【正文】 數(shù)字信號(hào)處理（簡(jiǎn)稱 DSP）是一門(mén)涉及多門(mén)學(xué)科并廣泛應(yīng)用于很多科學(xué)和工程領(lǐng)域的新興學(xué)科。 近幾年來(lái)，數(shù)字信號(hào)處理的理論和方法得到了迅速的發(fā)展，諸如：語(yǔ)音與圖像的壓縮編碼、識(shí)別與鑒別，信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)、加密和解密，信道的辨識(shí)與均衡，智能天線，頻譜分析等各種快速算法都成為研究的熱點(diǎn)、并取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，為各種實(shí)時(shí)處理的應(yīng)用提供了算法基礎(chǔ)。數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)現(xiàn)一般有以下幾種方法： 數(shù)字信號(hào)處理 可編程 DSP芯片 可編程 DSP芯片是一種特別適合于進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算的微處理器，主要用于實(shí)時(shí)快速實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理的算法。 這個(gè)時(shí)期的代表性器件主要有： Intel2920（ Intel）、?PD7720（ NEC）、 TMS32022（ TI）、 DSP16（ ATamp。尤其是各種通用外設(shè)集成到片上，大大地提高了數(shù)字信號(hào)處理能力。 (1) 馮 DSP芯片的特點(diǎn) 2．采用流水線技術(shù) 每條指令可通過(guò)片內(nèi)多功能單元完成取指、譯碼、取操作數(shù)和執(zhí)行等多個(gè)步驟，實(shí)現(xiàn)多條指令的并行執(zhí)行，從而在不提高系統(tǒng)時(shí)鐘頻率的條件下減少每條指令的執(zhí)行時(shí)間。 6．硬件配置強(qiáng) 新一代的 DSP芯片具有較強(qiáng)的接口功能，除了具有串行口、定時(shí)器、主機(jī)接口（ HPI）、 DMA控制器、軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器等片內(nèi)外設(shè)外，還配有中斷處理器、 PLL、片內(nèi)存儲(chǔ)器、測(cè)試接口等單元電路，可以方便地構(gòu)成一個(gè)嵌入式自封閉控制的處理系統(tǒng)。 DSP芯片的分類 2．按數(shù)據(jù)格式分類 根據(jù)芯片工作的數(shù)據(jù)格式 ， 按其精度或動(dòng)態(tài)范圍 ， 可將通用 DSP劃分為定點(diǎn) DSP和浮點(diǎn) DSP兩類 。 （ 2） 存儲(chǔ)器容量 早期的 DSP芯片，其片內(nèi)程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器只有幾百個(gè)單元。 DSP芯片的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì) （ 7） 開(kāi)發(fā)工具 具有較完善的軟件和硬件開(kāi)發(fā)工具，如：軟件仿真器Simulator、在線仿真器 Emulator、 C編譯器和集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 CCS等，給開(kāi)發(fā)應(yīng)用帶來(lái)很大方便。 在許多應(yīng)用中均需要同時(shí)具有智能控制和數(shù)字信號(hào)處理兩種功能。 （ 6） 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) RTOS與 DSP的結(jié)合 隨著 DSP處理能力的增強(qiáng) ， DSP系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜 ， 使得軟件的規(guī)模越來(lái)越大 ， 往往需要運(yùn)行多個(gè)任務(wù) ， 各任務(wù)間的通信 、 同步等問(wèn)題就變得非常突出 。T公司（現(xiàn)在的 Lucent公司） Motorola公司 TI公司（美國(guó)德州儀器公司） NEC公司 DSP產(chǎn)品簡(jiǎn)介 美國(guó) TI公司自 1982年推出第一款定點(diǎn) DSP芯片以來(lái) ， 相繼推出定點(diǎn) 、 浮點(diǎn)和多處理器三類運(yùn)算特性不同的 DSP芯片 ，共計(jì)已發(fā)展了七代產(chǎn)品 。 主要按照 DSP的處理速度 、 運(yùn)算精度和并行處理能力分類 ， 每一類產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)相同 ， 只是片內(nèi)存儲(chǔ)器和片內(nèi)外設(shè)配置不同 。 DSP芯片的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì) （ 7） DSP的并行處理結(jié)構(gòu) 為了提高 DSP芯片的運(yùn)算速度，各 DSP廠商紛紛在 DSP芯片中引入并行處理機(jī)制。 DSP芯片的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì) （ 3） DSP 和高檔 CPU的融合 大多數(shù)高檔 MCU，如 Pentium 和 PowerPC都是 SIMD指令組的超標(biāo)量結(jié)構(gòu)，速度很快。它集成了代碼的編輯、編譯、鏈接和調(diào)試等諸多功能，而且支持 C/C++和匯編的混合編程。 （ 3） 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 目前， DSP內(nèi)部均采用多總線、多處理單元和多級(jí)流水線結(jié)構(gòu)，加上完善的接口功能，使 DSP的系統(tǒng)功能、數(shù)據(jù)處理能力和與外部設(shè)備的通信功能都有了很大的提高。 若數(shù)據(jù)以浮點(diǎn)格式工作的 —— 浮點(diǎn) DSP芯片。 