淺談dsp的技術論文(2)
淺談dsp的技術論文
淺談dsp的技術論文篇二
DSP技術的發(fā)展及應用
摘要：DSP技術在計算機、電子、通信等領域得到了廣泛應用，將DSP技術的應用對很多行業(yè)都有重大的意義。利用DSP技術構建一個具有高速、實時信號處理特點的通用實踐平臺，設置DSP應用軟件，即可對實踐平臺功能加以控制、改變，使之完成需要的實踐活動。本文從DSP技術的發(fā)展及特點出發(fā)，詳細闡述了DSP的應用思路、結構及功能。
關鍵詞：DSP技術;發(fā)展;應用
中圖分類號： C35 文獻標識碼： A
一、DSP概述
DSP(Digital Signal Processing)是一種獨特的微處理器，以數(shù)字信號來處理大量信息的器件。DSP的工作原理是將接收到的模擬信號，轉換為0或1的數(shù)字信號，進而對數(shù)字信號進行刪除、強化、修改等操作，在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字數(shù)據(jù)解譯回實際環(huán)境格式或模擬數(shù)據(jù)。它不僅具有可編程性，而且其實時運行速度可達每秒數(shù)以千萬條復雜指令程序，遠遠超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強大數(shù)據(jù)處理能力和高運行速度，是最值得稱道的兩大特色。
數(shù)字信號處理是以眾多學科為理論基礎的，它所涉及的范圍極其廣泛。例如，在數(shù)學領域，微積分、概率統(tǒng)計、隨機過程、數(shù)值分析等都是數(shù)字信號處理的基本工具，與網(wǎng)絡理論、信號與系統(tǒng)、控制論、通信理論、故障診斷等也密切相關。近來新興的一些學科，如人工智能、模式識別、神經(jīng)網(wǎng)絡等，都與數(shù)字信號處理密不可分?？梢哉f，數(shù)字信號處理是把許多經(jīng)典的理論體系作為自己的理論基礎，同時又使自己成為一系列新興學科的理論基礎。
二、DSP的優(yōu)勢
在計算機技術及現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展下，DSP(數(shù)字信號處理)技術已經(jīng)成為一門涉及面十分廣闊的技術學科。隨著集成化DSP技術的問世，DSP技術得到了極大的發(fā)展，同時也使DSP的應用領域更為廣闊。目前，DSP技術已經(jīng)在計算機、電子、通信、儀器、軍事、醫(yī)學等領域得到了廣泛應用?；贒SP的信號處理系統(tǒng)，主要具有以下優(yōu)勢：
(1)、豐富的外設
DSP具有DMA(有一組或多組獨立的DMA總線，與CPU的程序、數(shù)據(jù)總線并行工作，在不影響CPU工作的條件下，DMA速度已達800Mbyte/s以上)、串口、定時器等外設。
(2)、特殊的尋址模式
DSP處理器往往都支持專門的尋址模式，它們對通常的信號處理操作和算法是很有用的。例如，模塊(循環(huán))尋址(對實現(xiàn)數(shù)字濾波器延時線很有用)、位倒序?qū)ぶ?對FFT很有用)。
(3)、可程控性
基于DSP的信號處理系統(tǒng)，設計有多種軟件，不同軟件可執(zhí)行不同的信號處理任務，如載入數(shù)據(jù)采集軟件后，就可對數(shù)據(jù)進行采集，若載入解調(diào)、調(diào)制軟件，則可進行調(diào)節(jié)解調(diào)。
(4)、數(shù)據(jù)處理能力強大
DSP芯片應用的是哈佛結構，該結構中將數(shù)據(jù)存儲和程序存儲空間是分離開的，各自具有數(shù)據(jù)總線和地址總線，正是這種結構使其能夠同時進行數(shù)據(jù)和指令處理，使處理效率大為提升。
(5)、高集成度
DSP是一種高位、高速單片機，其具有體積小、功耗小、功能強、集成度高、系統(tǒng)化好、性價比高、使用方便的優(yōu)點。
三、DSP技術的發(fā)展
DSP的功能越來越強，應用越來越廣，達到甚至超過了微控制器的功能，比微控制器做得更好而且價格更便宜，許多家電用第二代DSP來控制大功率電機就是一個很好的例子。汽車、個人通信裝置、家用電器以及數(shù)以百萬計的工廠使用DSP系統(tǒng)。數(shù)碼相機、IP電話和手持電子設備的熱銷帶來了對DSP芯片的巨大需求。而手機、MP3播放器、PDA以及手提電腦等個性化代表的設備，這些設備的發(fā)展水平都是取決于DSP的發(fā)展。所以在目前科技高速發(fā)展的新的形勢下，DSP面臨的要求必然會是功能更多更全、處理速度更高、存儲器用量更少、功耗更低的趨勢。DSP的技術發(fā)展將會有以下一些走勢：
(1)、系統(tǒng)級集成DSP是潮流
DSP芯片尺寸的小是DSP的技術發(fā)展方向。當前的DSP尺寸小、功耗低、性能高。各DSP廠商紛紛采用新工藝，改進DSP芯核，并將幾個DSP芯核、MPU芯核、專用處理單元、外圍電路單元、存儲單元統(tǒng)統(tǒng)集成在一個芯片上，成為DSP系統(tǒng)級集成電路。
