DSP技术的发展及应用

摘要：dsp技术在计算机、电子、通信等领域得到了广泛应用，将DSP技术的应用对很多行业都有重大的意义。利用DSP技术构建一个具有高速、实时信号处理特点的通用实践平台，设置DSP应用软件，即可对实践平台功能加以控制、改变，使之完成需要的实践活动。本文从DSP技术的发展及特点出发，详细阐述了DSP的应用思路、结构及功能。

关键词：DSP技术；发展；应用

中图分类号： C35 文献标识码： A

一、DSP概述

DSP（Digital Signal Processing）是一种独特的微处理器，以数字信号来处理大量信息的器件。DSP的工作原理是将接收到的模拟信号，转换为0或1的数字信号，进而对数字信号进行删除、强化、修改等操作，在其他系统芯片中把数字数据解译回实际环境格式或模拟数据。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。

数字信号处理是以众多学科为理论基础的，它所涉及的范围极其广泛。例如，在数学领域，微积分、概率统计、随机过程、数值分析等都是数字信号处理的基本工具，与网络理论、信号与系统、控制论、通信理论、故障诊断等也密切相关。近来新兴的一些学科，如人工智能、模式识别、神经网络等，都与数字信号处理密不可分。可以说，数字信号处理是把许多经典的理论体系作为自己的理论基础，同时又使自己成为一系列新兴学科的理论基础。

二、DSP的优势

在计算机技术及现代科技的迅猛发展下，DSP（数字信号处理）技术已经成为一门涉及面十分广阔的技术学科。随着集成化DSP技术的问世，DSP技术得到了极大的发展，同时也使DSP的应用领域更为广阔。目前，DSP技术已经在计算机、电子、通信、仪器、军事、医学等领域得到了广泛应用。基于DSP的信号处理系统，主要具有以下优势：

（1）、丰富的外设

DSP具有DMA（有一组或多组独立的DMA总线，与CPU的程序、数据总线并行工作，在不影响CPU工作的条件下，DMA速度已达800Mbyte/s以上）、串口、定时器等外设。

（2）、特殊的寻址模式

DSP处理器往往都支持专门的寻址模式，它们对通常的信号处理操作和算法是很有用的。例如，模块（循环）寻址（对实现数字滤波器延时线很有用）、位倒序寻址（对FFT很有用）。

（3）、可程控性

基于DSP的信号处理系统，设计有多种软件，不同软件可执行不同的信号处理任务，如载入数据采集软件后，就可对数据进行采集，若载入解调、调制软件，则可进行调节解调。

（4）、数据处理能力强大

DSP芯片应用的是哈佛结构，该结构中将数据存储和程序存储空间是分离开的，各自具有数据总线和地址总线，正是这种结构使其能够同时进行数据和指令处理，使处理效率大为提升。

（5）、高集成度

DSP是一种高位、高速单片机，其具有体积小、功耗小、功能强、集成度高、系统化好、性价比高、使用方便的优点。

三、DSP技术的发展

DSP的功能越来越强，应用越来越广，达到甚至超过了微控制器的功能，比微控制器做得更好而且价格更便宜，许多家电用第二代DSP来控制大功率电机就是一个很好的例子。汽车、个人通信装置、家用电器以及数以百万计的工厂使用DSP系统。数码相机、IP电话和手持电子设备的热销带来了对DSP芯片的巨大需求。而手机、MP3播放器、PDA以及手提电脑等个性化代表的设备，这些设备的发展水平都是取决于DSP的发展。所以在目前科技高速发展的新的形势下，DSP面临的要求必然会是功能更多更全、处理速度更高、存储器用量更少、功耗更低的趋势。DSP的技术发展将会有以下一些走势：

（1）、系统级集成DSP是潮流

DSP芯片尺寸的小是DSP的技术发展方向。当前的DSP尺寸小、功耗低、性能高。各DSP厂商纷纷采用新工艺，改进DSP芯核，并将几个DSP芯核、MPU芯核、专用处理单元、电路单元、存储单元统统集成在一个芯片上，成为DSP系统级集成电路。

