论DSP技术

科技信息信|息|科|学论DSP技术肖霄娜(山东工商学院大学,山东烟台264005)摘要:介绍数字信号处理器 DSP的发展过程,阐述了DSP的特点以及DSP芯片的应用领域,描述了DSP系统仍存在的问题,展望了DSP系统发展的前景。关键词:教字信号处理器;数字信号;集成;定点DSP引言。数字信号处理器DSPDigiaSig*需要， 结构与通用的其他计算机或控制处理器多数基于 RISC(精简指令集计算)结构,这种结nalProcessr)是在模拟信号变换成数字信号以相比 ,有较大的不同。构的优点是尺寸小、功耗低、性能高。各DSP厂后进行商速实时处理的专用处理器，其处理速1.1具有专用的算术单元。DSP芯片具有商纷纷采用新工艺,改进 DSP芯核,并将几个度比最快的CPU还快10-50倍。在通常的实时专 用的算术单元,如硬件乘法器,DSP内部设有DSP 芯核、MPU芯核、专用处理单元外围电路信号处理中,它具有可程控、可预见性精度高、硬件乘法 器来完成乘法操作,以提高乘法速度。单元、 存储单元统统集成在一个芯片上，成为稳定性好可敬性和可重复性好、易于实现自适1.2具有特殊的总线结构一哈佛结构。DSP DSP 系统级集成电路.TI公司的1TMS320C80代应算法、大规模集成等优点,这都是模拟系统所芯片 具有特殊的总线结构-哈佛结构。这种结表当今 DSP领城中的最高水平,它在一块芯片不及的。在当今的数字化时代背景下,DSP已成构使 DSP芯片具有独立的地址总线和数据总上集成了4个DSP、1个RISC处理器、1个传为通信、计算机、消费类电子产品等领域的基础线 ,可以同时取地址和操作数。输控制器2个视颁控制器。这样的芯片通常称器件。DSP的发展大致分为三个阶段:1.3 流水处理。流水技术使多个不同的操之 为MVP(多媒体视频处理器)。它可支持各种在DSP出现之前数字信号处理只能依靠作可以同时执行， 处理器内将每条指令的执行图像 规格和各种算法,功能相当强。微处理器来完成。但由于微处理器较低的处理分为取址、解码、执行等阶段,不同的阶段并行4.2可编程DSP是主导产品。可编程DSP速度不快，根本就无法满足越来越大的信息量执行 ,提高了程序执行的效率和速度。给生产厂商提供了很大的灵活性。生产厂商可的高速实时要求。因此应用更快更高效的信号1.4高速的片内存储器。DSP 芯片一般内在同一个 DSP平台上开发出各种不同型号的处理方式成了日渐迫切的社会需求,到了70年部 集成有程序和数据存储器,访问速度快,缓解系列产 品,以满足不同用户的需求。同时,可编代,有人提出了DSP的理论和算法基础。但那总线接口 的压力,提高程序执行的速度。程DSP也为广“大用户提供了易于升级的良好时的DSP仅仅停留在教科书上,即使是研制出2DSP芯片的应用途径。人们已经发现，许多微控制器能做的事来的DSP系统也是由分立元件组成的,其应用2.1数字蜂窝电话。数字蜂窝电话是DSP情 ,使用可编程DSP将做得更好更便宜。例如领域仅局限于军事、航空航天部门。一般认为，最为重要 的应用领域。由于DSP具有强大的计冰箱 、洗衣机,这些原来装有微控制器的家电如世界上第一个单片DSP 芯片应当是1978年算能力 ,使得移动通信的蜂窝电话重新崛起,并今已换成可编程DSP来进行大功率电机控制。AMI公司发布的S2811。1979年美国Intel公司创造了一批诸如CSM,CDMA等全数字蜂窝电4.3追求更高的运算速度。目前一般的发布的商用可编程器件2920是DSP芯片的一话网。 由于采用DSP技术,蜂窝电话的更新换DSP 运算速度为100MIPS,即每秒钟可运算1个主要里程碑。这两种芯片内部都没有现代代变得更为容易， 只需在统- -的硬件平台基础亿条指令。 但仍嫌不够快。由于电子设备的个DSP芯片所必须有的单周期乘法器。1980 年，上， 通过软件的不断升级而生产出各式各样的人化和客户化趋势,DSP必须追求更高更快的日本NEC公司推出的mP D7720是第- -个具新款手机。