浅谈DSP发展及其应用
DSP的应用及发展前景
DSP的应用及发展前景DSP的原理DSP即数字信号处理。
DSP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。
简单地说,数字信号处理就是用数值计算的方式对信号进行加工的理论和技术,它是集成专用计算机的一种芯片,只有一枚硬币那么大。
有时人们也将DSP看作是一门应用技术,称为DSP技术与应用。
它的特点是:(1)高度并行运算,内部操作采用时间上重叠的流水线结构,大大提高运算速度;(2)片内配置了一个或多个硬件乘法器和累加器,能在一个周期内完成累加和变址运算;(3)按照数字信号处理的算法要求,设计了专用变址器和功能很强的专用指令;(4)片内配置了多种功能很强的外围器件和接口。
因此,用DSP 技术处理,特别是线性变换、数字滤波、卷积运算等,其速度要比通用的PC快,与以往的模拟技术相比,不但体积变小,性能得到极大的改进,而且成本也得到了降低,在通信、高速控制等领域中获得了广泛的应用。
DSP的发展历史数字信号处理技术真正得到应用到目前为止还没有半个世纪,即换句话说,DSP技术在信息领域的应用还没有达到完全成熟的领域。
虽然如此,但是DSP的出现却从根本上改变了信息产业的面貌。
随着超大规模集成电路的出现,DSP在理论和应用上都有了惊人的发展,在越来越多的应用领域中,DSP迅速的代替传统的模拟信号处理方法,并且不断的开辟出许多的应用领域。
比如,爱迪生的留声机及后来的电唱机,从90年代的CD唱盘到现在的MP3播放器、电话、影像设备到高清电视、数码相机等一系列的数字高科技产品都是DSP技术的应用领域。
DSP应用及发展前景
DSP应用及发展前景数字信号处理(DSP)是应用数学、物理学、工程学等多学科知识,对数字信号进行采集、编码、解码、存储、传输、处理等一系列操作的技术。
它已广泛应用于通信、图像处理、音频处理、声学信号处理、雷达、信号检测等领域,成为现代科技发展的重要组成部分。
本文将介绍DSP应用及发展前景。
一、DSP应用1. 通信领域DSP在通信领域的应用非常广泛,比如数字调制解调、信道编码、解码、信道模拟、自适应均衡、数据压缩等。
特别是在移动通信领域,DSP技术的应用使移动通信发展得更快、更便捷、更先进。
同时,DSP技术在数字电视、数字音频等领域也得到了广泛应用。
2. 图像处理领域DSP在图像处理中的应用涵盖了许多方面,包括图像增强、图像压缩、图像分割、目标跟踪等等。
其中,图像增强和图像压缩是应用最广泛的两个方面。
在监控、医学成像、机器视觉等领域,DSP技术的应用相当广泛。
DSP 在音频处理方面的应用也非常广泛,比如音频降噪、音频滤波、语音识别等。
音频处理技术的应用领域涵盖了多个领域,如手机语音通话、会议系统、无线语音通信、语音识别等。
4. 控制系统在控制系统中,DSP主要应用于数学模型的建立、系统建模与仿真、状态检测、控制策略选择等方面。
它可支持多种控制方法,包括PID控制、预测控制、自适应控制等。
此外,在机器人控制、电机控制等领域,DSP也有着广泛应用。
随着科技的不断发展,DSP技术将会更好地发挥作用。
DSP技术在各行各业中的应用前景非常广阔,可以预计其将在以下几个方面得到进一步发展:1. 高通量计算技术随着科技的迅猛发展,如何用更快的速度处理更多数量的数据成为了各行各业面临的问题。
然而,传统的计算机系统无法满足这种要求,因此DSP技术应运而生。
DSP技术能够进行更快的计算、更好的数据处理,可满足高通量计算的需求。
2. 智能化技术DSP技术的智能化是未来DSP技术发展的方向,未来的DSP芯片将会更加智能和灵活,能够支持人工智能、自动驾驶、机器视觉等领域的技术。
DSP技术的应用及发展前景
DSP技术的应用及发展前景----张丹前言制造业中计算机控制的应用日益广泛,数字信号处理器(DSP)的出现,一改以往单片机只能处理逻辑和简单数学计算的状况,使得控制器可以进行相当复杂的数学处理。
DSP 具有强大、高速的数学处理能力,可以进行实时信号处理、嵌入神经网络等智能化算法,以DSP 作为核心是智能化制造技术中智能控制器的发展方向。
除此之外DSP产品已经成功应用于数码相机、DVD 电子琴和音响系统等商业消费品及通信产品中。
数字信号处理器随着信息化的进展和计算机科学技术、信号处理理论与方法的迅速发展,通信、工业过程控制等需要处理的数据量越来越大,对实时性和精度的要求越来越高,低档的微处理器已不能满足要求。
高性能数字信号处理器的应用使测控系统性能价格比的大幅度提高,加上相关的配套软件和开发工具的日臻完善,DSP器件和技术得到广泛的普及和应用。
DSP技术特点:DSP 是运算密集型而不是事务密集型的器件,与传统的微处理器相比,它能够提供更好的性能价格比,更高的运算速度和运算能力。
这些都是基于DSP 的如下特点:(1)特殊的总线结构DSP芯片采用哈佛结构,即程序和数据分开的总线结构,将程序和数据存储在不同的存储空间中,每个存储器独立编址,独立访问,从而使数据的吞吐率提高了一倍。
