DSP的发展及应用..docVIP

数字信号处理DSP芯片的发展和应用 摘要 本文概述了数字信号处理的发展历程，介绍了DSP采用的关键技术，并详细分析了DSP在各领域的应用。 目录 数字信号处理DSP芯片的发展与应用 1 一、数字信号处理器的发展历史 1 （一）第一阶段：70年代理论先行 1 （二）第二阶段：80年代产品普及 1 （三）第三阶段：90年代突飞猛进 2 二、DSP芯片的关键技术 2 三、DSP的应用领域 3 四、DSP的典型应用 3 （一）DSP在雷达领域应用 3 （二）DSP在移动通信领域的应用 5 数字信号处理DSP芯片的发展与应用 一、数字信号处理器的发展历史 20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。从第一片DSP芯片的出现到现在，伴随着信息技术革命的脚步DSP芯片已经走过了30年的光辉岁月，在过去的三十多年时间里，数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用。在当今的数字化时代背景下，DSP己成为通信、计算机、消费类电子产品等领域的基础器件。DSP的发展大致分为三个阶段： （一）第一阶段：70年代理论先行 在DSP出现之前，数字信号处理只能靠MPU（微处理器）来完成。由于MPU的处理速度较低，无法满足高速实时的要求。因此，直到70年代，有人才提出了DSP的理论和算法基础。但是那时DSP仅停留在理论上，即使是研制出来的DSP系统也是由分立元件构成的，其应用领域仅局限于军事、航空航天部门。 （二）第二阶段：80年代产品普及 随着大规模集成电路技术的发展，1982年诞生了世界上第一片DSP芯片。这种DSP器件采用微米工艺NMOS技术制作，虽然功耗和尺寸稍大，但是运算速度比MPU提高了几十倍，在语音合成和编码解码器中得到了广泛应用。DSP芯片的问世是电子信息技术的一个里程碑，它标志着DSP应用系统由大型向小型化迈进了一大步。 到80年代中期，随着CMOS技术的进一步发展，基于CMOS工艺的第二代DSP芯片应运而生，其存储容量和运算速度都得到了成倍提高，成为语音处理、图像硬件处理技术的基础。80年代后期，第三代DSP芯片问世，运算速度进一步提高，其应用于范围逐步扩大到通信、计算机领域。 （三）第三阶段：90年代突飞猛进 90年代以来，DSP发展最快，相继出现了第四代和第五代DSP器件。现在的DSP属于第五代产品，与第四代相比，系统集成度更高，将DSP芯核及外围元件综合集成在单一芯片上。这种集成度极高的DSP芯片不仅在通信、计算机领域大显身手，而且逐渐渗透到人们日常消费领域。 二、DSP芯片的关键技术 DSP是一种嵌入式处理器，支持单时钟周期的“乘加”运算。DSP具有体积小、功耗小、使用方便、实时处理迅速、处理数据量大、处理精度高、性价比高等优点。DSP内部采用了5种关键技术： 1、采用哈佛结构体系或改进的哈佛结构体系。 DSP处理器几乎毫不例外的采用了哈佛结构。哈佛结构把程序代码和数据的存储空间分开，并有各自的地址和数据总线，每个存储器独立编址和数据总线，用独立的一组程序总线和数据总线进行访问。 如果程序代码存储空间与数据存储空间之间还可以进行数据交换，则称为改进的哈佛结构。这种结构可以进行并行数据操作。 采用多总线结构。 多总线结构可以同时读取多组数据和存储数组数据，即同一时钟周期内可移执行多个操作指令。 采用流水线操作。 由于DSP哈佛结构指令的各个阶段可以重叠进行，这样对每一条指令似乎都是在一个周期内完成，可以把指令周期减到最小，增加数据吞吐量。 采用硬件乘法器和高效的MAC指令。 DSP芯片都有硬件乘法器，使得乘法运算做到一个周期内完成，与之配合的指令为MAC乘法累加指令，它可以可以在单周期内取两个操作数相乘，并将结果加载到累加器。 采用独立的传输总线及其控制器。 处理器高速处理速度必须与高速的数据访问和传输相配合。而且为不影响CPU及其相关总线的工作，DSP的DMA单独设置了传输总线及其控制器，因此可以独立工作。 三、DSP的应用领域 30年来，由于集成电路的发展，同时也因巨大的市场需求， DSP得到飞速的发展，DSP在数字信号处理、通信、军事、自动控制、医疗、图像视频处理等诸多领域得到广泛应用。DSP芯片的成本越来越低，性价比日益提高，应用潜力巨大。DSP芯片的应用有： 信号处理——如数字滤波、自适应滤波、快速傅立叶变换、相关运算、谱分析、卷积、模式匹配、加窗、波形产生等； 通信——如调制解调器、自适应均衡、数据加密、数据压缩、回波抵消、多路复用、传真、扩频通信、纠错编码、可视电话等； 语音——如语音编码、语音合成、语音识别、语音增强、说话人辨认、说话人确认、语音邮件、语音存储等 图形/图像——如二维或三维图形处理、图像压缩与传输、图像增强、动画、