数字信号处理新技术课程论文

数字信号处理新技术

课程论文

院系：自动化工程学院

专业: 测控技术与仪器 姓名：蒋先宇

学号：2707105021

浅谈DSP技术的应用和发展

数字信号处理（DSP,digital signal processing）是一门涉及许多领域的新兴学科，在现代科技发展中发挥着极其重要的作用。近年来，数字信号处理理论在不断取得进步的同时，随着半导体技术的突飞猛进，专用的数字信号处理器芯片也获得了飞速发展。

数字信号处理器是在模拟信号变换为数字信号后对数字信号进行高速实时处理的专用处理器，它具有计算速度快、体积小、功耗低等优点，是实现数字信号处理的强大工具。近年来，随着半导体技术的进步，处理器芯片的处理能力越来越强大，使得信号处理的研究可以主要放在算法和软件方面，不再像过去那样需要过多考虑硬件。由于它的出色性能，DSP目前被广泛应用于数字通信、信号处理、工业控制、图像处理等领域。

1 DSP的发展历程

在数字信号处理技术发展的初期（上世纪50～60年代），人们只能在微处理器上完成数字信号的处理。一般认为，世界上第一个单片DSP芯片是1978年AMI公司发布的S2811。1980年，日本NEC公司推出的D7720是第一个具有硬件乘法器的商用DSP芯片，从而被认为是第一块单片DSP器件。

随着大规模集成电路技术的发展，1982年美国德州仪器公司柜橱世界上第一代DSP芯片TMS32010及其系列产品，标志着实时数字信号处理领域的重大突破。TI公司随后推出了第二代DSP芯片TMS32020及其系列，至今，TI公司已经推出了其第六代DSP芯片TMS320C62X/C67X、TMS320C64X等芯片。

美国Analog Device公司在DSP芯片市场也有一定的份额，推出了一系列具有自己特色的DSP芯片，如其定点的DSP芯片ADSP2101/2103/2105，

ADSP2111/2115，ADSP2161/62/64，浮点DSP有ADSP21000/020、ADSP21060/21062等。

20世纪80年代以来，DSP芯片得到了突飞猛进的发展，从运算速度来看，MAC（一次乘加运算）时间已经从80年代初期的400 ns降到了10 ns以下（如TI公司的TMS32054X、TMS320C62X/67X等），处理能力提高了几十倍。DSP芯片的引脚数量从1980年的64个增加到现在的200个以上，引脚数量的增加也加强了结构的灵活性[1>。

2 DSP系统和芯片的基本结构

2.1 DSP系统的基本结构

系统所需要处理的信号一般为自然条件下的模拟信号，这就需要首先将输入的信号转换为数字的电信号。这就需要A/D（模数转换）模块，A/D模块将模拟信号转换为数字的比特流，输入给DSP系统，DSP系统对数字信号进行某种处理之后，一般还需要输出为模拟信号来供人们使用，所以又用到了D/A（数模转换）模块，将处理后的数字信号转换为模拟值。整个系统的构成如图1所示。

数字信号处理结构稳定性好，可重复性好，可以大规模集成，使得信号处理功能更复杂，手段更灵活，精度更高。

2.2 DSP芯片的结构特点[2>

DSP处理芯片，为了适应信号处理运算的需要，结构与通用的其他计算机或控制处理器相比，有较大的不同，主要的几点为：

(1)具有专用的算术单元，如硬件乘法器，DSP内部设有硬件乘法器来完成乘法操作，以提高乘法速度。

(2)具有特殊的总线结构——哈佛结构。这种结构使DSP具有独立的地址总线和数据总线，可以同时取地址和操作数。

(3)流水处理。流水技术使多个不同的操作可以同时执行，处理器内将每条指令的执行分为取址、解码、执行等阶段，不同的阶段并行执行，提高了程序执行的效率和速度。

(4)高速的片内存储器。DSP芯片一般内部集成有程序和数据存储器，访问速度快，缓解总线接口的压力，提高程序执行的速度。

一些其他特殊功能的DSP芯片还具有一些专用的设计结构，这里不一一列出。总之，DSP功能上的特点很大程度上是针对数字信号处理算法的特点，针对性地组成专用的结构，以满足处理的需要。

3 DSP芯片的产品和市场

3.1 应用领域和市场

在近20多年的时间里，DSP芯片的应用已经从军事、航空航天领域扩大到信号处理、通信、雷达、消费等许多领域。主要应用有：信号处理、通信、语音、图像、军事、仪器仪表、自动控制、医疗、家用电器等。

DSP主要应用市场为3C（communication、computer、consumer——通信、计算机、消费类）领域，所占市场比例超过90%，并且总体市场规模在不断扩大。在数字化、个人化和网络化的推动下，预计未来的年均增长率高达40%。在全球的DSP市场中，TI公司独占鳌头，占世界市场的45%份额，其次是朗讯(28%)、ADI(12%)、摩托罗拉(12%)、其他公司(3%) [3> 。

3.2 世界主要的DSP芯片制造公司及其产品

（1）TI公司。

TI（Texas Instruments）公司在业界一直处于领先的地位。近年，TI在原来的TMS320C1X、TMS320C25、TMS320C3X/4X、TMS320C5X、TMS320C8X的基础上又推出了3种高性价比的DSP系列：TMS320C2000、TMS320C5000和TMS320C6000系列。这3种芯片，在我国的信号处理硬件领域应用也是非常广泛，下面作些简要介绍：

TMS320C2000系列主要用于工业控制领域，提供了全系列的高性能控制芯片，代码运行效率高。除了较强的控制功能之外，还提供了方便的接口与高性能

外围器件相连。主要型号有TMS320C24X和28X系列。

TMS320C5000系列 …… 此处隐藏：3684字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……