由于程序和数据存储器在两个不同的空间中,因此取指和执行能完全重叠运行。
(2)流水线DSP芯片广泛采用流水线,以减少指令执行时间,从而增强了处理器的处理能力。
(3)专用硬件乘法器在通用的微处理器中乘法是由一系列的加法指令来实现,而在DSP 设置专用硬件乘法器,乘法可在一个指令周期内完成,因此对于进行数字滤波、FIR、FFT 这样需要大量乘加操作的运算显得十分方便。
(4)特殊的DSP指令DSP中对指令进行了特殊设计,用来实现一个指令周期完成多个操作。
如TMS32010 中的LTD 指令,它能在一个指令周期内完成.LT DMOV和APAC三条指令的功能,特殊的读写指令可以在一个指令周期完成两次读写等等。
DSP的应用现状及发展前景
DSP的应用现状及发展前景
一、DSP应用现状
当今,DSP(数字信号处理)在硬件,软件和系统设计领域发挥着重要作用,其应用范围正在不断扩大。
DSP的应用从电信、视听业到汽车、航空、医疗仪器和家用电器等,几乎涵盖了所有的行业部门。
在电信行业,DSP技术可用于数字签名,数字信号处理,和调制/解调技术,这些技术几乎支撑着当今世界通信的发展。
当然,它也可以应用于无线电聆听系统,网络系统,和自动识别系统等。
在汽车行业,DSP技术用于汽车安全系统,如电子悬挂,电子转向,立体影像,雷达,车身控制系统等等,以及汽车音响系统,如音乐播放,车载影院系统,车载导航系统等等,来增强汽车的安全性和舒适性。
在航空航天领域,DSP技术应用于航空电子,雷达,飞行控制,航空导航,航空通信,激光测距,甚至计算机视觉等,它们的应用更是多种多样。
dsp原理及应用技术
dsp原理及应用技术DSP(Digital Signal Processing)即数字信号处理,是指对数字信号进行处理、重构、转换和分析的技术和方法。
它通过将连续时间模拟信号转换为离散时间数字信号,并对数字信号进行算法处理,实现了信号的提取、滤波、变换和合成等操作。
DSP技术在各个领域都有广泛的应用,以下是几个常见领域的应用技术。
1. 通信系统: DSP技术广泛应用于各种通信系统中。
它可以用于解调和去噪,提高信号的可靠性和质量。
同时,DSP技术也可以用于编码、解码和调制,实现数字信号的传输和接收。
2. 音频处理:DSP在音频领域有着重要的应用。
它可以用于音频的压缩和解压缩,提高音质和减少数据量。
同时,DSP还可以实现音频信号的均衡、混响、合成和分离等处理,满足不同音频应用的需求。
3. 视频处理:DSP技术也广泛用于视频处理中。
它可以用于视频信号的采集和编码,实现实时视频传输和高效视频压缩。
此外,DSP还可以实现视频信号的滤波、增强、变换和分析,提高视频质量和处理效果。
4. 图像处理: DSP在图像处理领域有着广泛的应用。
它可以用于图像的去噪、增强、压缩和恢复,提高图像质量和显示效果。
同时,DSP技术还可以实现图像的分割、特征提取和目标识别,满足图像处理和分析的需求。
5. 医学信号处理:DSP技术在医学领域的应用非常重要。
它可以用于生理信号的采集和处理,包括心电信号、脑电信号和生物成像信号等。
通过对这些信号的滤波、分析和识别,可以实现疾病的诊断和治疗。
总结来说,DSP技术以其高效、灵活和可靠的特点,在通信、音频、视频、图像和医学等领域发挥着重要作用。
它通过数字信号的处理和算法分析,实现了信号的提取、重构、转换和分析,为各种应用场景带来了更好的性能和效果。
DSP发展和应用综述
DSP发展和最新应用综述摘要:DSP是一种行数字信号处理运算的微处理器,是伴随微电子技术、数字信号处理技术、计算机技术发展产生的一类特殊处理器,其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。
关键词:DSP芯片、DSP应用一、DSP发展1965年,快速傅立叶算法(FFT),使傅立叶分析的速度提高了数百倍,为数字信号处理的应用奠定基础。
20世纪70年代,由于集成电路技术的发展,使用硬件实现FFT和数字滤波的算法成为可能。
1978年,AMI公司宣布第一个DSP问世,但人们一般认为,20世纪70年代后期推出的Intel 2920才是第一片具有独立结构的DSP。
1981年,美国德州仪器(TI)公司研制出了著名的TMS320系列的首片低成本、高性能的DSP-TMS320C10,使DSP技术向前跨出了意义重大的一步。
90年代后,由于超大规模集成电路、微处理器技术的发展,数字信号处理无论在理论上还是在工程应用中,都是发展最快的学科之一,且日趋完善和成熟随着网络技术、通信技术、多媒体技术、人工智能的迅猛发展普及和应用,极大地刺激了数字信号处理理论、DSP技术在工程上的实现和推广应用。
DSP的性能指标不断提高,价格不断下降,获得广泛应用,已成为新兴科技:通信、多媒体系统、消费电子、医用电子等飞速发展的主要推动力DSP为核心的嵌入式系统将主导3C领域:Communication、Computer、Consumer二、DSP芯片特点DSP(digital signal processor)是一种独特的微处理器,有自己的完整指令系统,是以数字信号来处理大量信息的器件。