(2)、DSP嵌入式系統(tǒng)
DSP嵌入式系統(tǒng)是將DSP系統(tǒng)嵌入的應用到電子系統(tǒng)中的通用系統(tǒng)。這種系統(tǒng)不但具有在DSP器件中數(shù)據(jù)處理的優(yōu)勢，還具有應用目標所需要的技術特征。在眾多的嵌入式應用領域中，不僅要在數(shù)據(jù)處理方面具有獨特優(yōu)勢的DSP，還需要在智能控制方面微處理器(MCU)。所以，將DSP與MCU融合在一起的雙核平臺，將成為DSP技術發(fā)展的一種新的趨勢。
DSP的發(fā)展非常迅速，而銷售的價格逐年降低。目前DSP的結構、總線、資源和接口技術都趨于標準化，尤其接口的標準化進展更快。這給從事系統(tǒng)設計的工程技術人員帶來很大機遇，采用先進的DSP將會使開發(fā)的產(chǎn)品具有更強的市場競爭力。
(3)、更高的運算速度與降低幾何尺寸和功耗
由于電子設備的客戶化和個人化的發(fā)展趨勢，DSP必須追求更快更高的運算速度，以此才能跟上電子設備目前迅速更新的步伐。同時又因為DSP的應用范圍已涉及到人們生活的各個領域，尤其是現(xiàn)在便攜式手持產(chǎn)品的廣泛度越來越多，對于低功耗和尺寸的要求也就隨之增高，所以DSP有待于降低功耗。按照CMOS的發(fā)展趨勢，依靠新的工藝來改進DSP的芯片結構，是完全有可能提高DSP的運算速度和降低功耗尺寸的。
(4)、DSP的內(nèi)核結構的改善
DSP的結構是針對應用，并根據(jù)應用以此來優(yōu)化DSP技術的設計和改進產(chǎn)品的性能。多通道結構和超標量結構、超流水結構、單指令多重數(shù)據(jù)、多處理、超長指令字結構、和多線程可并行擴展的SHARC，在新的高性能處理器中將占據(jù)著重要的主導地位。
四、DSP技術的應用
DSP應用領域越來越多，與傳統(tǒng)的微處理器相比，它能夠提供更高的運算能力和運算能力，更好的性能價格比。隨著價格的降低和技術的發(fā)展，不斷涌現(xiàn)的更廣泛的新領域為DSP技術的發(fā)展提供了更多的機遇。目前正在形成的一些熱點市場，包括傳感器、數(shù)字相機、通信、電機控制、醫(yī)療成像、數(shù)字化家電等等。DSP技術和產(chǎn)品為提高智能儀器儀表、智能傳感器的性能和實時處理能力提供發(fā)展的機遇。因此，在儀器儀表和傳感器領域，DSP技術和產(chǎn)品大有用武之地。
DSP的典型系統(tǒng)是隨著計算機科學技術與信息化的進展、信號處理理論和方法的迅速發(fā)展，工業(yè)、通信控制過程中對需要處理的數(shù)據(jù)量越來越大，對精度和實時性的要求也越來越高。高性能DSP的出現(xiàn)，軟件和開發(fā)工具的完善，價格的大幅度下降，使得DSP器件和技術在儀器儀表中具有廣闊的應用前景。越來越多的用戶開始選用DSP提高產(chǎn)品的性能。用DSP器件作實時處理已成為當今和未來技術發(fā)展的一個新的熱點。
以TI公司的TMS320C2XX為例，該產(chǎn)品具有良好的性能價格比，其中TMS320C203單片價格不到人民幣100元，芯片內(nèi)置544字的高速SRAM。外部可尋地址64K字程序，數(shù)據(jù)及輸出輸入接口，指令周期在25～50ns。實時性處理比16位單片機快2倍以上。TMS320C206除具有TMS320C203的功能外，內(nèi)置32K零等待快閃SRAM，能最大限度地減少用戶板的體積。TMS320C240的指令、DSP核與TMS320C203、C206完全兼容，內(nèi)置8K、16K字快閃存儲器，增加了兩路10位AD，每路采樣頻率達到166kHz，提供9路獨立的PWM輸出，內(nèi)置SCI和SPI接口、CAN總線接口。這大大增強了TMS320C240的處理能力，在工業(yè)控制方面顯示了強大的生命力。典型的TMS320C240的用戶系統(tǒng)如下圖示：
TM S320C 2XX典型系統(tǒng)
五、結語
基于DSP技術的信號處理系統(tǒng)具有可程控性、高速處理能力、高集成度特點，將其應用于電子信息工程綜合實踐具有重要意義。將計算機微機與DSP處理器相結合，全面發(fā)揮PC強大的操作功能，DSP的可程控性和高速的信號處理功能，開發(fā)出綜合實踐系統(tǒng)，以滿足綜合實踐的各種應用要求，從而提升了綜合實踐課程的綜合化、系統(tǒng)化。
參考文獻
[1]朱恒軍,劉文禮,于泓博,李會,劉琦.基于工程型人才培養(yǎng)的DSP技術與應用教學探索[J].科技視界,2013,26:44.
[2]趙杰.DSP在電子信息工程綜合實踐中的應用分析[J].電子制作,2013,17:128.
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