第一章實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理與dsp芯片(已修改)
2025-01-06 07:18 本頁面
【正文】 1 DSP 原理及應(yīng)用 實(shí)時(shí)信號(hào)處理 1 ? 處理器的速度大于信號(hào)的產(chǎn)生或應(yīng)用的速度。 ? 處理器的運(yùn)算速度滿足系統(tǒng)對(duì)響應(yīng)時(shí)間的要求。 2 實(shí)時(shí)信號(hào)處理 2 ? 必須滿足一定的 峰值負(fù)荷 要求。一個(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)的負(fù)荷可能是不均勻的。但整個(gè)系統(tǒng)必須滿足額定的峰值負(fù)荷要求，即在負(fù)載重，甚至超負(fù)荷的情況下，某些關(guān)鍵任務(wù)一定要得到滿足。 ? 實(shí)時(shí)系統(tǒng)的可靠性至關(guān)重要。一般的實(shí)時(shí)系統(tǒng)都是工作在條件惡劣的不適合人參與的環(huán)境小。溫度變化大、振動(dòng)強(qiáng)烈和電磁干擾強(qiáng)的特點(diǎn)，要求實(shí)時(shí)系統(tǒng)不但需要采用工業(yè)級(jí)元器件。而且還要在系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)中采取 容錯(cuò)設(shè)計(jì) 。 3 4 什么是 DSP芯片 DSP ： Digital Signal Processing DSPs: Digital Signal processors 內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開的哈佛結(jié)構(gòu)； 具有專門的硬件乘法器； 廣泛采用流水線操作； 提供特殊的 DSP 指令； 適用于快速實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法。 5 6 實(shí)時(shí)性的要求（一）： 系統(tǒng)必須在有限的時(shí)間內(nèi)對(duì)外部輸入信號(hào)完成指定的操作，即信號(hào)的處理速度必須大于或等于信號(hào)的輸入速度。 7 IP電話（ voice over IP） 8 電動(dòng)機(jī) 方向舵 實(shí)時(shí)性的要求（二） 從信號(hào)輸入到結(jié)果輸出的延遲必須足夠小，即響應(yīng)時(shí)間滿足系統(tǒng)的要求。 9 醫(yī) 療 診 斷 10 11 為什么要用 DSP芯片，而不是模擬器件來對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理？ ? 模擬電路的性能要取決于溫度等環(huán)境因素。而數(shù)字濾波器則基本上不受環(huán)境的影響。 ? DSP易于在非常小的寬容度內(nèi)進(jìn)行計(jì)算，因?yàn)槠湫阅懿⒉蝗Q于性能離散的器件組合。 ? 一個(gè)模擬電路一旦制造出來，其特性（例如通帶頻率范圍）是不容易改變的。使用 DSP實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理，就可以通過對(duì)其重新編程來改變系統(tǒng)的特性。 12 信 號(hào) 處 理 方 式 的 比 較 比較因素 模擬方式 數(shù)字方式 修改設(shè)計(jì)的靈活性 修改硬件設(shè)計(jì)，或調(diào)整硬件參數(shù) 改變軟件設(shè)置 精度 元器件精度 A/D的位數(shù)和計(jì)算機(jī)字長，算法 可靠性和可重復(fù)性 受環(huán)境溫度、濕度、噪聲、電磁場等干 擾和影響大 不受這些因素的影響 大規(guī)模集成 盡管已有一些模擬集成電路，但品種較 少、集成度不高、價(jià)格較高 DSP器件體積小、功能強(qiáng)、功耗小、一致性好、使用方便、性能 /價(jià)格比高 實(shí)時(shí)性 除開電路引入的延時(shí)外，處理是實(shí)時(shí)的 由計(jì)算機(jī)的處理速度決定 高頻信號(hào)的處理 可以處理包括微波毫米波乃至光波信號(hào) 按照奈準(zhǔn)則的要求，受 S/H、 A/D和處理速度的限制 13 能夠進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理的 CPU 通用處理器（ GPP） ? 采用馮 .諾依曼結(jié)構(gòu)，程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間合二而一 ? 8bit Apple（ 6502）， NEC PC8000（ Z80） ? 8086/286/386/486/Pentium/Pentium II/ Pentium III ? PowerPc 64bit CPU（ SUN Sparc， DEC Alpha, HP） ? CISC 復(fù)雜指令計(jì)算機(jī) , RISC 精簡指令計(jì)算機(jī) ? 采取各種方法提高計(jì)算速度，提高時(shí)鐘頻率，高速總線，多級(jí) Cashe，協(xié)處理器等 Single Ch
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