一个数字信号处理器在一块不大的芯片内包括有控制单元、运算单元、各种寄存器以及一定数量的存储单元等等,在其外围还可以连接若干存储器,并可以与一定数量的外部设备互相通信,有软、硬件的全面功能,本身就是一个微型计算机。
DSP采用的是哈佛设计,即数据总线和地址总线分开,使程序和数据分别存储在两个分开的空间,允许取指令和执行指令完全重叠。
DSP 技术的最新发展及其应用现状 - 副本
3 D S P 芯片的应用
• DSP 主要应用市场为3C 领域,合占整个市场需求 的90%。 数字蜂窝电话是 DSP最为重要的应用领域 之一。由于D S P 具有强 大的计算能力,使得移动 通信的蜂窝电话重新崛起。
4 D S P 的发展前景
• 定点D S P 是主流。虽然浮点D S P 的运算精度更高,但 定点D S P 器件的成本较低,对存储器的要求也较低,而 且耗电较省。 • 与可编程器件结合。F P G A 器件配合传统的D S P 器件 可以处理更多信道,可在基站中用来实现高速实时处理功 能,满足无线通信、多媒体等领域多功能和高性能的需要。
MinZ = c x
T
MaxW = b y
T
(L) )
Ax ≥ b s .t . x≥0
AT y ≤ c (D s .t . ) y≥0
2 D S P 系统构成及其特点
(4)特殊应用。有些应用 只有数字系统才能实现, 例如信息无失真压缩、V 型滤波器。 (5)集成方便。DSP 系统 中的数字部件有高度的规 范性便于大规模集成。
3 D S P 芯片的应用
• 在近20多年时间里,DSP芯片的应用从军事、航空航天领 域扩大到信号处理、通雷达、消费等许多领域[ 2 ]。主要 应用有:信号处理、通信、语音、图形/ 图像、军事、仪 器仪表、自动控制、医疗、家用电器等。
DSP演变图
1 D S P 的发展历程
第三阶段是90年代突飞猛进,将DSP芯核及外围组件 综合集成在单一芯片上; 第四阶段是21 世纪再创辉煌。DSP 芯片引脚数量的 增加,意味着结构灵活性的增加。
2 D S P 系统构成及其特点
• 如下图1所示为一个典型的D S P 系统,输入信号首先进 行带限滤波和抽样,然后进行A/D 变换将信号变换成数字 比特流。DSP 芯片的输入是A / D 变换后得到的以抽样形 式表示的数字信号,DSP 芯片对输入的数字信号进行某 种形式的处理。
DSP应用现状与发展趋势
DSP的应用现状与发展趋势一、DSP的特点DigitalSignal Processor(数字信号处理器)是一种专门用来实时、快速处理数字信号的器件,它是在数字信号处理这一门学课的基础上发展起来的。
一般微处理器都采取冯·诺依曼结构。
而DSP处理器的内部采用的则是程序总线和数据总线分开的哈佛结构,比一般的微处理器拥有更高的指令执行的速度。
它还拥有专门用于处理乘法的硬件结构,以及特殊的指令,可以用来快速地实现各种数字信号处理的算法。
由于DSP的这些利于数字信号处理的特性,它已广泛应用于通信,汽车车载系统,语音图形,仪器仪表,军事,多媒体,航天,智能控制以及医疗仪器等领域。
二、DSP的应用目前通信领域是DSP应用的一个重要方面,在通信领域中,DSP技术的发展甚至可以主导现代无线通信技术的未来的发展方向。
比如在数字蜂窝电话中的应用可以说是很成功的一个案例。
不过当前,在汽车的控制系统中,DSP也有很好的前景。
一个热点便是在汽车音响功放的应用,DSP功放优点很多,比如方便的分频,更直观的调节延时和音效,让普通人也能很容易调出自己喜欢的风格。
而在图形图像数字化这一领域的应用,可以扩展到其他很多方面上去,如图像侦查、天文观测和气象观察等。
图形的处理本来就是数字化的处理,而DSP 的高处理速度面对繁杂的图像信息有着非常大的优势。
DSP技术在仪器仪表领域的应用也是不容忽视的,DSP可以大大提升产品的性能和技术水平。
而利用DSP中丰富的储存资源可以优化、简化仪表和仪器上的硬件。
在这一领域,DSP的应用正处于上升时期。
另外,DSP在军事、家用电器等方面的应用也是日益引起人们的广泛关注。
三、DSP的发展这几年来,DSP的应用越来越广泛,技术发展已经逐渐成熟。
然而它依旧有很长的路要走。
为了跟随时代的步伐,DSP必须追求更高、更快的速度。
为此,在未来,DSP必然继续朝着系统集成的方向发展。
而在追求处理速度的提高又不降低其他品质的条件下,就需要进一步改进和完善DSP系统内部的核心架构。
dsp的发展现状
dsp的发展现状随着科技的不断发展,数字信号处理(DSP)技术也在不断进步,取得了许多显著的发展。
以下是DSP发展现状的相关信息:1. 硬件技术的发展:随着半导体技术的快速发展,DSP芯片的性能不断提高。
目前,DSP芯片的运算速度和处理能力都大大超过了过去的水平。
并且,DSP芯片的功耗也大幅度降低,使其更适合于各种便携设备和嵌入式系统。
2. 应用领域的拓展:DSP技术在各个领域的应用也越来越广泛。