运算速度,才能跟上电子设备的更新步伐。DSP有硬件乘法器的商用DSP 芯片，从而被认为2.2 调制解调技术(Modem)。在Modem技运算速度的提高， 主要依靠新工艺改进芯片结是第一块单片DSP器件。术器件中,DSP更是成效卓著。56Kbps 的Mo构。 目前,II的TM320C6X芯片由于采用VLIW随着大规模集成电路技术和半导体技术dem 才问世三年，最近又开发出ADSLModem,(VeyLonlnstructinWord超长指令字)结构设的发展,1982年世界上诞生了第一-代DSP芯片其传输速率已 高达6.3Mbps,且具有接收动态计 ,其处理速度已高达200MPS,计划今年年TMS32010及其系列产品。这种DSP器件采用图像能力。中批量生产,这是迄今为止的最高速度。微米工艺NMOS技术制作，虽功耗和尺寸稍.23个人电脑(PC机)。可编程多媒体DSP4.4定点DSP是主流。从理论上讲,虽然浮大,但运算速度却比微处理器快了几十倍,尤其是 PC领域的主流产品。以XDSLModem为代表点 DSP的动态范围比定点DSP大,且更适合于在语音合成和编码解码器中得到了广泛应用。的高速通 信技术与MPEG图像技术相结合,使DSP 的应用场合,但定点运算的DSP器件的成DSP芯片的问世是个里程硨.它标志着DSP应得高品位的音频和视频形式的计算机数据有可本较低，对存储器的要求也较低，而且耗电较用系统由大型系统向小型化迈进了一-大步。至能实现实时交换。 目前的硬盘空间比以前大得省。 因此,定点运算的可编程DSP器件仍是市80年代中期，随着CMOS技术的进步与发展，多,这 主要得益于CDSP(可定制DSP)的巨大场上的主流产 品。第二代基于CMOS工艺的DSP芯片应运而生，作用。 预计在今后的PC机中,一个DSP即可完参考文献其存储容量和运算速度都得到成倍提高，成为成全部所需的多媒体处理功能。[1]周霖.信号处理技术应用M].北京:国防工业语音处理、图像硬件处理技术的基础。2.4 消费类电子产品。DSP是消费类电子出 版社,2004.80年代后期,第三代DSP芯片问世,运算产 品中的关键器件。由于DSP的广泛应用,数[2]魏晓云 ,陈杰，曾云.DSP技术的最断发展及速度进-步提高,其应用范围逐步扩大到通信、字音响设 备的更新换代周期变得非常短暫。用其 应用现状[].2003.计算机领域。90年代DSP发展最快.相继出现于 图像处理的DSP,目前已形成完整的体系。一[3]任丽香,马淑芬 ,事方慧:TMS320C6000系列了第四代和第五代DSP器件。现在的DSP属于种 是JPEG标准的静态图像数据处理DSP;另DSPs 的原理与应用[M].北京:电子工业出版社,第五代产品，它与第四代相比，系统集成度更-种 是用于动态图像数据处理的DSP。2000.高,将DSP芯核及外围元件综合集成在单一芯3 DSP系统存在的问题[4]戴敏.教字化时代的基石-- -DSP 发展应用片上。这种集成度极高的DSP芯片不仅在通数字信号处理在高频信号处理上也存在一纵横 谀[M].信、计算机领域大显身手,而且逐渐渗透到人们定的缺点。 DSP系统中的高速时钟可能带来高额_ (5IDSP/MSP poducts relerence manual.Analog日常生活领城。经过20多年的发展,DSP产品干扰和电磁泄漏等问题,而且 DSP中国煤化工。 DSP botleneck.IEEE的应用已扩大到人们的学习、工作和生活的各率也较大。 此外,DSP技术更新的HCNMH( Bgazine,1995个方面，并逐渐成为电子产品更新换代的决定识要求多 ,开发和调试工具还不尽因素。4 DSP技术展望作者简介:肖雪娜,女,1978年生,山东荣.1 DSP 芯片的结构特点4.1系统集成DSP是潮流。缩小DSP芯片城人,山东工商学院大学计算机基础部助教,研DSP处理芯片,为了适应信号处理运算的尺寸始终是 DSP的技术发展方向。当前的DSP究方向:通信 与信息系统。-44-