dsp論文(精)

1、第1頁數(shù)字信號處理技術(shù)與發(fā)展前景繆家駿(徐州醫(yī)學院江蘇徐州)內(nèi)容摘要內(nèi)容摘要:20世紀60年代以來，隨著計算機和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)應運而生并得到迅速的發(fā)展。在過去的二十多年時間里，數(shù)字信號處理已經(jīng)在通信等領(lǐng)域得到極為廣泛的應用。通過對互聯(lián)網(wǎng)上資料的搜集和整理，以及由資深工程師多年的實踐經(jīng)驗總結(jié)得出了DSP技術(shù)的七大特點和五大趨勢。希望對讀者在學習以及研究方面有些許啟發(fā)。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞:數(shù)字信號處理DSP技術(shù)發(fā)展趨勢Abs

2、tract:Whenitappearedin1960sDigitalSignalProcessingdevelopedrapidlybytherapiddevelopmentofcomputerinfmationtechnology.Inthepast20yearsDSPhasbeenlargelyusedinthefieldlikeinfmationcommunication.WefoundedthatDSPhassevenacter

3、isticsfivedevelopmentdirectionsthroughcollectinginfmationontheinteraskingDSPengineers.Itmightwillbeusefultothereaders.Keywds:DSPembeddedelectronictechnology數(shù)字信號處理（DigitalSignalProcessing，簡稱DSP）是一門涉及許多學科而又廣泛應用于許多領(lǐng)域的新興學科。2

4、0世紀60年代以來，隨著計算機和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)應運而生并得到迅速的發(fā)展。在過去的二十多年時間里，數(shù)字信號處理已經(jīng)在通信等領(lǐng)域得到極為廣泛DSP技術(shù)圖解的應用。數(shù)字信號處理是利用計算機或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，以數(shù)字形式對信號進行采集、變換、濾波、估值、增強、壓縮、識別等處理，以得到符合人們需要的信號形式。數(shù)字信號處理是將信號以數(shù)字方式表示并處理的理論和技術(shù)。數(shù)字信號處理與模擬信號處理是信號處理的子集。數(shù)字信號處理的目的是對真

5、實世界的連續(xù)模擬信號進行測量或濾波。因此在進行數(shù)字信號處理之前需要將信號從模擬域轉(zhuǎn)換到數(shù)字域，這通常通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)。而數(shù)字信號處理的輸出經(jīng)常也要變換到模擬域，這是通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)的。數(shù)字信號處理的算法需要利用計算機或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備如數(shù)字信號處理器（DSP）和專用集成電路（ASIC）等。數(shù)字信號處理技術(shù)及設(shè)備具有靈活、精確、抗干擾強、設(shè)備尺寸小、造價低、速度快等突出優(yōu)點，這些都是模擬信號處理技術(shù)與設(shè)備所無法比擬的。1.1.實現(xiàn)方法實現(xiàn)

6、方法DSP的實現(xiàn)方法一般有以下幾種：(1)在通用的計算機（如PC機）上用軟件（如Ftran、C語言）實現(xiàn)；(2)在通用計算機系統(tǒng)中加上專用的加速處理機實現(xiàn)；(3)用通用的單片機（如MCS51、96系列等）實現(xiàn)，這種方法可用于一些不太復雜的數(shù)字信號處理，如數(shù)字控制等；(4)用通用的可編程DSP實現(xiàn)。與單片機相比，DSP芯片具有更加適合于數(shù)字信號處理的軟件和硬件資源，可用于復雜的數(shù)字信號處理算法；(5)用專用的DSP芯片實現(xiàn)。在一些特殊的場

7、合，要求的信號處理速度極高，用通用DSP芯片很難實現(xiàn)，例如專用于FFT、數(shù)字濾波、卷積、相關(guān)等算法的DSP芯片，這種芯片將相應的信號處理算法在芯片內(nèi)部用硬件實現(xiàn)，無需進行編程。在上述幾種方法中，第1種方法的缺點是速度較慢，一般可用于DSP算法的模擬；第2種和第5種方法專用性強，應用受到很大的限制，第2種方法也不便于系統(tǒng)的獨立運行；第3頁達到與硬件支持的零開銷循環(huán)同樣的效果。2.4定點計算大多數(shù)DSP使用定點計算，而不是使用浮點。雖然DS

