DSP用途的最简单解释

只看该作者 · 2012-11-4 22:15

DSP是一种快速强大的微处理器，独特之处在于它能即时处理资料，正是这项即时能力使得DSP最适合支援无法容忍任何延迟的应用。举例来说，您是否曾使用过一种不允许双方同时说话的手机？您必须等到对方把话说完后，您才能接着说；如果您们两个人同时讲话，讯号就会被切断，使您听不到对方声音。今日的数位手机则允许您以正常方式交谈，因为它采用了DSP。
行动电话内的DSP能以超高速度处理语音，使您能即时听到对方的说话，完全感受不到任何延迟。再以相同应用为例，早期的行动电话常会出现回音，但数位行动电话却能将回音和通话停顿的现象完全消除。DSP会以声音之类的真实世界讯号为目标，透过数**算改变它的特性，以便得到更佳音质；DSP还能压缩资料(您的声音)，消除背景杂讯，使您的声音能以更高速率传送，进而提供清彻无比的通话品质，没有恼人的回声。
这是DSP用途的最简单解释。要改善讯号，您需要数位讯号，然后对它进行处理，结果可能是更清晰的声音、更锐利的画面或是更快速的资料；而这项讯号加强能力也带来突破性的新应用

只看该作者 · 2012-11-4 22:44

我加一些：
  DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特点：
  （1）在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法；
  （2）程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据；
  （3）片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；
  （4）具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；
  （5）快速的中断处理和硬件I/O支持；
  （6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；
  （7）可以并行执行多个操作；
  （8）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。
  当然，与通用微处理器相比，DSP芯片的其他通用功能相对较弱些。

只看该作者 · 2012-11-5 11:36

这些资料挺好的，讲了许多DSP方面的知识

1万 · 2012-11-5 13:28

楼主讲的通透易懂的啊，那售价打电话来比如，很贴切的。。

只看该作者 · 2012-11-5 23:37

DSP最主要的还是做数字信号的处理和运算的

只看该作者 · 2012-11-6 10:14

呵呵！看来大家想法都挺多的；其实“DSP”本身就是“数字信号处理器”的英文缩写；所以DSP适合的场合就是实时大数据量的复杂运算；

1万 · 2012-11-6 11:55

数字信号处理(Digital Signal Processing，简称DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。数字信号处理是一种通过使用数学技巧执行转换或提取信息，来处理现实信号的方法，这些信号由数字序列表示。在过去的二十多年时间里，数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用。德州仪器、Freescale等半导体厂商在这一领域拥有很强的实力。

1万 · 2012-11-6 11:55

DSP（digital signal processor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号。再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。

1万 · 2012-11-6 11:55

DSP芯片特点　　1、采用哈佛结构　　DSP芯片普遍采用数据总线和和序总线分离的哈佛结构或改进的哈佛结构，比传统的冯۰诺依曼结构有更快的指令执行速度。　　1）冯۰诺依曼　采用单存储空间，即程序指令和数据指令公用一个存储空间，使用单一的地址和数据总线，取指令和取操作数都是通过一条总线分时进行的。　　2）哈佛结构　　采用双存储空间，和序存储和数据存储分开，有各自独立的程序总线和数据总线，可独立的编址和独立访问，可对程序和数据进行独立的传输，使取指令操作、指令执行操作、数据吞吐并行完成，大大的提高了数据处理的能力和指令执行的速度，非常适合于实时的数字信号处理。　　3）改进型的哈佛结构　　改进型的哈佛结构是采用双存储空间和数条总线，即一条程序总线和多条数据总线。其特点如下：　　①允许在程序空间和数据空间传送数据，使这些数据可以由算术运算指令直接调用，增强了芯片的灵活性。　　②提供了存储指令的高速缓冲器（Cache）和相应的指令，当重复执行这些指令时，只需读入一次就可连续使用，不需要再次从程序存储器中读出，从而减少了指令执行所需要的时间。　　2 采用多总线结构　　DSP芯片都采用多总线结构，可同时进行取指令和多个数据存取操作，并由辅助寄存器自动增减地址，使CPU在一个机器周期内可多次对程序空间和数据空间进行访问，大大提高了DSP的运行速度。　　3 采用流水线技术　　每一条指令可通过片内多功能单元完成指令、译码、取操作数和执行等多个步骤，实现多条指令并行执行，从而在不提高时钟频率的条件下减少每条指令执行的时间。　　4 配有专用的硬件乘法-累加器　　为了适应数字信号处理的需要，当前的DSP芯片都配有硬件乘法-累加器，可以一个周期内完成一次乘法和一次累加操作，从而可实现数据的硬件乘法-累加操作。如矩阵运算、FIR、IIR、FFT变换等专用信号处理。　　5 具有特殊的DSP指令　　为了满足数字信号处理的需要，在DSP的指令系统中，设计了一些完成特殊功能的指令。如：TMS320C54x中的FIRS和LMS指令,专门完成系数对称的FIR滤波器和IIR滤波器。　　6 快速的指令周期　　由于采用哈佛结构、流水线操作、硬件乘法-累加器、特殊指令和集成的优化设计，使指令周期可在20ns以下。如TMS320C54x的运算速度为100MIPS 　　7 硬件配置强　　新一代的DSP芯片具有较强的接口功能，除了具有串行口、定时器、主机接口音（HPI）、DMA控制器、软件可编程等待状态发生器等片内外设外，还配有中断处理器、PLL、片内存储器、测试接口等单元电路，可以方便地构成一个嵌入式自封闭的处理器。　　8 支持多处理器结构　　尽管当前的DSP芯片已达到了较高的水平，但一些实时性要求很高的场合，单片DSP的处理能力还不能满足要求。如在图象压缩、雷达定位等应用中，若采用单处理器将无法胜任。因此，支持多处理器系统就成为提高DSP应用性能的重要途径之一。　　9 省电管理和低功耗　　DSP功耗一般为0.5-4W,若采用低功耗技术可使功耗降到0.25W,可用电池供电,适用于便携式数字终端设备.[1] 　　DSP优点　　对元件值的容限不敏感，受温度、环境等外部因素影响小；　　容易实现集成；VLSI 　　可以分时复用，共享处理器；　　方便调整处理器的系数实现自适应滤波；　　可实现模拟处理不能实现的功能：线性相位、多抽样率处理、级联、易于存储等；　　可用于频率非常低的信号。　　DSP缺点　　需要模数转换；　　受采样频率的限制，处理频率范围有限；　　数字系统由耗电的有源器件构成，没有无源设备可靠。　　但是其优点远远超过缺点。

