DSP技術的應用和發(fā)展前景教學文案

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。DSP技術的應用和發(fā)展前景-淺談DSP技術的應用和發(fā)展前景adfasdadsfasdf【摘要】數字信號處理（DSP）是一門涉及許多學科而又廣泛應用于許多領域的新興學科。本文概述了數字信號處理技術的發(fā)展過程，分析了DSP處理器在多個領域應用狀況，介紹了DSP的最新發(fā)展，對數字信號處理技術的發(fā)展前景進行了展望?！続bstract】:Digitalsignalprocessing(DSP)istheonewhoiswidelyusedinmanydisciplinesinvolvedinmanyareasof

2、emergingdisciplines.Thispaperoutlinesthedevelopmentofdigitalsignalprocessingtechnology,processes,analyzestheDSPprocessor,applicationstatusinmanyareas,introducedthelatestdevelopmentsinDSP,digitalsignalprocessingtechnologyforthefuturedevelopmentprospects.【關鍵詞】信號數字信號處理信息技術【Keywords】Signaldigitalsignalp

3、rocessingInformationTechnologyDSP是目前電子工業(yè)領域增長最迅速的產品之一，據世界半導體貿易統計組織(WSTS)發(fā)布的統計和預測報告顯示，19962005年，全球DSP市場將一直保持穩(wěn)步增長，其中，2000年的增長率為37%，2001年為8%，并且從2001年到2005年，增長率將逐年遞增，2005年的增長率將達34%。因此，全球DSP市場的前景非常廣闊，DSP產業(yè)將成為21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ某柈a業(yè)。引言自從數字信號處理器（DigitalSignalProcessor）問世以來，由于它具有高速、靈活、可編程、低功耗和便于接口等特點，已在圖形、圖像處理，語音、語言

4、處理，通用信號處理，測量分析，通信等領域發(fā)揮越來越重要的作用。隨著技術成本的降低，控制界已對此產生濃厚興趣，已在不少場合得到成功應用。DSP技術的發(fā)展歷程DSP的發(fā)展大致分為三個階段：在數字信號處理技術發(fā)展的初期（二十世紀50-60年代），人們只能在微處理器上完成數字信號的處理。直到70年代，有人才提出了DSP的理論和算法基礎。一般認為，世界上第一個單片DSP芯片應當是1978年AMI公司發(fā)布的S281l。1979年美國Intel公司發(fā)布的商用可編程器件2920是DSP芯片的一個重要里程碑。這兩種芯片內部都沒有現代DSP芯片所必須有的單周期乘法器。1980年，日本NEC公司推出的mPD7720

5、是第一個具有硬件乘法器的商用DSP芯片，從而被認為是第一塊單片DSP器件。隨著大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展，1982年美國德州儀器公司推出世界上第一代DSP芯片TMS32010及其系列產品，標志了實時數字信號處理領域的重大突破。Ti公司之后不久相繼推出了第二代和第三代DSP芯片。90年代DSP發(fā)展最快。Ti公司相繼推出第四代、第五代DSP芯片等。隨著CMOS技術的進步與發(fā)展，日本的Hitachi公司在1982年推出第一個基于CMOS工藝的浮點DSP芯片，1983年日本Fujitsu公司推出的MB8764，其指令周期為120ns，且具有雙內部總線，從而使處理吞吐量發(fā)生了一個大的飛躍。而第一個高性能浮

6、點DSP芯片應是AT&T公司于1984年推出的DSP32.與其他公司相比，Motorola公司在推出DSP芯片方面相對較晚。1986年，該公司推出了定點處理器MC56001.1990年推出了與IEEE浮點格式兼容的浮點DSP芯片MC96002。美國模擬器件公司（AD）在DSP芯片市場上也占有一定的份額，相繼推出了一系列具有自己特點的DSP芯片。自1980年以來，DSP芯片得到了突飛猛進的發(fā)展，DSP芯片的應用越來越廣泛，并逐漸成為電子產品更新換代的決定因素。從運算速度來看，MAC（一次乘法和一次加法）時間已經從20世紀80年代初的400ns降低到10ns以下，處理能力提高了幾十倍。DSP芯片內

7、部關鍵的乘法器部件從1980年占模片區(qū)的40%左右下降到5%以下，片內RAM數量增加一個數量級以上。DSP芯片的引腳數量從1980年的最多64個增加到現在的200個以上，引腳數量的增加，意味著結構靈活性的增加，如外部存儲器的擴展和處理器間的通信等。DSP技術在各領域的應用DSP技術在電力系統模擬量采集和測量中的應用計算機進入電力系統調度后，引入了EMS/DMS/SCADA的概念，而電力系統數據采集和測量是SCADA的基礎部分。傳統的模擬量的采集和獲得，通過變送器將一次PT和CT的電氣量變?yōu)橹绷髁浚谶M行A/D轉換送給計算機。應用了交流采用技術以后，經過二次PT、CT的變換后，直接對每周波的多點

