数字讯号处理器

快速处理数字信号的专用处理器

数字讯号处理器是用于快速处理数字信号的专用处理器，具有比通用微处理器高得多的处理速度,用于信号的滤波、相关、均衡、变换、调制解调和编码解码等实时处理。由于强大的数据处理能力和快捷的运行速度，数字讯号处理器在信息科学领域发挥着越来越大的作用。

优势

数字讯号处理器系统以数字信号处理为基础 ,与模拟信号处理系统相比 ,其优点: 　a.接口简单 ,方便。由于数字信号的电气特性简单 ,不同的数字讯号处理器系统相互连接时 ,在硬件接口上容易实现。　b.精度高,稳定性好。数字信号处理仅受量化误差和有限字长的影响,处理过程不引入其他噪声,因此有较高的信噪比。另外模拟系统的性能受元器件参数性能影响较大,而数字系统基本不变,因此数字系统更便于测试,调试,及批量生产。　c.编程方便 ,容易实现复杂的算法。在数字讯号处理器系统中 ,数字讯号处理器芯片提供了一个高速计算平台 ,系统功能依赖于软件编程实现。当其与现代信号处理理论和计算数学相结合时 ,可以实现复杂的信号处理功能。　d.集成方便。现代数字讯号处理器芯片都是将数字讯号处理器芯核及其外围电路综合集成在单一芯片上。这种结构便于设计便携式高集成度的数字产品。

结构特点

数字讯号处理器芯片除具有普通微处理器的高速运算和控制功能外 ,还针对高数据传输速率 ,数值运算密集的实时数字信号处理 ,在处理器结构 ,指令系统 ,和指令流程设计上做了较大改动。其结构特点有: 　a.数字讯号处理器芯片普遍采用改进的哈佛结构 ,即数据总线和程序总线相互分离 ,这使得处理指令和数据可以同时进行 ,提高了处理效率。　b.数字讯号处理器芯片大多采用流水线技术 ,即每条指令的执行划分为取指 ,译码 ,取数等若干步骤 ,由片内多个功能单元分别完成。这相当于多条指令并行执行 ,从而大大提高了运行速度。　c.片内有多条总线可以同时进行取指和取操作数动作 ,并且有辅助寄存器自动增减地址协助寻址。　d.配有独立的乘法器、加法器和特殊指令 ,适用于需要大量乘累加器操作的矩阵运算 ,滤波 ,fft,viterbi 译码和相关的专用信号处理运算。　e.大多数数字讯号处理器芯片一般都带有 dma 控制器 ,外部存储器 ,外部存储器扩展接口 ,串行通信 ,配合片内多总线结构 ,可以实现大吞吐量数据传送。　f .数字讯号处理器芯片一般配有中断处理器 ,定时器 ,片内存储器和锁相环(pll)等片内集成外设 ,可以方便的实现一个嵌入式自封闭控制的处理系统。　g.省电管理和低功耗。适于便携式数字终端设备。

应用

1、通用数字信号处理：数字滤波相关、希尔伯特变换、自适应滤波、波形发生等。　2、通信：卫星通信，保密通信、tdma/fdma/cdma等、回音消除、数字基站等。　3、语音处理：语音编码、语音合成、语音识别、语音增强、语音邮件、语音储存等。　4、医疗电子：助听、超声设备、诊断工具、病人监护、心电图等。　5、仪器仪表：频谱分析、函数发生、数据采集、地震处理等。　6、计算机与工作站:阵列计算机、计算加速卡、图形加速卡、多媒体计算机　7、军事与尖端科技：导航，目标搜索追踪、侦查卫星、雷达成像等　8、消费电子：数字电视、音响合成、图像、声音压缩解压器等

发展现状

国内数字讯号处理器的发展 ,目前我国数字讯号处理器产品主要来自于海外。ti公司的第一代产品 tms32010 在 1983 年最早进入中国市场 ,以后 ti 公司通过提供数字讯号处理器培训 ,不断扩大其市场 ,约占国内市场的 90 %左右 ,其余为lucent ,ad ,motorola ,zsp ,nec等公司占领。相对国外数字讯号处理器的应用开发的情况 ,我国的差距很大。近年来 ,在国内数字讯号处理器的一些专用用户推动下 ,我国的数字讯号处理器应用逐渐发展起来 ,但大多数公司只是依靠 ti公司而建立起来的公司 ,称为 ti的第三方 ,作一些数字讯号处理器开发工具 ,或者作数字讯号处理器硬件平台开发和应用软件开发。国内除了一些专业的数字讯号处理器公司之外 ,一些高校在数字讯号处理器的发展上起了关键作用 ,目前很多高校建立了数字讯号处理器实验室 ,比如上海交通大学和华中科技大学等在这方面做的较为突出。

发展趋势

数字讯号处理器内核结构进一步完善; 　数字讯号处理器和微处理器的融合; 　mpu是低成本的 ,主要执行智能定向控制任务的通用微处理器 ,但其数字信号处理能力很差 ,数字讯号处理器功能正好与其相互补充; 　数字讯号处理器和高档 cpu的融合; 　数字讯号处理器和 soc(system - on - chip)的融合; 　数字讯号处理器和 fpga的融合; 　实时操作系统 rtos与数字讯号处理器结合。

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