DSP技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展前景教學(xué)文案

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

2、emergingdisciplines.Thispaperoutlinesthedevelopmentofdigitalsignalprocessingtechnology,processes,analyzestheDSPprocessor,applicationstatusinmanyareas,introducedthelatestdevelopmentsinDSP,digitalsignalprocessingtechnologyforthefuturedevelopmentprospects.【關(guān)鍵詞】信號數(shù)字信號處理信息技術(shù)【Keywords】Signaldigitalsignalp

3、rocessingInformationTechnologyDSP是目前電子工業(yè)領(lǐng)域增長最迅速的產(chǎn)品之一，據(jù)世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計組織(WSTS)發(fā)布的統(tǒng)計和預(yù)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(chǎn)業(yè)將成為21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ某柈a(chǎn)業(yè)。引言自從數(shù)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(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。隨著技術(shù)成本的降低，控制界已對此產(chǎn)生濃厚興趣，已在不少場合得到成功應(yīng)用。DSP技術(shù)的發(fā)展歷程DSP的發(fā)展大致分為三個階段：在數(shù)字信號處理技術(shù)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(shù)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(chǔ)。一般認為，世界上第一個單片DSP芯片應(yīng)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(nèi)部都沒有現(xiàn)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(shù)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(chǎn)品，標志了實時數(shù)字信號處理領(lǐng)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(shù)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(nèi)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(yīng)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(yīng)用越來越廣泛，并逐漸成為電子產(chǎn)品更新?lián)Q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(jīng)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(nèi)

7、部關(guān)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(nèi)RAM數(shù)量增加一個數(shù)量級以上。DSP芯片的引腳數(shù)量從1980年的最多64個增加到現(xiàn)在的200個以上，引腳數(shù)量的增加，意味著結(jié)構(gòu)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(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用DSP技術(shù)在電力系統(tǒng)模擬量采集和測量中的應(yīng)用計算機進入電力系統(tǒng)調(diào)度后，引入了EMS/DMS/SCADA的概念，而電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和測量是SCADA的基礎(chǔ)部分。傳統(tǒng)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(zhuǎn)換送給計算機。應(yīng)用了交流采用技術(shù)以后，經(jīng)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(yīng)用變電站自動化元件較多，模擬量、開關(guān)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(xiàn)多機多任務(wù)操作，實用十分靈活、方便，片內(nèi)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(diào)速器及繼電保護的掛網(wǎng)監(jiān)控更容易。由于DSP集成度高，硬件設(shè)計方便，使設(shè)計起來更容易，而且增加了產(chǎn)品的可靠性，DSP在冗余設(shè)計上更容易，為水電站實現(xiàn)

9、無人值班，少人值守的發(fā)展方向，提供了可靠的新技術(shù)。DSP在多媒體通信中的應(yīng)用多媒體包括文字、語言、圖像、圖形和數(shù)據(jù)等媒體。多媒體信息中絕大部分是視頻數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)，兒數(shù)字化的音、視頻數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)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(tǒng)成為可能。多媒體通信要求多媒體網(wǎng)絡(luò)終端應(yīng)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(yīng)用。如今的DSP基本能實時實現(xiàn)大部分已形成國際標準的語音編解碼算法與協(xié)議。移動通信中的語音壓縮和調(diào)制解調(diào)器也大量采用DSP?，F(xiàn)代DSP完全有能力實現(xiàn)

10、中、低速的移頻鍵控、相移鍵控的調(diào)制與解調(diào)以及正交調(diào)幅調(diào)制與解調(diào)等。DSP在軟件無線電的應(yīng)用軟件無線電是一種新的無線通信技術(shù)，是基于同一硬件平臺上、安裝不同的軟件來靈活實現(xiàn)多通信功能多頻段的無線電臺，他可進一步擴展至有線領(lǐng)域。隨著DSP技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的成熟，特別是低功耗DSP芯片的出現(xiàn)，使軟件無線電的應(yīng)用研究成為熱點。軟件無線電具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通用、功能實現(xiàn)軟件化和互操作性好等一系列優(yōu)點。其體系結(jié)構(gòu)有電源、天線、多帶射頻轉(zhuǎn)換器和A/D/A變換器與DSP組成。信號的數(shù)字化是實現(xiàn)軟件無線電的先決條件。關(guān)鍵步驟是以可編程能力強的DSP來代替專用的數(shù)字電路，使系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)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(xiàn)不同的通信功能，并可對工作頻率、系統(tǒng)頻寬、調(diào)制方式和新品編碼等進行編程控制，系統(tǒng)的靈活性大大加強了。DSP在機器人控制中的應(yīng)用目前，由于人工智能、計算機科學(xué)、傳感器技術(shù)及其它相關(guān)學(xué)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(tǒng)的性能提出了更高的要求。隨著機器人控制系統(tǒng)對實時性、數(shù)據(jù)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(yīng)用于機器人的控制系統(tǒng)，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(shù)字信號芯片速度的不斷提高，并易于構(gòu)成并行處理網(wǎng)絡(luò)，可大大提高控系統(tǒng)的性能。DSP技術(shù)的發(fā)展趨勢未

12、來DSP技術(shù)將向以下幾個方面繼續(xù)發(fā)展：4.1努力向系統(tǒng)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(tǒng)統(tǒng)集成在一個芯片上，成為DSP系統(tǒng)級集成電路。4.2DSP的內(nèi)核結(jié)構(gòu)進一步改善。多通道結(jié)構(gòu)和單指令多重數(shù)據(jù)、超長指令字結(jié)構(gòu)、超標量結(jié)構(gòu)、超流水結(jié)構(gòu)、多處理、多線程及可并行擴展的哈佛結(jié)構(gòu)在新的高性能處理器中將占據(jù)主導(dǎo)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(chǎn)品。據(jù)統(tǒng)計，目前銷售的DSP器件中的80%以上屬