数字信号处理器(DSP)的发展趋势与应用研究

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1、数字信号处理器(DSP)的发展趋势与应用研究电子信息工程(通信工程)摘要：DSP是数字信号处理器的缩写，是实现数字信号处理技术的硬件支持。目询已经处于数字信息产品核心引擎的地位。对DSP的发展历史、DSP在一些领域的创新应用，以及DSP的发展前景进行分析。关键词：数字信号处理器；发展趋势0、引言DSP(DigitalSignalProcessor),也称数字信号处理器，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主耍应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。口从数字信号处理器问世以來，由于它

2、具冇高速、灵活、町编程、低功耗和便于接口等特点，已在图形、图像处理，语音、语言处理，通用信号处理，测量分析，通信等领域发挥越來越重要的作用。1、数字信号处理器(DSP)的发展历程DSP的概念最早出现在上个世纪60年代,直到7()年代提出了DSP理论和算法o1982年，德克萨斯仪器公司推出了世界上首枚DSP芯片，即TMS32010,运算速度比MPU快了几十倍，尤其在语音合成和编码解码器中得到了广泛应用。口立公司于80年代屮期推出了它的第一片CMOSDSPHD61810,这是第一片运用浮点运算的DSP

3、。其存储容量和运算速度成倍提高，成为语音处理、图像换件处理技术的基础。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。90年代DSP发展最快,相继出现了笫四代和笫五代DSP器件。现在的DSP属于第五代产品，与笫四代相比，系统集成度更高。这种集成度极高的DSP芯片不仅在通信、计算机领域人显身手，而且逐渐渗透到人们tl常消费领域。2、数字信号处理器(DSP)的特点DSP也是一种嵌入式处理器，它完全可以完成单片机的功能。唯一重要的区别在于DSP支持单时钟周

4、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、性能价格比高等优点。DSPZ所以有以上优点，是因为DSP内部采用了以下5种技术：1）采用哈佛（Harvard）结构体系或改进的哈佛结构体系。DSP处理器儿乎毫无例外的采用哈佛结构。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，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。这种结构可以并行进行数

5、据操作。2）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多组数据，即同一时钟周期内可以执行多个操作指令。3）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。4）采用硬件乘法器和屈效的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Z配合的指令为MAC乘法累加指令，它对以在单周期内取两个操作数相乘，并将结果加载到累加器。5）采用独立的传输总线及其控制器。处理器高速处理速度必

6、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DMA可以独立工作。3、DSP的应用经过20多年的推广，DSP产品的应用已扩大到人们的学习、工作和牛活的各个方面，并逐渐成为电子产品更新换代的决定因素。其典型应用包括以下儿个方面：1）通用数字信号处理■自适应滤波,卷积，相关,数字滤波，希尔伯特变换等；2）语音倍号处理语音增强，语音识别，语音合成，语音编码，文字转换等；3）图形/图像处理三维动価，图像鉴别/增强/压缩/传输，模式识别

7、，电了地图等；4）特殊应川数字信号处理振动和噪声分析与处理，声纳和雷达信号处理，地震信号分析与处理等。4、DSP的发展趋势新的形势下，DSP而临的耍求是处理速度更高，功能更多更全，功耗更低，存储器用量更少。DSP的技术发展将会有以下一些走势：1）系统集成DSP是潮流。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、外围电路单元、存储单元统统集成在一个芯片上。2）追求更高的运算速度和进一步降低功耗和儿何尺寸。DSP必须追求更高更快的运算速度，才能跟上电子设备

8、的更新步伐。同时便携式手持产站对于低功耗和尺寸的要求很高，所以DSP有待于进一步降低功耗。3)DSP的内核结构进一步改善。多通道结构和单指令多重数据(SIM)、超长指令字结构(VLIM)、超标量结构、超流水结构、多处理、多线程及可并行扩展的超级哈佛结构(SHARC)在新的高性能处理器中将占据主导地位。4)DSP恢入式系统。DSP械入式系统是DSP系统恢入到应用电子系统中的一种通用系统。这种系统既具有DSP器件在数据处理方面的优势，乂具有应用口标所需耍的技术特征。5、小结DSPR即为