論DSP技術(shù)

科技信息信|息|科|學(xué)論DSP技術(shù)肖霄娜(山東工商學(xué)院大學(xué),山東煙臺264005)摘要:介紹數字信號處理器 DSP的發(fā)展過(guò)程,闡述了DSP的特點(diǎn)以及DSP芯片的應用領(lǐng)域,描述了DSP系統仍存在的問(wèn)題,展望了DSP系統發(fā)展的前景。關(guān)鍵詞:教字信號處理器;數字信號;集成;定點(diǎn)DSP引言。數字信號處理器DSPDigiaSig*需要， 結構與通用的其他計算機或控制處理器多數基于 RISC(精簡(jiǎn)指令集計算)結構,這種結nalProcessr)是在模擬信號變換成數字信號以相比 ,有較大的不同。構的優(yōu)點(diǎn)是尺寸小、功耗低、性能高。各DSP廠(chǎng)后進(jìn)行商速實(shí)時(shí)處理的專(zhuān)用處理器，其處理速1.1具有專(zhuān)用的算術(shù)單元。DSP芯片具有商紛紛采用新工藝,改進(jìn) DSP芯核,并將幾個(gè)度比最快的CPU還快10-50倍。在通常的實(shí)時(shí)專(zhuān) 用的算術(shù)單元,如硬件乘法器,DSP內部設有DSP 芯核、MPU芯核、專(zhuān)用處理單元外圍電路信號處理中,它具有可程控、可預見(jiàn)性精度高、硬件乘法 器來(lái)完成乘法操作,以提高乘法速度。單元、 存儲單元統統集成在一個(gè)芯片上，成為穩定性好可敬性和可重復性好、易于實(shí)現自適1.2具有特殊的總線(xiàn)結構一哈佛結構。DSP DSP 系統級集成電路.TI公司的1TMS320C80代應算法、大規模集成等優(yōu)點(diǎn),這都是模擬系統所芯片 具有特殊的總線(xiàn)結構-哈佛結構。這種結表當今 DSP領(lǐng)城中的最高水平,它在一塊芯片不及的。在當今的數字化時(shí)代背景下,DSP已成構使 DSP芯片具有獨立的地址總線(xiàn)和數據總上集成了4個(gè)DSP、1個(gè)RISC處理器、1個(gè)傳為通信、計算機、消費類(lèi)電子產(chǎn)品等領(lǐng)域的基礎線(xiàn) ,可以同時(shí)取地址和操作數。輸控制器2個(gè)視頒控制器。這樣的芯片通常稱(chēng)器件。DSP的發(fā)展大致分為三個(gè)階段:1.3 流水處理。流水技術(shù)使多個(gè)不同的操之 為MVP(多媒體視頻處理器)。它可支持各種在DSP出現之前數字信號處理只能依靠作可以同時(shí)執行， 處理器內將每條指令的執行圖像 規格和各種算法,功能相當強。微處理器來(lái)完成。但由于微處理器較低的處理分為取址、解碼、執行等階段,不同的階段并行4.2可編程DSP是主導產(chǎn)品?？删幊藾SP速度不快，根本就無(wú)法滿(mǎn)足越來(lái)越大的信息量執行 ,提高了程序執行的效率和速度。給生產(chǎn)廠(chǎng)商提供了很大的靈活性。生產(chǎn)廠(chǎng)商可的高速實(shí)時(shí)要求。因此應用更快更高效的信號1.4高速的片內存儲器。DSP 芯片一般內在同一個(gè) DSP平臺上開(kāi)發(fā)出各種不同型號的處理方式成了日漸迫切的社會(huì )需求,到了70年部 集成有程序和數據存儲器,訪(fǎng)問(wèn)速度快,緩解系列產(chǎn) 品,以滿(mǎn)足不同用戶(hù)的需求。同時(shí),可編代,有人提出了DSP的理論和算法基礎。但那總線(xiàn)接口 的壓力,提高程序執行的速度。程DSP也為廣“大用戶(hù)提供了易于升級的良好時(shí)的DSP僅僅停留在教科書(shū)上,即使是研制出2DSP芯片的應用途徑。人們已經(jīng)發(fā)現，許多微控制器能做的事來(lái)的DSP系統也是由分立元件組成的,其應用2.1數字蜂窩電話(huà)。數字蜂窩電話(huà)是DSP情 ,使用可編程DSP將做得更好更便宜。例如領(lǐng)域僅局限于軍事、航空航天部門(mén)。一般認為，最為重要 的應用領(lǐng)域。由于DSP具有強大的計冰箱 、洗衣機,這些原來(lái)裝有微控制器的家電如世界上第一個(gè)單片DSP 芯片應當是1978年算能力 ,使得移動(dòng)通信的蜂窩電話(huà)重新崛起,并今已換成可編程DSP來(lái)進(jìn)行大功率電機控制。AMI公司發(fā)布的S2811。1979年美國Intel公司創(chuàng )造了一批諸如CSM,CDMA等全數字蜂窩電4.3追求更高的運算速度。目前一般的發(fā)布的商用可編程器件2920是DSP芯片的一話(huà)網(wǎng)。 由于采用DSP技術(shù),蜂窩電話(huà)的更新?lián)QDSP 運算速度為100MIPS,即每秒鐘可運算1個(gè)主要里程碑。這兩種芯片內部都沒(méi)有現代代變得更為容易， 只需在統- -的硬件平臺基礎億條指令。 但仍嫌不夠快。由于電子設備的個(gè)DSP芯片所必須有的單周期乘法器。1980 年，上， 通過(guò)軟件的不斷升級而生產(chǎn)出各式各樣的人化和客戶(hù)化趨勢,DSP必須追求更高更快的日本NEC公司推出的mP D7720是第- -個(gè)具新款手機。