淺談dsp技術(shù)論文(2)
淺談dsp技術(shù)論文
淺談dsp技術(shù)論文篇二
DSP技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的研究與探討
摘要：介紹了數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)(DSP)，DSP技術(shù)以及為什么采用DSP技術(shù)。并論述了DSP技術(shù)與傳統(tǒng)單片機(jī)相比較具有的優(yōu)點(diǎn)和它未來的發(fā)展趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞：DSP;DSP技術(shù)
中圖分類號(hào)：TP368.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 (2012) 10-0044-01
一、引言
數(shù)字信號(hào)處理(Digital Signal Processing，即DSP)，起源于上個(gè)世紀(jì)80年代，是一門涉及到許多學(xué)科并且廣泛應(yīng)用在很多領(lǐng)域的熱門學(xué)科。它利用微型計(jì)算機(jī)、專用處理設(shè)備，以數(shù)字方式對(duì)信號(hào)的采集、變換、濾波、估值、增強(qiáng)、壓縮、識(shí)別處理，得到人們需要的信號(hào)形式。它緊緊圍繞著數(shù)字信號(hào)處理的理論、實(shí)現(xiàn)以及應(yīng)用發(fā)展。
二、DSP技術(shù)
數(shù)字信號(hào)處理(DSP)的理論基礎(chǔ)涉及的范圍非常廣泛。比如微積分、概率統(tǒng)計(jì)、隨機(jī)過程、數(shù)值分析等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是數(shù)字信號(hào)處理的基本工具，同時(shí)它與網(wǎng)絡(luò)理論、信號(hào)與系統(tǒng)、控制理論、通信原理、故障診斷，傳感器技術(shù)等密切相關(guān)，還有近些年來蓬勃發(fā)展的一些學(xué)科：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。
正是由于有這些理論發(fā)展的前提基礎(chǔ)，和廣泛的市場(chǎng)需求，DSP處理的器件也應(yīng)運(yùn)而生，在廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域的同時(shí)得到迅速的發(fā)展。世界上第一個(gè)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(gè)非常重要的里程碑。即使這兩種芯片內(nèi)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(chǔ)。接著，1980年，日本NEC公司推出了第一個(gè)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(chǎn)品，廣泛地應(yīng)用在信號(hào)處理的各個(gè)領(lǐng)域。
三、DSP技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
和單片機(jī)比較而言，DSPs具有集成度高、CPU快速、存儲(chǔ)器容量大，并內(nèi)置了波特率發(fā)生器、FIFO緩沖器，可提供高速、同步串口、標(biāo)準(zhǔn)異步串口。一些dsp芯片內(nèi)還集成了模數(shù)轉(zhuǎn)換、采樣/保持電路，PWM輸出。DSP芯片采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，內(nèi)置高速硬件乘、加法器，多級(jí)流水線，使DSPs的數(shù)據(jù)運(yùn)算大幅度提高。
據(jù)統(tǒng)計(jì)分析DSPs比傳統(tǒng)的16位單片機(jī)單指令執(zhí)行時(shí)間快8到10倍，一次乘加運(yùn)算的時(shí)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(yùn)算速度。與此同時(shí)，DSPs提供JTAG接口和先進(jìn)的開發(fā)手段，使得批量生產(chǎn)、測(cè)試更為方便。開發(fā)工具ccs可實(shí)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(diào)試器，有很強(qiáng)的可移植性。
總的來說，DSPs器件具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1.在一個(gè)指令周期內(nèi)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(shí)訪問指令和數(shù)據(jù);
3.片內(nèi)具有快速RAM，可通過獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線同時(shí)訪問多片RAM;
4.具有循環(huán)、跳轉(zhuǎn)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(nèi)可同時(shí)操作多個(gè)硬件地址產(chǎn)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(jìn)行。
同時(shí)，它還具有精度高，抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好，功耗低以及編程方便，接口簡(jiǎn)單，電路集成方便等方面的優(yōu)勢(shì)。
四、DSP技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
隨著數(shù)字化的進(jìn)程快速提高，DSPs技術(shù)的地位不斷突顯，作為數(shù)字化處理的基礎(chǔ)技術(shù)，實(shí)時(shí)處理數(shù)字信號(hào)都是由通用型或?qū)I(yè)性的DSPs來完成的。正是因?yàn)镈SPs這種強(qiáng)大的實(shí)時(shí)處理能力，使得DSPs在聲音信號(hào)處理、圖像處理、模式識(shí)別方面不可或缺。隨著數(shù)字時(shí)代的不斷前行，它未來的發(fā)展趨勢(shì)可以從以下兩個(gè)方面來完善：
(一)與ARM(Advanced RISC Machines)相結(jié)合。ARM架構(gòu)是面向低預(yù)算市場(chǎng)設(shè)計(jì)的一款RISC微處理器，以32位單片機(jī)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，提供一系列內(nèi)核、體系擴(kuò)展、微處理器以及系統(tǒng)芯片方案，四個(gè)功能模塊可供生產(chǎn)廠商根據(jù)不同用戶的要求來配置生產(chǎn)。ARM具有較強(qiáng)的事務(wù)管理功能，在控制方便具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，而DSPs具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和很高的運(yùn)行速度。將兩者結(jié)合起來可以更好的進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，以及實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制功能。
(二)與FPGA(Field Programmable Gate Array)結(jié)合使用。即與現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列巧妙的結(jié)合起來。FPGA是在PAL、GAL、PLD等可編程器件的基礎(chǔ)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(shè)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(nèi)部連線(Interconnect)三部分。通過對(duì)FPGA內(nèi)部邏輯模塊、I/O模塊的配置，可以實(shí)現(xiàn)不同的邏輯狀態(tài)。同時(shí)，F(xiàn)PAG還具有靜態(tài)可重復(fù)編程、動(dòng)態(tài)在系統(tǒng)重構(gòu)的特性，這使得硬件的功能能夠像軟件一樣通過編程來實(shí)現(xiàn)。它與DSP芯片集成，可以在很大程度上提高信號(hào)處理的速度，將會(huì)使得DSPs在無線通信、多媒體領(lǐng)域有更加廣泛的應(yīng)用。
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