1万 · 2012-11-6 11:56

　数字信号处理器（DSP）作为一种可编程专用芯片，是数字信号处理理论实用化过程的重要技术工具，在语音处理、图像处理等技术领域得到了广泛的应用。但对于算法设计人员来讲，利用汇编语言或C 语言进行DSP 功能开发，具有周期长、效率低的缺点，不利于算法验证和产品的快速开发。　　由Ti公司提供专业的开发工具CCS，自带DSP/BIOS操作系统，能够直接编写适合DSP开发工程及文件，满足DSP程序设计要求。　　由MathWorks 公司和TI 公司联合开发的DSPMATLAB Link for CCS Development Tools（简称CCSLink）是MATLAB6.5 版本（Release13）中增加的一个全新的工具箱，它提供了MATLAB、CCS 和DSP 目标板的接口，利用此工具可以像操作MATLAB变量一样来操作DSP 器件的存储器和寄存器，使开发人员在MATLAB 环境下完成对DSP 的操作，从而极大地提高DSP 应用系统的开发进程。　　MATLAB 具有强大的分析、计算和可视化功能，利用MATLAB 提供的数十个专业工具箱，可以方便、灵活地实现对自动控制、信号处理、通信系统等的算法分析和仿真，是算法设计人员和工程技术人员必不可少的软件工具。

1万 · 2012-11-6 11:56

DSP系统的设计还没有非常好的正规设计方法。　　在设计DSP系统之前，首先必须根据应用系统的目标确定系统的性能指标、信号处理的要求，通常可用数据流程图、数**算序列、正式的符号或自然语言来描述。第二步是根据系统的要求进行高级语言的模拟。一般来说，为了实现系统的最终目标，需要对输入的信号进行适当的处理，而处理方法的不同会导致不同的系统性能，要得到最佳的系统性能，就必须在这一步确定最佳的处理方法，即数字信号处理的算法（Algo rithm），因此这一步也称算法模拟阶段。例如，语音压缩编码算法就是要在确定的压缩比条件下，获得最佳的合成语音。算法模拟所用的输入数据是实际信号经采集而获得的，通常以计算机文件的形式存储为数据文件。如语音压缩编码算法模拟时所用的语音信号就是实际采集而获得并存储为计算机文件形式的语音数据文件。有些算法模拟时所用的输入数据并不一定要是实际采集的信号数据，只要能够验证算法的可行性，输入假设的数据也是可以的。　　在完成第二步之后，接下来就可以设计实时DSP系统，实时DSP系统的设计包括硬件设计和软件设计两个方面。硬件设计首先要根据系统运算量的大小、对运算精度的要求、系统成本限制以及体积、功耗等要求选择合适的DSP芯片。然后设计DSP芯片的外围电路及其他电路。软件设计和编程主要根据系统要求和所选的DSP芯片编写相应的DSP汇编程序，若系统运算量不大且有高级语言编译器支持，也可用高级语言（如C语言）编程。由于现有的高级语言编译器的效率还比不上手工编写汇编语言的效率，因此在实际应用系统中常常采用高级语言和汇编语言的混合编程方法，即在算法运算量大的地方，用手工编写的方法编写汇编语言，而运算量不大的地方则采用高级语言。采用这种方法，既可缩短软件开发的周期，提高程序的可读性和可移植性，又能满足系统实时运算的要求。DSP硬件和软件设计完成后，就需要进行硬件和软件的调试。软件的调试一般借助于DSP开发工具，如软件模拟器、DSP开发系统或仿真器等。调试DSP算法时一般采用比较实时结果与模拟结果的方法，如果实时程序和模拟程序的输入相同，则两者的输出应该一致。应用系统的其他软件可以根据实际情况进行调试。硬件调试一般采用硬件仿真器进行调试，如果没有相应的硬件仿真器，且硬件系统不是十分复杂，也可以借助于一般的工具进行调试。　　系统的软件和硬件分别调试完成后，就可以将软件脱离开发系统而直接在应用系统上运行。当然，DSP系统的开发，特别是软件开发是一个需要反复进行的过程，虽然通过算法模拟基本上可以知道实时系统的性能，但实际上模拟环境不可能做到与实时系统环境完全一致，而且将模拟算法移植到实时系统时必须考虑算法是否能够实时运行的问题。如果算法运算量太大不能在硬件上实时运行，则必须重新修改或简化算法。[2]