（2）、DSP嵌入式系统

DSP嵌入式系统是将DSP系统嵌入的应用到电子系统中的通用系统。这种系统不但具有在DSP器件中数据处理的优势，还具有应用目标所需要的技术特征。在众多的嵌入式应用领域中，不仅要在数据处理方面具有独特优势的DSP，还需要在智能控制方面微处理器(MCU)。所以，将DSP与MCU融合在一起的双核平台，将成为DSP技术发展的一种新的趋势。

DSP的发展非常迅速，而销售的价格逐年降低。目前DSP的结构、总线、资源和接口技术都趋于标准化，尤其接口的标准化进展更快。这给从事系统设计的工程技术人员带来很大机遇，采用先进的DSP将会使开发的产品具有更强的市场竞争力。

（3）、更高的运算速度与降低几何尺寸和功耗

由于电子设备的客户化和个人化的发展趋势，DSP必须追求更快更高的运算速度，以此才能跟上电子设备目前迅速更新的步伐。同时又因为DSP的应用范围已涉及到人们生活的各个领域，尤其是现在便携式手持产品的广泛度越来越多，对于低功耗和尺寸的要求也就随之增高，所以DSP有待于降低功耗。按照CMOS的发展趋势，依靠新的工艺来改进DSP的芯片结构，是完全有可能提高DSP的运算速度和降低功耗尺寸的。

（4）、DSP的内核结构的改善

DSP的结构是针对应用，并根据应用以此来优化DSP技术的设计和改进产品的性能。多通道结构和超标量结构、超流水结构、单指令多重数据、多处理、超长指令字结构、和多线程可并行扩展的SHARC，在新的高性能处理器中将占据着重要的主导地位。

四、DSP技术的应用

DSP应用领域越来越多，与传统的微处理器相比，它能够提供更高的运算能力和运算能力，更好的性能价格比。随着价格的降低和技术的发展，不断涌现的更广泛的新领域为DSP技术的发展提供了更多的机遇。目前正在形成的一些热点市场，包括传感器、数字相机、通信、电机控制、医疗成像、数字化家电等等。DSP技术和产品为提高智能仪器仪表、智能传感器的性能和实时处理能力提供发展的机遇。因此，在仪器仪表和传感器领域，DSP技术和产品大有用武之地。

DSP的典型系统是随着计算机科学技术与信息化的进展、信号处理理论和方法的迅速发展，工业、通信控制过程中对需要处理的数据量越来越大，对精度和实时性的要求也越来越高。高性能DSP的出现，软件和开发工具的完善，价格的大幅度下降，使得DSP器件和技术在仪器仪表中具有广阔的应用前景。越来越多的用户开始选用DSP提高产品的性能。用DSP器件作实时处理已成为当今和未来技术发展的一个新的热点。

以TI公司的TMS320C2XX为例，该产品具有良好的性能价格比，其中TMS320C203单片价格不到人民币100元，芯片内置544字的高速SRAM。外部可寻地址64K字程序，数据及输出输入接口，指令周期在25～50ns。实时性处理比16位单片机快2倍以上。TMS320C206除具有TMS320C203的功能外，内置32K零等待快闪SRAM，能最大限度地减少用户板的体积。TMS320C240的指令、DSP核与TMS320C203、C206完全兼容，内置8K、16K字快闪存储器，增加了两路10位AD，每路采样频率达到166kHz，提供9路独立的PWM输出，内置SCI和SPI接口、CAN总线接口。这大大增强了TMS320C240的处理能力，在工业控制方面显示了强大的生命力。典型的TMS320C240的用户系统如下图示：

TM S320C 2XX典型系统

五、结语

基于DSP技术的信号处理系统具有可程控性、高速处理能力、高集成度特点，将其应用于电子信息工程综合实践具有重要意义。将计算机微机与DSP处理器相结合，全面发挥PC强大的操作功能，DSP的可程控性和高速的信号处理功能，开发出综合实践系统，以满足综合实践的各种应用要求，从而提升了综合实践课程的综合化、系统化。

参考文献

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