如： TMS320C40提供了 6個(gè)用于處理器間高速通信的 32位專用通信接口 ， 使處理器之間可直接對(duì)通 ， 應(yīng)用靈活 、 使用方便； 8．省電管理和低功耗 DSP功耗一般為 ~4W，若采用低功耗技術(shù)可使功耗降到 ，可用電池供電，適用于便攜式數(shù)字終端設(shè)備。如： ???niii xay1 DSP芯片的特點(diǎn) T1 T2 T3 T4 時(shí) 鐘 取 指 令 指令譯碼 取操作數(shù) 執(zhí)行指令 四級(jí)流水線操作 N N1 N2 N3 N+1 N N1 N2 N+2 N+1 N N1 N+3 N+2 N+1 N 3. 配有專用的硬件乘法 累加器 為了適應(yīng)數(shù)字信號(hào)處理的需要，當(dāng)前的 DSP芯片都配有專用的硬件乘法 累加器，可在一個(gè)周期內(nèi)完成一次乘法和一次累加操作，從而可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的乘法 累加操作。 當(dāng)進(jìn)行高速運(yùn)算時(shí)，不但不能同時(shí)進(jìn)行取指令和取操作數(shù)，而且還會(huì)造成數(shù)據(jù)傳輸通道的瓶頸現(xiàn)象，其工作速度較慢。 目前， DSP芯片的發(fā)展非常迅速。 第二階段， DSP的成熟階段（ 1990年前后） 這個(gè)時(shí)期的 DSP器件在硬件結(jié)構(gòu)上更適合數(shù)字信號(hào)處理的要求，能進(jìn)行硬件乘法、硬件 FFT變換和單指令濾波處理，其單指令周期為 80~100ns。直到 20年及 80年代初，世界上第一塊單片可編程 DSP芯片的誕生，才使理論研究成果廣泛應(yīng)用到實(shí)際的系統(tǒng)中，并且推動(dòng)了新的理論和應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。不適合于嵌入式應(yīng)用，專用性強(qiáng)，應(yīng)用受到限制； ③ 用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，用于不太復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理。 數(shù)字信號(hào)處理是以眾多學(xué)科為理論基礎(chǔ)，它所涉及的范圍極其廣泛。 DSP可以代表數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)（ Digital Signal Processing） ,也可以代表數(shù)字信號(hào)處理器（ Digital Signal Processor）。隨著專用集成電路ASIC(Application Specific Integrated Circuit)的廣泛使用，可以將 DSP的功能集成到 ASlC中。 第一階段， DSP的雛形階段（ 1980年前后） 1978年 AMI公司生產(chǎn)出第一片 DSP芯片 S2811。 這個(gè)時(shí)期的器件主要有 :TI公司的 TMS320C 50系列， Motorola公司的 DSP5600、 9600系列， ATamp。 DSP芯片的發(fā)展概況 DSP芯片的特點(diǎn) 數(shù)字信號(hào)處理不同于普通的科學(xué)計(jì)算與分析，它強(qiáng)調(diào)運(yùn)算的實(shí)時(shí)性。 DSP芯片的特點(diǎn) 外部管理數(shù)據(jù)總線 外部管理地址總線 數(shù)據(jù)總線 數(shù)據(jù)地址總線 程序數(shù)據(jù)總線 程序地址總線 CPU I/O口 ROM 串行接口 RAM 并行接口 外部存儲(chǔ) 器接口 哈佛結(jié)構(gòu) 外部管理數(shù)據(jù)總線 外部管理地址總線 數(shù)據(jù)總線 數(shù)據(jù)地址總線 程序數(shù)據(jù)總線 程序地址總線 DSP芯片的特點(diǎn) （ 3）改進(jìn)型的哈佛結(jié)構(gòu) 改進(jìn)型的哈佛結(jié)構(gòu)是采用雙存儲(chǔ)空間和數(shù)條總線，即一條程序總線和多條數(shù)據(jù)總線。 如： TMS320C54x中的 FIRS和 LMS指令，專門(mén)用于完成系數(shù)對(duì)稱的 FIR濾波器和 LMS算法。 通用型 DSP芯片： 一般是指可以用指令編程的 DSP芯片，適合于普通的 DSP應(yīng)用，具有可編程性和強(qiáng)大的處理能力，可完成復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理的算法。 主要應(yīng)用： 1. 信號(hào)處理 2. 通 信 3. 語(yǔ) 音 4. 圖像處理 5. 軍 事 6. 儀器儀表 7. 自動(dòng)控制 8. 醫(yī)療工程 9. 家用電器 10. 計(jì) 算 機(jī) 如：數(shù)字濾波、自適應(yīng)濾波、 快速傅氏變換、 Hilbert變換、 相關(guān)運(yùn)算、頻譜分析、 卷 積、模式匹配、 窗函數(shù)、波形產(chǎn)生等； 如：調(diào)制解調(diào)器、自適應(yīng)均衡、 數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)壓縮、 回波抵消、多路復(fù)用、 傳真、擴(kuò)頻通信、 移動(dòng)通信、糾錯(cuò)編譯碼、 可視電話、路由器等； 如：語(yǔ)音編碼、語(yǔ)音合成、 語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)音增強(qiáng)、 語(yǔ)音郵件、語(yǔ)音存儲(chǔ)、 文本 — 語(yǔ)音轉(zhuǎn)換等； 如：二維和三維圖形處理、 圖像壓縮與傳輸、 圖像鑒別、圖像增強(qiáng)、圖像轉(zhuǎn)換、模式識(shí)別、 動(dòng)畫(huà)、電子地圖、 機(jī)器人視覺(jué)等； 如：保密通信 雷達(dá)處理 聲納處理 導(dǎo)航 導(dǎo)彈制導(dǎo) 電子對(duì)抗 全球定位 GPS 搜索與跟蹤 情報(bào)收集與處理等 如：頻譜分析、函數(shù)發(fā)生、 數(shù)據(jù)采集、鎖相環(huán)、 模態(tài)分析、暫態(tài)分析、 石油 /地質(zhì)勘探、 地震預(yù)測(cè)與處理等； 如：引擎控制 聲