1万 · 2012-11-6 11:56

DSP运算的基本类型是乘法和累加(MAC)运算，对于卷积、相关、滤波和FFT基本上都是这一类运算。这样的运算可以用通用机来完成，但受到其成本和结构的限制不可能有很高的实时处理能力。　　DSP运算的特点是寻址操作。数据寻址范围大，结构复杂但很有规律。例如FFT运算，它的蝶形运算相关节点从相邻两点直至跨越N/2间隔的地址范围，每次变更都很有规律，级间按一定规律排列，虽然要运算log2N遍，但每级的地址都可以预测，也就是寻址操作很有规律而且可以预测。这就不同于一般的通用机，在通用机中对数据库的操作，具有很大的随机性，这种随机寻址方式不是信号处理器的强项。　　无论是专用的DSP芯片或通用DSP芯片在结构考虑上都能适应DSP运算的这些特点。而专用芯片在结构上考虑的更加专业化，更为合理，因而有更高的运算速度。　　DSP芯片按用途或构成分类可以分为下列几种类型：　　为不同算法而专门设计的专用芯片：例如用于做卷积/相关并具有横向滤波器结构，INMOS公司的A100、A110；HARRIS公司的HPS43168；PLESSYGEC公司的PDSP16256等。用于做FFT，Austek公司的A41102，PLESSYGEC公司的PDSP16150等。这些都是为做FIR、IIR、FFT运算而设计的，因而运算速度高，但是具有有限的可编程能力，灵活性差。　　为某种目的应用专门设计系统，即ASIC系统。它只涉及一种或一种以上自然类型数据的处理，例如音频、视频、语音的压缩和解压，调制/解调器等。其内部都是由基本DSP运算单元构建，包括FIR、IIR、FFT、DCT，以及卷积码的编/解码器及RS编/解码器等。其特点是计算复杂而且密集，数据量、运算量都很大。　　积木式结构：它是由乘法器、存储器、控制电路等单元逻辑电路搭接而成，这种结构方式也称为硬连线逻辑电路。它是一种早期实现方法，具有成本低、速度高等特点，由于是硬连接因而没有可编程能力。目前主要用于接收机的前端某些高频操作中。　　用FPGA（现场可编程陈列）实现DSP的各种功能。实质上这也是一种硬连接逻辑电路，但由于有现场可编程能力，允许根据需要迅速重新组合基础逻辑来满足使用要求，因而更加灵活，而且比通用DSP芯片具有更高的速度。一些大的公司如Xinlinx、Altera也正把FPGA产品扩展到DSP应用中去。　　通用可编程DSP芯片：这是目前用得最多的数字信号处理应用器件　　片上系统Soc(SystemonChip)，这是数字化应用及微电子技术迅速发展的产物，是下一代基于DSP产品的主要发展方向之一。它把一种应用系统集成在一个芯片上。通常，为满足系统的性能要求和提高功率效率，会把DSP和MCU的多处理器处理平台集成在一起。图1是由TI公司推出的开放多媒体应用平台（OMAP），用来支持2.5G和3G应用而设计的处理器体系结构，它支持语音、音频、图像和视频信号处理应用的各种性能。其中关键器件有：低功耗的DSP芯片，用来做媒体处理；MCU用来支持应用操作系统及以控制为核心的应用处理；MTC是内存和流量控制器，确保处理器能高效访问外部存储区，避免产生瓶颈现象，提高整个平台的处理速度。