運算速度,才能跟上電子設備的更新步伐。DSP有硬件乘法器的商用DSP 芯片，從而被認為2.2 調制解調技術(shù)(Modem)。在Modem技運算速度的提高， 主要依靠新工藝改進(jìn)芯片結是第一塊單片DSP器件。術(shù)器件中,DSP更是成效卓著(zhù)。56Kbps 的Mo構。 目前,II的TM320C6X芯片由于采用VLIW隨著(zhù)大規模集成電路技術(shù)和半導體技術(shù)dem 才問(wèn)世三年，最近又開(kāi)發(fā)出ADSLModem,(VeyLonlnstructinWord超長(cháng)指令字)結構設的發(fā)展,1982年世界上誕生了第一-代DSP芯片其傳輸速率已 高達6.3Mbps,且具有接收動(dòng)態(tài)計 ,其處理速度已高達200MPS,計劃今年年TMS32010及其系列產(chǎn)品。這種DSP器件采用圖像能力。中批量生產(chǎn),這是迄今為止的最高速度。微米工藝NMOS技術(shù)制作，雖功耗和尺寸稍.23個(gè)人電腦(PC機)?？删幊潭嗝襟wDSP4.4定點(diǎn)DSP是主流。從理論上講,雖然浮大,但運算速度卻比微處理器快了幾十倍,尤其是 PC領(lǐng)域的主流產(chǎn)品。以XDSLModem為代表點(diǎn) DSP的動(dòng)態(tài)范圍比定點(diǎn)DSP大,且更適合于在語(yǔ)音合成和編碼解碼器中得到了廣泛應用。的高速通 信技術(shù)與MPEG圖像技術(shù)相結合,使DSP 的應用場(chǎng)合,但定點(diǎn)運算的DSP器件的成DSP芯片的問(wèn)世是個(gè)里程硨.它標志著(zhù)DSP應得高品位的音頻和視頻形式的計算機數據有可本較低，對存儲器的要求也較低，而且耗電較用系統由大型系統向小型化邁進(jìn)了一-大步。至能實(shí)現實(shí)時(shí)交換。 目前的硬盤(pán)空間比以前大得省。 因此,定點(diǎn)運算的可編程DSP器件仍是市80年代中期，隨著(zhù)CMOS技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，多,這 主要得益于CDSP(可定制DSP)的巨大場(chǎng)上的主流產(chǎn) 品。第二代基于CMOS工藝的DSP芯片應運而生，作用。 預計在今后的PC機中,一個(gè)DSP即可完參考文獻其存儲容量和運算速度都得到成倍提高，成為成全部所需的多媒體處理功能。[1]周霖.信號處理技術(shù)應用M].北京:國防工業(yè)語(yǔ)音處理、圖像硬件處理技術(shù)的基礎。2.4 消費類(lèi)電子產(chǎn)品。DSP是消費類(lèi)電子出 版社,2004.80年代后期,第三代DSP芯片問(wèn)世,運算產(chǎn) 品中的關(guān)鍵器件。由于DSP的廣泛應用,數[2]魏曉云 ,陳杰，曾云.DSP技術(shù)的最斷發(fā)展及速度進(jìn)-步提高,其應用范圍逐步擴大到通信、字音響設 備的更新?lián)Q代周期變得非常短暫。用其 應用現狀[].2003.計算機領(lǐng)域。90年代DSP發(fā)展最快.相繼出現于 圖像處理的DSP,目前已形成完整的體系。一[3]任麗香,馬淑芬 ,事方慧:TMS320C6000系列了第四代和第五代DSP器件?，F在的DSP屬于種 是JPEG標準的靜態(tài)圖像數據處理DSP;另DSPs 的原理與應用[M].北京:電子工業(yè)出版社,第五代產(chǎn)品，它與第四代相比，系統集成度更-種 是用于動(dòng)態(tài)圖像數據處理的DSP。2000.高,將DSP芯核及外圍元件綜合集成在單一芯3 DSP系統存在的問(wèn)題[4]戴敏.教字化時(shí)代的基石-- -DSP 發(fā)展應用片上。這種集成度極高的DSP芯片不僅在通數字信號處理在高頻信號處理上也存在一縱橫 諛[M].信、計算機領(lǐng)域大顯身手,而且逐漸滲透到人們定的缺點(diǎn)。 DSP系統中的高速時(shí)鐘可能帶來(lái)高額_ (5IDSP/MSP poducts relerence manual.Analog日常生活領(lǐng)城。經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展,DSP產(chǎn)品干擾和電磁泄漏等問(wèn)題,而且 DSP中國煤化工。 DSP botleneck.IEEE的應用已擴大到人們的學(xué)習、工作和生活的各率也較大。 此外,DSP技術(shù)更新的HCNMH( Bgazine,1995個(gè)方面，并逐漸成為電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的決定識要求多 ,開(kāi)發(fā)和調試工具還不盡因素。4 DSP技術(shù)展望作者簡(jiǎn)介:肖雪娜,女,1978年生,山東榮.1 DSP 芯片的結構特點(diǎn)4.1系統集成DSP是潮流?？s小DSP芯片城人,山東工商學(xué)院大學(xué)計算機基礎部助教,研DSP處理芯片,為了適應信號處理運算的尺寸始終是 DSP的技術(shù)發(fā)展方向。當前的DSP究方向:通信 與信息系統。-44-