在通信领域,DSP技术用于语音信号处理、图像处理、无线通信和调制解调等。
在音频领域,DSP技术被广泛用于音乐播放器、音频处理器和音频编解码等。
在图像领域,DSP技术被用于图像识别、图像压缩和图像增强等。
3. 算法优化的进展:随着DSP算法的不断优化,DSP处理能力得到了显著提高。
现代DSP算法结合了数学、信号处理和计算机科学等多个领域的知识,能够更加高效地处理数字信号。
例如,基于深度学习的神经网络算法在图像和语音识别等方面取得了重大突破。
4. DSP技术在实时处理方面的应用:实时处理是DSP技术的关键特性之一。
通过DSP技术,可以实时处理传感器数据、音频输入和视频流等。
这使得DSP在无人驾驶汽车、智能家居、人工智能和机器人等领域有了广泛的应用。
5. DSP与人工智能的结合:随着人工智能技术的飞速发展,DSP技术与人工智能相结合,为各种应用场景提供了新的解决方案。
例如,DSP可以用于人脸识别、语音识别和自然语言处理等领域,为实现智能化的系统和服务提供支持。
总体而言,DSP技术的发展现状是积极向前的。
随着硬件技术的不断提升和算法的不断优化,DSP在各个领域的应用越来越广泛。
未来,随着5G通信的普及和大数据时代的到来,DSP技术将继续发展壮大,为实现更多高效、智能和便捷的应用场景提供技术支持。
Dsp技术的应用与发展
DSP技术的应用以及发展摘要: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。
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DSP技术图解的应用。
数字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。
本文将对数字信号系统的应用以及发展前景做简单的介绍。
关键字:DSP,计算机信息技术,发展前景,应用技术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。
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。
由上可见数字信号处理的应用的广泛性,数字信号处理在高科技方面的应用是潜力无穷的。
一、数字信号系统的应用现代社会对数据通信需求正向多样化、个人化方向发展。
而无线数据通信作为向社会公众迅速、准确、安全、灵活、高效地提供数据交流的有力手段,其市场需求也日益迫切。
正是在这种情况下,3G、4G通信才会不断地被推出,但是无论是3G还是4G,未来通信都将离不开DSP技术,DSP作为一种功能强大的特种微处理器,主要应用在数据、语音、视像信号的高速数学运算和实时处理方面,可以说DSP将在未来通信领域中起着举足轻重的作用。
为了确保未来的通信能在各种环境下自由高效地工作,这就要求组成未来通信的DSP要具有非常高的处理信号的运算速度,才能实现各种繁杂的计算、解压缩和编译码。
DSP发展趋势及前景分析
未来DSP发展趋势一、技术发展趋势1、数字信号处理器的内核结构进一步改善,多通道结构和单指令多重数据(SIMD)、特大指令字组(VLIM)将在新的高性能处理器中将占主导地位,如Analog Devices的ADSP-2116x。
2、DSP 和微处理器的融合:微处理器是低成本的,主要执行智能定向控制任务的通用处理器能很好执行智能控制任务,但是数字信号处理功能很差。
而DSP的功能正好与之相反。
在许多应用中均需要同时具有智能控制和数字信号处理两种功能,如数字蜂窝电话就需要监测和声音处理功能。
因此,把DSP和微处理器结合起来,用单一芯片的处理器实现这两种功能,将加速个人通信机、智能电话、无线网络产品的开发,同时简化设计,减小PCB体积,降低功耗和整个系统的成本。
例如,有多个处理器的Motorola公司的DSP5665x,有协处理器功能的Massan公司FILU-200,把MCU功能扩展成DSP和MCU功能的TI公司的TMS320C27xx以及Hitachi公司的SH-DSP,都是DSP和MCU融合在一起的产品。
互联网和多媒体的应用需要将进一步加速这一融合过程。
3、DSP 和高档CPU的融合:大多数高档GPP如Pentium 和PowerPC都是SIMD指令组的超标量结构,速度很快。
LSI Logic 公司的LSI401Z采用高档CPU的分支预示和动态缓冲技术,结构规范,利于编程,不用担心指令排队,使得性能大幅度提高。
Intel公司涉足数字信号处理器领域将会加速这种融合。
4、DSP 和SOC的融合:SOC(System-On-Chip)是指把一个系统集成在一块芯片上。
这个系统包括DSP 和系统接口软件等。
比如Virata公司购买了LSI Logic公司的ZSP400处理器内核使用许可证,将其与系统软件如USB、10BASET、以太网、UART、GPIO、HDLC等一起集成在芯片上,应用在xDSL上,得到了很好的经济效益。
DSP技术的演进及应用