8、P的應用必須十分注意數(shù)字的精確，用浮點來做應該容易的多，但是對DSP來說，廉價也是非常重要的。定點機器比起相應的浮點機器來要便宜（而且更快）。為了不使用浮點機器而又保證數(shù)字的準確，DSP處理器在指令集和硬件方面都支持飽和計算、舍入和移位。2.5專門的尋址方式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)ぶ罚▽FT很有用）。這些非常專門的尋

9、址模式在GPP中是不常使用的，只有用軟件來實現(xiàn)。2.6執(zhí)行時間的預測大多數(shù)的DSP應用（如蜂窩電話和調(diào)制解調(diào)器）都是嚴格的實時應用，所有的處理必須在指定的時間內(nèi)完成。這就要求程序員準確地確定每個樣本需要多少處理時間，或者，至少要知道，在最壞的情況下，需要多少時間。如果打算用低成本的GPP去完成實時信號處理的任務，執(zhí)行時間的預測大概不會成為什么問題，應為低成本GPP具有相對直接的結(jié)構(gòu)，比較容易預測執(zhí)行時間。然而，大多數(shù)實時DSP應用所要求

10、的處理能力是低成本GPP所不能提供的。這時候，DSP對高性能GPP的優(yōu)勢在于，即便是使用了高速緩存的DSP，哪些指令會放進去也是由程序員（而不是處理器）來決定的，因此很容易判斷指令是從高速緩存還是從存儲器中讀取。DSP一般不使用動態(tài)特性，如轉(zhuǎn)移預測和推理執(zhí)行等。因此，由一段給定的代碼來預測所要求的執(zhí)行時間是完全直截了當?shù)?。從而使程序員得以確定芯片的性能限制。2.7開發(fā)工具的要求因為DSP應用要求高度優(yōu)化的代碼，大多數(shù)DSP廠商都提供一些

11、開發(fā)工具，以幫助程序員完成其優(yōu)化工作。例如，大多數(shù)廠商都提供處理器的仿真工具，以準確地仿真每個指令周期內(nèi)處理器的活動。無論對于確保實時操作還是代碼的優(yōu)化，這些都是很有用的工具。GPP廠商通常并不提供這樣的工具，主要是因為GPP程序員通常并不需要詳細到這一層的信息。GPP缺乏精確到指令周期的仿真工具，是DSP應用開發(fā)者所面臨的的大問題：由于幾乎不可能預測高性能GPP對于給定任務所需要的周期數(shù)，從而無法說明如何去改善代碼的性能。3.3.應用

12、應用現(xiàn)代社會對數(shù)據(jù)通信需求正向多樣化、個人化方向發(fā)展。而無線數(shù)據(jù)通信作為向社會公眾迅速、準確、安全、靈活、高效地提供數(shù)據(jù)交流的有力手段，其市場需求也日益迫切。正是在這種情況下，3G、4G通信才會不斷地被推出，但是無論是3G還是4G，未來通信都將離不開DSP技術(shù)（數(shù)字信號處理器)，DSP作為一種功能強大的特種微處理器主要應用在數(shù)據(jù)、語音、視像信號的高速數(shù)學運算和實時處理方面，可以說DSP將在未來通信領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用。為了確保未來的

13、通信能在各種環(huán)境下自由高效地工作，這就要求組成未來通信的DSP要具有非常高的處理信號的運算速度，才能實現(xiàn)各種繁雜的計算、解壓縮和編譯碼。而目前DSP按照功能的側(cè)重點不一樣，可以分為定點DSP和浮點DSP，定點DSP以成本低見長，浮點DSP以速度快見長。如果單一地使用一種類型的DSP，未來通信的潛能就不能得到最大程度的發(fā)揮。為了能將定點與浮點的優(yōu)勢集于一身，突破DSP技術(shù)上的瓶頸，人們又推出了一種高級多重處理結(jié)構(gòu)VLIW結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以在