8、采樣值采用DSP處理算法進行計算，得到電壓和電流的有效值和相角，免去了變送器環(huán)節(jié)。這不僅使得分布布置的分布式RTU很快地發(fā)展起來，而且還為變電站自動化提供了功能綜合優(yōu)化的手段。3.2DSP在變電站自動化的應用變電站自動化元件較多，模擬量、開關量比較多而且比較分散，要求的實時性也較高，DSP能快速采集、精確處理各種信息，尤其在并行處理上可實現多機多任務操作，實用十分靈活、方便，片內諸多的接口為通訊及人機接口提供了容易的擴展，由于接口的多樣化，使勵磁、調速器及繼電保護的掛網監(jiān)控更容易。由于DSP集成度高，硬件設計方便，使設計起來更容易，而且增加了產品的可靠性，DSP在冗余設計上更容易，為水電站實現

9、無人值班，少人值守的發(fā)展方向，提供了可靠的新技術。DSP在多媒體通信中的應用多媒體包括文字、語言、圖像、圖形和數據等媒體。多媒體信息中絕大部分是視頻數據和音頻數據，兒數字化的音、視頻數據的數據量是非常龐大的，只有采用先進的壓縮編碼算法對其進行壓縮，節(jié)省儲存空間，提高通信線路的傳輸效率，才能使高速的多媒體通信系統成為可能。多媒體通信要求多媒體網絡終端應能快速處理信息，并具有較強的交互性。因此，DSP在語音編碼、圖像壓縮與還原的語音通信中得到了成功的應用。如今的DSP基本能實時實現大部分已形成國際標準的語音編解碼算法與協議。移動通信中的語音壓縮和調制解調器也大量采用DSP。現代DSP完全有能力實現

10、中、低速的移頻鍵控、相移鍵控的調制與解調以及正交調幅調制與解調等。DSP在軟件無線電的應用軟件無線電是一種新的無線通信技術，是基于同一硬件平臺上、安裝不同的軟件來靈活實現多通信功能多頻段的無線電臺，他可進一步擴展至有線領域。隨著DSP技術的發(fā)展和應用的成熟，特別是低功耗DSP芯片的出現，使軟件無線電的應用研究成為熱點。軟件無線電具有系統結構通用、功能實現軟件化和互操作性好等一系列優(yōu)點。其體系結構有電源、天線、多帶射頻轉換器和A/D/A變換器與DSP組成。信號的數字化是實現軟件無線電的先決條件。關鍵步驟是以可編程能力強的DSP來代替專用的數字電路，使系統硬件結構與功能相對獨立。這樣就可基于一個相

11、對通用的硬件平臺，通過軟件實現不同的通信功能，并可對工作頻率、系統頻寬、調制方式和新品編碼等進行編程控制，系統的靈活性大大加強了。DSP在機器人控制中的應用目前，由于人工智能、計算機科學、傳感器技術及其它相關學科的長足進步，使得機器人的研究在高水平上進行，同時也對機器人控制系統的性能提出了更高的要求。隨著機器人控制系統對實時性、數據量和計算要求的不斷提高，采用高速、高性能的DSP將成為主要的控制方式。將DSP應用于機器人的控制系統，充分利用DSP實時運算速度快的特點，這是當前發(fā)展的趨勢。尤其是隨著數字信號芯片速度的不斷提高，并易于構成并行處理網絡，可大大提高控系統的性能。DSP技術的發(fā)展趨勢未

12、來DSP技術將向以下幾個方面繼續(xù)發(fā)展：4.1努力向系統級集成DSP邁進，將幾個DSP芯核、MPU芯核、專用處理單元、外圍電路單元、存儲單元統統集成在一個芯片上，成為DSP系統級集成電路。4.2DSP的內核結構進一步改善。多通道結構和單指令多重數據、超長指令字結構、超標量結構、超流水結構、多處理、多線程及可并行擴展的哈佛結構在新的高性能處理器中將占據主導地位。4.3追求更高的運算速度和進一步降低功耗和幾何尺寸。4.4定點DSP是主流。雖然浮點DSP的運算精度更高，動態(tài)范圍更大，但定點DSP器件的成本較低，對存儲器的要求也較低，而且耗電較省。因此，定點運算的可編程DSP器件仍是市場上的主流產品。據統計，目前銷售的DSP器件中的80%以上屬