DSP技术的演进及应用DSP(Digital Signal Processor)概念最早出现在上个世纪60年代,到70年代才由计算机实现部分实时处理,当时主要用于高尖端领域。
由于DSP技术与大量运算相关,每秒完成百万条指令运算就变为一个新的单位MIPS(每秒百万条指令)。
80年代,有些公司陆续设计出适合于DSP处理技术的处理器,于是DSP开始成为一种高性能处理器的名称。
目前,DSP已经发展成为一种专用微处理器,能够以极高的精确度即时执行各种数学运算,这使其当之无愧地成为实时处理应用领域的理想解决方案。
其中,TI公司早在1982年就发布了第一颗DSP芯片,名为TMS32010,这是一个处理速度达5个MIPS的处理器。
在实时信号处理领域,TI是业界公认的市场领先者,在DSP与模拟方面拥有最大的市场份额。
1、DSP的发展在手机或数码相机等采用DSP的数字终端设备中,模拟芯片的作用相当于一个转换器,将真实世界的声或光转换成数字世界的“0”和“1”,然后由DSP即时压缩、处理这些数字信号并对其进行修改和增强。
另一端的模拟芯片再将这些经处理的数字信号转换成真实世界的信号,只有这样,人们才能理解其传达的信息。
这种DSP与模拟技术的组合可创建具有以下卓越特性的解决方案:通过线缆调制解调器与DSL提高因特网的访问速度;支持VoIP与IP功能;使手机音质更清晰;使3G无线电话具备视频及因特网功能;通过因特网迅速下载音乐;使白色家电及其他各种设备更“安静”、更“智能”以及更节能。
TI 首席科学家方进(Gene Frantz)曾表示,“DSP产业在约40年的历程中经历了三个阶段:第一阶段,DSP意味着数字信号处理,并作为一个新的理论体系广为流行;随着这个时代的成熟,DSP进入了发展的第二阶段,在这个阶段,DSP代表数字信号处理器,这些DSP器件使我们生活的许多方面都发生了巨大的变化;接下来又催生了第三阶段,这是一个赋能(enablement)的时期,我们将看到DSP理论和DSP架构都被嵌入到SoC类产品中。
浅谈对DSP的认识和应用
DSP原理与应用论文题目:谈谈对DSP的认识及其在语音处理方面的应用姓名:学院: 潇湘学院专业:通信工程班级: 1班学号:指导教师: 2015年11 月8 日谈谈对DSP的认识和DSP的发展前景概念的理解DSP一方面是Digital Signal Processing的缩写,意思是数字信号处理,就是指数字信号理论研究.DSP另一方面是Digital Signal Processor,意思是数字信号处理器,就是用来完成数字信号处理的器件。
DSP的发展概况最初的DSP器件只是被设计成用以完成复杂数字信号处理的算法。
DSP器件紧随着数字信号理论的发展而不断发展.在20世纪60年代,数字信号处理技术才刚刚起步。
60年代中期以后,快速傅里叶算法的出现及大规模集成电路的发展大大促进了DSP技术与器件的飞速发展。
DSP器件的发展大致可分为三个阶段:(1)1980年前后的雏形阶段。
(2)1990年前后的成熟阶段。
(3)2000年之后的完善阶段DSP器件的特点1.高速、高精度运算能力(1)硬件乘法累加操作,在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法。
(2)哈弗结构和流水线结构。
哈佛结构的主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间中,即程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存储器,每个存储器独立编址,独立访问.与两个存储器相对应的是系统中设置了程序总线和数据总线,从而使数据的吞吐率提高了一倍。
由于程序和存储器在两个分开的空间中,因此取指和执行能完全重叠.流水线与哈佛结构相关,DSP芯片广泛采用流水线以减少指令执行的时间,从而增强了处理器的处理能力.使取指、译码和执行等操作可以重叠执行,处理器可以并行处理二到四条指令,每条指令处于流水线的不同阶段。
(3)硬件循环控制。
大多数的DSP都有专门的硬件,用于零开销循环。
所谓零开销循环是指处理器在执行循环时,不用花时间去检查循环计数器的值、条件转移到循环的顶部、将循环计数器减1。
DSP技术的发展及应用分析
DSP技术的开展及应用分析导语:在计算机技术及现代科技的迅猛开展下,DSP技术已经成为一门涉及面十分广阔的技术学科。
下文来谈谈DSP技术的开展及应用,欢送大家参考!DSP(Digital Signal Processing)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。
在计算机技术及现代科技的迅猛开展下,DSP(数字信号处理)技术已经成为一门涉及面十分广阔的技术学科。
随着集成化DSP技术的问世,DSP技术得到了极大的开展,同时也使DSP的应用领域更为广阔。
目前,DSP技术已经在计算机、电子、通信、仪器、军事、医学等领域得到了广泛应用。
