DSP技术发展趋势的研究和探讨论文

时间:2021-03-29 22:41       来源: 未知
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  一、引言

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  数字信号处理(Digital Signal Processing,即DSP),起源于上个世纪80年代,是一门涉及到许多学科并且广泛应用在很多领域的DSP技术发展趋势的研究和探讨论文热门学科。它利用微型计算机、专用处理设备,以数字方式对信号的采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别处理,得到人们需要的信号形式。它紧紧围绕着数字信号处理的理论、实现以及应用发展。

  二、DSP技术

  数字信号处理(DSP)的理论基础涉及的范围非常广泛。比如微积分、概率统计、随机过程、数值分析等数学基础是数字信号处理的基本工具,同时它与网络理论、信号与系统、控制理论、通信原理、故障诊断,传感器技术等密切相关,还有近些年来蓬勃发展的一些学科: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。

  正是由于有这些理论发展的前提基础,和广泛的市场需求,DSP处理的器件也应运而生,在广泛应用在各个领域的同时得到迅速的发展。世界上第一个单片DSP芯片是1978年AMI公司发布的S2811,在这之后,1979年美国Intel公司发布的商用可编程器件2920是DSP芯片的一个非常重要的里程碑。即使这两种芯片内部没有现代DSP芯片的单周期乘法器,但是他们为DSP的蓬勃、迅速发展奠定了很重要的基础。接着,1980年,日本NEC公司推出了第一个具有乘法器的商用DSP芯片,随后,美国德州仪器公司(TI公司)推出一系列DSPs产品,广泛地应用在信号处理的各个领域。

  三、DSP技术的优点

  和单片机比较而言,DSPs具有集成度高、CPU快速、存储器容量大,并内置了波特率发生器、FIFO缓冲器,可提供高速、同步串口、标准异步串口。一些dsp芯片内还集成了模数转换、采样/保持电路,PWM输出。DSP芯片采用改进的哈佛结构,内置高速硬件乘、加法器,多级流水线,使DSPs的.数据运算大幅度提高。

  据统计分析DSPs比传统的16位单片机单指令执行时间快8到10倍,一次乘加运算的时间快16到30倍。DSPs还提供了高度专业化的指令集,提高了FFT(快速傅里叶变换)、滤波器的运算速度。与此同时,DSPs提供JTAG接口和先进的开发手段,使得批量生产、测试更为方便。开发工具ccs可实现全空间透明仿真,软件开发具有汇编/链接C编译器、C源码调试器,有很强的可移植性。

  总的来说,DSPs器件具有以下优点:

  1在一个指令周期内能够完成一次乘法、一次加法;

  2程序空间以及数据空间分开,能够同时访问指令和数据;

  3片内具有快速RAM,可通过独立的数据总线同时访问多片RAM;

  4具有循环、跳转的硬件支持;

  5快速的中断处理、I/O(输入输出)支持;

  6在单周期内可同时操作多个硬件地址产生器;

  7并行操作流畅;

  8支持流水线操作方便,使取指、译码和执行等操作可以同步、重叠进行。

  同时,它还具有精度高,抗干扰能力强,稳定性好,功耗低以及编程方便,接口简单,电路集成方便等方面的优势。

  四、DSP技术的发展趋势

  随着数字化的进程快速提高,DSPs技术的地位不断突显,作为数字化处理的基础技术,实时处理数字信号都是由通用型或专业性的DSPs来完成的。正是因为DSPs这种强大的实时处理能力,使得DSPs在声音信号处理、图像处理、模式识别方面不可或缺。随着数字时代的不断前行,它未来的发展趋势可以从以下两个方面来完善:

  (一)与ARM(Advanced RISC Machines)相结合。ARM架构是面向低预算市场设计的一款RISC微处理器,以32位单片机的行业标准,提供一系列内核、体系扩展、微处理器以及系统芯片方案,四个功能模块可供生产厂商根据不同用户的要求来配置生产。ARM具有较强的事务管理功能,在控制方便具有很强的优势,而DSPs具有强大的数据处理能力和很高的运行速度。将两者结合起来可以更好的进行数字信号处理,以及实现相应的控制功能。

  (二)与FPGA(Field Programmable Gate Array)结合使用。即与现场可编程门阵列巧妙的结合起来。FPGA是在PAL、GAL、PLD等可编程器件的基础发展起来的,是ASIC(即为专用集成电路)中集成度最高的一种电子设备。FPGA采用逻辑单元阵列(Logic Cell Arr/文秘站-您的专属秘书,中国最强免费!/ay),包括可配置逻辑模块(Configurable Logic Block)、输出输入模块(Input Output Block)以及内部连线(Interconnect)三部分。通过对FPGA内部逻辑模块、I/O模块的配置,可以实现不同的逻辑状态。同时,FPAG还具有静态可重复编程、动态在系统重构的特性,这使得硬件的功能能够像软件一样通过编程来实现。它与DSP芯片集成,可以在很大程度上提高信号处理的速度,将会使得DSPs在无线通信、多媒体领域有更加广泛的应用。

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