。
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