基于DSP的信号处理系统,主要具有以下优势:(1)、丰富的外设DSP具有DMA(有一组或多组独立的DMA总线,与CPU的程序、数据总线并行工作,在不影响CPU工作的条件下,DMA速度已达800Mbyte/s以上)、串口、定时器等外设。
(2)、特殊的寻址模式DSP处理器往往都支持专门的寻址模式,它们对通常的信号处理操作和算法是很有用的。
例如,模块(循环)寻址(对实现数字滤波器延时线很有用)、位倒序寻址(对FFT很有用)。
(3)、可程控性基于DSP的信号处理系统,设计有多种软件,不同软件可执行不同的信号处理任务,如载入数据采集软件后,就可对数据进行采集,假设载入解调、调制软件,那么可进行调节解调。
、数据处理能力强大DSP芯片应用的是哈佛结构,该结构中将数据存储和程序存储空间是别离开的,各自具有数据总线和地址总线,正是这种结构使其能够同时进行数据和指令处理,使处理效率大为提升。
数字信号处理的发展与应用(DSP)
数字信号处理的发展与应用(DSP)数字信号处理作为信号和信息处理的一个分支学科,已渗透到科学研究、技术开发、工业生产、国防和国民经济的各个领域,取得了丰硕的成果。
对信号在时域及变换域的特性进行分析、处理,能使我们对信号的特性和本质有更清楚的认识和理解,得到我们需要的信号形式,提高信息的利用程度,进而在更广和更深层次上获取信息。
数字信号处理系统的优越性表现为:1.灵活性好:当处理方法和参数发生变化时,处理系统只需通过改变软件设计以适应相应的变化。
2.精度高:信号处理系统可以通过A/D变换的位数、处理器的字长和适当的算法满足精度要求。
3.可靠性好:处理系统受环境温度、湿度,噪声及电磁场的干扰所造成的影响较小。
4.可大规模集成:随着半导体集成电路技术的发展,数字电路的集成度可以作得很高,具有体积小、功耗小、产品一致性好等优点。
然而,数字信号处理系统由于受到运算速度的限制,其实时性在相当长的时间内远不如模拟信号处理系统,使得数字信号处理系统的应用受到了极大的限制和制约。
自70年代末80年代初DSP(数字信号处理)芯片诞生以来,这种情况得到了极大的改善。
DSP芯片,也称数字信号处理器,是一种特别适合进行数字信号处理运算的微处理器。
DSP芯片的出现和发展,促进数字信号处理技术的提高,许多新系统、新算法应运而生,其应用领域不断拓展。
目前,DSP芯片已广泛应用于通信、自动控制、航天航空、军事、医疗等领域。
DSP芯片的发展70年代末80年代初,AMI公司的S2811芯片,Intel公司的2902芯片的诞生标志着DSP 芯片的开端。
随着半导体集成电路的飞速发展,高速实时数字信号处理技术的要求和数字信号处理应用领域的不断延伸,在80年代初至今的十几年中,DSP芯片取得了划时代的发展。
从运算速度看,MAC(乘法并累加)时间已从80年代的400 ns降低到40 ns以下,数据处理能力提高了几十倍。
MIPS(每秒执行百万条指令)从80年代初的5MIPS增加到现在的40 MIPS以上。
DSP技术在生活中的应用
4. 仪器仪表:频谱分析、函数发生、数 据采集、地震处理等。
5. 自动控制:控制、深空作业、自动驾驶、 机器人控制、磁盘控制等。
6. 医疗:助听、超声设备、诊断工具、 病人监护、心电图等。
7. 家用电器:数字音响、数字电视、可 视电话、音乐合成、音调控制、玩具与 游戏等。
第一阶段(二十世纪 50~60年代):在 数字信号处理技术发展的初期,人们只能 在微处理器上完成数字信号的处理 。
第二阶段(二十世纪 70~80年代)
1. 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 。
2. 随着大规模集成电路技术的发展,1982 年美国德州仪器公司推出世界上第一代 DSP芯片TMS32010及其系列产品,标志 着实时数字信号处理领域的重大突破。
的精度。
(4)特殊应用。例如信息无失真压缩、V型 滤波器、线性相位滤波器等等
(5)集成方便 。DSP系统中的数字部件有 高度的规范、语音合成、语 音识别、语音增强、语音邮件、语音储存 等。
2. 图像/图形:二维和三维图形处理、图 像压缩与传输、图像识别、动画、机器人 视觉、多媒体、电子地图、图像增强等。
8. 生物医学信号处理举例: 计算机X射 线断层摄影装置
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DSP系统构成及其特点
1. DSP系统构成: 数字信号处理器是利 用计算机或专用处理设备,在模拟信 号变换成数字信号以后,以数字形式 对信号进行采集、变换、滤波、估值、 增强、压缩、识别等高速实时处理的 专用处理器,其处理速度比最快的 CPU还快10~50倍。图1所示为一个 典型的DSP系统。
DSP 的发展和应用
DSP 的发展和应用DSP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。
DSP 的发展历程第一种商品化的IC 数字信号处理器是英特尔的2920,早在1979 年就在取代全双工、1200bps 数字硬调制解调器中的模拟滤波器组了。
