论DSP芯片技术特点及应用研究

【摘 要】目前，数字信号处理（DSP）是发展迅速的现代信息技术之一，已经广泛应用于众多新兴学科领域。本文在介绍了DSP芯片结构特征和技术特点的基础上，阐述了DSP在自动化、网络通信、智能机器人控制等领域的应用现状，探讨了DSP的未来发展前景。

【关键词】DSP;芯片技术;应用研究

一、DSP芯片结构特征

DSP系统示意图如图1所示，DSP系统除了运算量较大外，还包含两个明显特征：第一，DSP系统能够实现大量重复运算;第二，I/O运算数小于算数云算数。基于以上两个特征，DSP非常适合作为专门处理数字信号的微型处理器，将所需的数字信号算法嵌入芯片内部，通过硬件设备得以实现，不需要专门对数字信号的算法进行编程。一般情况下，对DSP芯片加以电路就可以完成相应的数字信号处理任务。

DSP 芯片结构特征包括以下五点：第一，DSP芯片采用哈佛结构，哈佛结构能够使芯片数据总线与指令总线相互分离，互不干扰，在相同的计算周期内，芯片数据总线和指令总线可以同时获取存储器内的指令字和操作数，从根本上提高了数字信号处理的运算效率;第二，DSP芯片采用流水线操作模式;第三，DSP芯片中配置了多个专用乘法器和累加器，能够实现单指令乘法运算、累加运算和变址运算，在一个计算指令周期内保证完成乘积求和运算;第四，由于DSP芯片中配置了循环控制硬件，其DSP指令效率较高，当DSP芯片完成循环控制初始化之后，后期运行中的循环控制指令不需要再消耗周期指令，提高了芯片运行速度;第五，DSP芯片具有快速指令周期。

二、DSP芯片技术特点

（一）数据处理速度快

DSP经过检测、过滤、分析、压缩、识别等一系列处理过程，将信息转化为所需要的数据。当DSP接收信号之后，立即将信号转化为“0”或“1”的数字形式，在对数字化后的数据进行强化等处理。当DSP完成对数据处理的任务后，由DSP芯片将处理后的数据传输到其他芯片中，以实现用户所需的信号格式。同时，DSP芯片能够在固定指令周期内实现独立的一次加法运算和乘法运算。

（二）应用领域广泛

基于现代社会信息技术发展迅速的背景下，DSP并不是以独立方式存在的信息技术，只有将DSP技术广泛应用于不同建设领域，才能体现出DSP技术的优势特征。

（三）良好的稳定性

DSP技术经过不断地实验和创新，在应用中已经具有了良好的稳定性，并正在拓展其应用范围。

四、DSP技术在各个领域中的应用

（一）在自动化变电站的应用

自动化变电站涉及的电子元件较多，开关量和模拟量位置也相对分散，对数据信息的实时性有着较高要求。DSP能够准确、迅速地采集和处理各种信息，其强大的并行处理能力可以实现多任务操作，具有较强的实用性和灵活性。DSP芯片的接口为后续扩展预留了空间，能够实现对继电保护器的网络实时监控。

（二）在多媒体通信中的应用

多媒体通信指的是文字、图像、语音、视频等数据的通信，其中以视频和音频数据为主。由于视频、音频数据的数字化处理需要消耗庞大的数据量，因此，必须采用压缩技术对视频、音频数据进行压缩，尽量减少数据存储空间，以提高多媒体通信的数据传输效率。多媒体通信对通信终端的要求较高，需要网络终端具有良好的数据处理能力，同时确保实时性和交互性。

（三）在无线通信技术的应用

软件无线电指的使在同一个硬件设备平台上，配置安装不同的软件系统，以实现多频段的无线电台通信，属于一种新型的无线通信技术。随着DSP技术的不断发展和成熟应用，尤其是高性能、低成本的DSP芯片的应运而生，使DSP在软件无线电通信的应用成为了研究热点问题。软件无线电技术具有操作简单、功能易实现和通用性强等特征，其硬件部分由DSP芯片、电源、射频转换器、传输天线和变换器共同组成，对信号的数字化处理是决定软件无线电通信是否能实现的关键条件，由DSP芯片代替数字电路编程，从根本上简化编程过程，确保了硬件结构与软件功能实现的相互独立。对于软件无线电这种通用性较强的平台来说，可以通过不同的软件实现不同需求的通信功能，提高了系统灵活应用的能力。

（四）在机器人控制中的应用

随着人工智能技术、传感器技术、计算机技术和图像处理技术等学科的发展和进步，促进了机器人控制技术水平的进一步提高，对机器人控制技术性能的要求也越来越高。采用信息处理速度快、稳定性强、性能良好的DSP技术可以实现机器人控制系统对数据处理的要求，DSP良好的实时运算功能可以满足机器人控制技术的计算需求，因此，DSP的应用成为了机器人控制可持续发展的关键点。尤其是随着DSP芯片信号处理速度的不断提高，其强大的并行数据处理能力，能够从根本上提高机器人控制系统的性能。

五、结论

综上所述，随着现代信息技术的不断发展，DSP在网络通信、语音识别、自动化控制等领域的应用日益广泛，其技术功能也越来越成熟。未来市场对DSP计算能力、运算速度、消耗成本和几何尺寸的要求也会逐步提高，DSP必将会成为促进现代科学进步的主流电子信息技术。

基金项目：湖南省教育厅资助科研项目（12C1143）

作者简介：石建军（1977-），籍贯：湖南新邵，单位： 湖南铁路科技职业技术学院;研究方向：电气工程、自动控制，职称：副教授;学历：大学本科，硕士学位。

参考文献：

[1]蔡鸿，叶满园，李宋.基于DSP在线实现特定谐波消除技术的2种方法[J].电力自动化设备，2015，02：114-120.