基于DSP的信号分享与讨论

只看该作者 · 2015-6-11 21:12

信号处理是利用计算机或专用处理设备 , 以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理 , 以得到符合人们需要的信号形式。数字信号处理是以众多学科为理论基础的, 它所涉及的范围极其广泛。例如 , 在数学领域 , 微积分、概率统计、随机过程、数值分析等都是数字信号处理的基本工具 , 与网络理论、信号与系统、控制论、通信理论、故障诊断等也密切相关。

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近来新兴的一些学科 , 如人工智能、模式识别、神经网络等 , 都与数字信号处理密不可分。可以说 , 数字信号处理是把许多经典的理论体系作为自己的理论基础 , 同时又使自己成为一系列新兴学科的理论基础。虽然数字信号处理的理论发展迅速 , 但在 20 世纪 80 年代以前 , 由于实现方法的限制 , 数字信号处理的理论还得不到广泛的应用。直到 20 世纪 70 年代末 80 年代初世界上第一片单片可编程 DSP 芯片的诞生 , 才将理论研究结果广泛应用到低成本的实际系统中 , 并且推动了新的理论和应用领域的发展。

只看该作者 · 2015-6-11 21:13

一、可编程 DSP 芯片
1. DSP 芯片的主要特点
世界上第一个单片 DSP 芯片应当是 1978 年 AM I 公司发布的 S2811, 1979 年美国 Intel 公司发布的商用可编程器件 2920是 DSP 芯片的一个主要里程碑。 1980 年 , 日本 NEC 公司推出的 μ P D7720 是第一个具有乘法器的商用 DSP 芯片。在这之后 , 最成功的 DSP 芯片当数美国德州仪器公司 (Texas Instruments, 简称TI)的一系列产品。 TI 公司在 1982 年成功推出其第一代 DSP 芯片 TMS32010 及其系列产品 TMS32011 、如今 , TI 公司的一系列 DSP 产品已经成为当今世界上最有影响的 DSP 芯片。TI 公司也成为世界上最大的 DSP 芯片供应商 , 其 DSP 市场份额占全世界份额近 50% 。 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 , 其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。[2] 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 · 2015-6-11 21:15

2. DSP 芯片的选择
一般来说 , 选择 DSP 芯片时应考虑到如下诸多因素。[3](1). DSP 芯片的运算速度。 (2). DSP 芯片的价格。(3). DSP 芯片的硬件资源。不同的 DSP 芯片所提供的硬件资源是不相同的 , 如片内 RAM 、 ROM 的数量 , 外部可扩展的程序和数据空间 ,总线接口 , I/O 接口等。 (4). DSP 芯片的运算精度。一般的定点 DSP 芯片的字长为 16 位 , 如 TMS320 系列。但有的公司的定点芯片为 24 位 , 如 Motorola 公司的 MC56001 等。浮点芯片的字长一般为 32 位 , 累加器为 40 位。 (5). DSP 芯片的开发工具。在 DSP 系统的开发过程中 , 开发工具是必不可少的。如果没有开发工具的支持 , 要想开发一个复杂的 DSP 系统几乎是不可能的。如果有功能强大的开发工具的支持 , 如 C 语言支持 , 则开发的时间就会大大缩短。所以 , 在选择 DSP 芯片的同时必须注意其开发工具的支持情况 , 包括软件和硬件的开发工具。 (6). DSP 芯片的功耗。在某些 DSP 应用场合 , 功耗也是一个需要特别注意的问题。如便携式的 DSP 设备、手持设备、野外应用的 DSP 设备等都对功耗有特殊的要求。目前 , 3. 3V 供电的低功耗高速 DSP 芯片已大量使用。(7).其他。除了上述因素外 , 选择 DSP 芯片还应考虑到封装的形式、质量标准、供货情况、生命周期等。有的 DSP 芯片可能有 D IP 、 PGA 、 PLCC 、 PQFP 等多种封装形式。有些 DSP 系统可能最终要求的是工业级或军用级标准 , 在选择时就需要注意到所选的芯片是否有工业级或军用级的同类产品。如果所设计的 DSP 系统不仅仅是一个实验系统 , 而是需要批量生产并可能有几年甚至十几年的生命周期 , 那么需要考虑所选的 DSP 芯片供货情况如何 , 是否也有同样甚至更长的生命周期等。

只看该作者 · 2015-6-11 21:16

3. DSP 芯片的应用
DSP 芯片的价格越来越低 , 性能价格比日益提高 , 具有巨大的应用潜力。 DSP 芯片的应用主要有: (1)信号处理[4]- - 如数字滤波、自适应滤波、快速傅立叶变换、相关运算、谱分析、卷积、模式匹配、加窗、波形产生等 ; (2) 通信 - - 如调制解调器、自适应均衡、数据加密、数据压缩、回波抵消、多路复用、传真、扩频通信、纠错编码、可视电话等; (3)语音 - - 如语音编码、语音合成、语音识别、语音增强、说话人辨认、说话人确认、语音邮件、语音存储等; (4)图形 / 图像 - - 如二维和三维图形处理、图像压缩与传输、图像增强、动画、机器人视觉等 ; (5) 军事 - - 如保密通信、雷达处理、声纳处理、导航、导弹制导等 ; (6) 仪器仪表 - - 如频谱分析、函数发生、锁相环、地震处理等; (7)自动制 - - 如引擎控制、声控、自动驾驶、机器人控制、磁盘控制等 ;(8) 医疗 - - 如助听、超声设备、诊断工具、病人监护等; (9)家用电器 - - 如高保真音响、音乐合成、音调控制、玩具与游戏、数字电话 / 电视等。