那时几乎任何商业化信号处理任务都需要模拟计算,伴有复杂的反馈回路和补偿电路来维持稳定性。
各种依赖位片处理器小型电脑和数据采集硬件的技术都极其昂贵,并且通常只适合于研究人员。
能够经济地把信号数字化,并在数字领域进行数学计算,从而减少漂移和其它用模拟技术处理也很昂贵的不精确条件,这种逻辑很有吸引力,它直接导致今天市场上出现多种系列的DSP。
八十年代前后,公司设计出适合于DSP处理技术的处理器,于是DSP开始成为一种高性能处理器的名称。
TI在1982年发表一款DSP处理器名为TMS32010,其出色的性能倍受业界的关注,当然新兴的DSP业务的确承担着巨大的风险,究竟向哪里拓展是生死攸关的问题。
1991年TI推出的DSP批量单价首次低于$5美元而可与16位的微处理器相媲美,但所能提供的性能却是其5至10倍。
进入九十年代,有多家公司跻身于DSP领域与TI进行市场竞争。
TI首家提供可定制DSP,称作cDSP。
到九十年代中期,这种可编程的DSP器件已广泛应用于数据通信、海量存储、语音处理、消费类音频和视频产品等等,其中最为辉煌的成就是在数字蜂窝电话中的成功。
虽然这个阶段DSP每MIPS的价格已降到10美分到1美元的范围,但DSP所带动的市场规模巨大。
DSP发展与应用
DSP的发展与应用∙引言自从数字信号处理器(Digital Signal Processor)问世以来,由于它具有高速、灵活、可编程、低功耗和便于接口等特点,已在图形、图像处理,语音、语言处理,通用信号处理,测量分析,通信等领域发挥越来越重要的作用。
随着技术成本的降低,控制界已对此产生浓厚兴趣,已在不少场合得到成功应用。
∙DSP技术的发展历程DSP的发展大致分为三个阶段:在数字信号处理技术发展的初期(二十世纪50-60年代),人们只能在微处理器上完成数字信号的处理。
直到70年代,有人才提出了DSP的理论和算法基础。
一般认为,世界上第一个单片DSP芯片应当是1978年AMI公司发布的S281l。
1979年美国Intel公司发布的商用可编程器件2920是DSP芯片的一个重要里程碑。
这两种芯片内部都没有现代DSP芯片所必须有的单周期乘法器。
1980年,日本NEC公司推出的mPD7720是第一个具有硬件乘法器的商用DSP 芯片,从而被认为是第一块单片DSP器件。
随着大规模集成电路技术的发展,1982年美国德州仪器公司推出世界上第一代DSP芯片TMS32010及其系列产品,标志了实时数字信号处理领域的重大突破。
Ti公司之后不久相继推出了第二代和第三代DSP芯片。
90年代DSP发展最快。
Ti公司相继推出第四代、第五代DSP 芯片等。
随着CMOS技术的进步与发展,日本的Hitachi公司在1982年推出第一个基于CMOS工艺的浮点DSP芯片,1983年日本Fujitsu公司推出的MB8764,其指令周期为120ns,且具有双内部总线,从而使处理吞吐量发生了一个大的飞跃。
而第一个高性能浮点DSP芯片应是AT&T公司于1984年推出的DSP32.与其他公司相比,Motorola公司在推出DSP芯片方面相对较晚。
1986年,该公司推出了定点处理器MC56001.1990年推出了与IEEE浮点格式兼容的浮点DSP芯片MC96002。
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浅谈DSP发展及其应用
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摘要:DSP技术的发展,无论是理论和算法的发展,还是DSP处理机的发展,起速度往往超出我们的意料。
DSP技术的发展,极大的促进了其应用面的扩大和应用程度的深入;而应用的发展,又不断的对技术的发展提出新的、更高的要求,一个相互促进的良性循环已经形成。
DSP它以其特有的实时处理技术的优势,在工程界占据了重要的位置,并与模拟系统相比,数字系统拥有很多的优势,并在很多的领域DSP技术表现良好。
本文通过对一些资料的总结主要对DSP的发展及个别典型实例做简要的分析介绍。
关键词:DSP 处理器发展应用
(一)DSP的发展
DSP(数字信号处理,Digital Signal Processing)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。
是20世纪60年代以来,随着计算机的高速发展而迅速发展起来的一门新兴学科,它的强大数据处理能力和高运行速度,是值得称道的两大特色。
自从20世纪70年代微处理器诞生以来,就一直通用CPU、胃控制器MCU (国内称单片机)和DSP处理器三个方向在发展。
这三类微处理器,虽然在技术上不断的相互借鉴和交融,但又有各自的特点和应用领域。
随着数字化的急速发展,DSP技术的地位凸显出来。
因为数字化的基础技术就是数字信号处理,而数字信号处理的任务,特别是实时处理的任务,主要是有通用的或专用的DSP 处理器来完成的(而在我们的课程之中只要是学习通用的DSP)。
因此,它在工程界占据了重要的位置,近年来,在整个半导体产品增长趋势的情况下,DSP 处理器还在以较快的速度增长。
与模拟系统相比,数字系统拥有很多优势。
比如,由元器件构建的模拟系统的性能,会因为元器件制造特性的较大误差而随温度发生变化。
而数字系统的高集成性使得它的性能非常稳定,抗噪声性能好,体积小,功率低。
并且,数字电路的灵活性使其可以仅通过修改程序中的语句来修改电路的性能,并且,程序和数据空间分开,可以同时访问指令和数据。
总之,而与模拟信号处理相比,数字信号处理有许多明显的优越性。
但是模拟信号处理也有其不可替代性。
下面,简要的说一下,DSP的优势:1.可控性,灵活性;2.稳定性好;3.可重复性好;4.抗干扰性好;5.实现自适应算法;6.数据压缩;7.大规模集成;而模拟信号处理的不可替代性在于:1.自然界的信号绝大部分是模拟信号;2.模拟信号处理系统从根本上说是实时的;3.射频信号的处理要由模拟系统来完成。
DSP因其内涵又分为两个领域。
一方面,数字信号处理的理论和方法近年来得到迅速的发展。
各种快速算法,声音和图像的压缩编码、识别与鉴别、加密解密、调制解调、信道辨别与均衡、智能天线、频谱分析、多媒体、和流媒体等算法等,都成为研究的热点,并有长足的进步,为各种实时处理的应用提供了算法基础。
另一方面,为了满足应用市场的需求,随着微电子科学与技术的进步,DSP 处理器的性能也在迅速提高。
目前的工艺水平已经打到0.06微米;时钟频率打到1GHz以上;处理器速度达到每秒近百亿次32bit浮点运算;数据吞吐率达到每秒数GB。
在性能上大幅到提高的同时,体积、功耗和成本却大幅度地下降,以满足成本低、便携式电池供电应用系统的要求。
(二)DSP的应用
在过去的20多年里,DSP处理器的性能得到了很大的改善,软件和开发工具也得到了相应的发展,价格却大幅度地下降,从而得到越来越广泛的应用。
通信领域(移动通信的交换设备、基站和手机,网络的路由和交换设备,软件无线电,IP电话等),雷达和声纳系统,巡航导弹、灵巧炸弹及各种武器系统,自动测试系统,医疗诊断设备(VCD、DVD、HDTV、机顶盒、MP3、家庭影院系统等、数字照相机和摄像机等),机器人及各种自动控制系统,等等,应用范围渗透到各个领域。
下面对于DSP在实际生活中的应用举几个例子做简单介绍。
1.DSP在多媒体通信中的应用
多媒体包括文字、语言、图像、图形和数据等媒体。
多媒体信息中绝大部分是视频数据和音频数据,儿数字化的音、视频数据的数据量是非常庞大的,只有采用先进的压缩编码算法对其进行压缩,节省储存空间,提高通信线路的传输效率,才能使高速的多媒体通信系统成为可能。
多媒体通信要求多媒体网络终端应能快速处理信息,并具有较强的交互性。
因此,DSP在语音编码、图像压缩与还原的语音通信中得到了成功的应用。
如今的DSP基本能实时实现大部分已形成国际标准的语音编解码算法与协议。
移动通信中的语音压缩和调制解调器也大量采用DSP。
现代DSP完全有能力实现中、低速的移频键控、相移键控的调制与解调以及正交调幅调制与解调等。
2.图形图像技术领域的应用
DVD里应用的活动图像压缩/解压缩用MPEG2编码/译码器,同时也广泛地应用于视频点播VOD、高品位有线电视和卫星广播等诸多领域。
在这些领域里,应用的DSP应该具备更高的处理速度和功能。
而且,活动图像压缩/解压技术也日新月异,例如,DCT变换域编码很难提高压缩比与重构图像质量,于是出现了对以视觉感知特性为指导的小波分析图像压缩方法。
新的算法出现,要求相应的高性能DSP。
最近,日本各大学和高技术企业对于开发虚拟现实VR 系统,投入相当力量,利用现代计算机图像学CG生成3维图形,迫切需要多个DSP并行处理系统。
其中,系统里的结点DSP单元,要求采用与并行处理相适应的体系结构。
3.数据调制解调器中的应用
数字信号处理器的传统应用领域之一,就是调制解调器。
调制解调器作为联系通信与多媒体信息处理系统的纽带,日益受到重视。
利用PC机通过调制解调器经由电话线路,实现拨号连接Internet已是最简便的访问形式。
由于Internet 用户急剧增加,一度致使28.8Kbps的调制解调器成为市场上的脱销产品。
特别是由PC机上利用浏览程序调用活动图像信息时,期望使用数据传送速度更高的调制解调器。
为适应这种新需求,国际上已制订出高速(33.6Kbps)调制解调器国际标准。
这就意味,在高速调制解调器里需要更高性能的DSP器件。
DSP技术在生活生产中的应用已经渗透了很多角落,这就不做仔细介绍。
(三)结束语
信息化已经成为社会发展的大趋势,信息化是以数字化为背景的,而DSP技术则是数字化最重要的基本技术之一。
目前DSP技术的应用可以说是日新月异,相信DSP技术的发展和应用将对我们的工作和生活以及观念产生更大的影响,值得为之奋斗。
【参考文献】
张长森.数字信号处理.2版.北京,中国电力出版社,2007.
陶风,罗白玲.DSP基础课程与工程实现.北京,国防工业出版社,2006.
彭启琮,李玉柏,管庆.DSP技术的发展与应用.2版.北京,高等教育出版社,2007。