淺談對(duì)DSP的認(rèn)識(shí)和DSP發(fā)展前景

淺談對(duì)DSP的認(rèn)識(shí)和DSP發(fā)展前景-概念的理解DSP—方面是DigitalSignalProcessing的縮寫，意思是數(shù)字信號(hào)處理，就是指數(shù)字信號(hào)理論研究。DSP另一方面是DigitalSignalProcessor,意思是數(shù)字信號(hào)處理器，就是用來完成數(shù)字信號(hào)處理的器件。我們常說的DSP指的是數(shù)字信號(hào)處理器。二DSP的發(fā)展概況最初的DSP器件只是被設(shè)計(jì)成用以完成復(fù)雜數(shù)字信號(hào)處理的算法。DSP器件緊隨著數(shù)字信號(hào)理論的發(fā)展而不斷發(fā)展。在20世紀(jì)60年代，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)才剛剛起步。60年代中期以后，快速傅里葉算法的出現(xiàn)及大規(guī)模集成電路的發(fā)展大大促進(jìn)了DSP技術(shù)與器件的飛速發(fā)展。在當(dāng)今的數(shù)字化時(shí)代背景下，DSP己成為通信、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)類電子產(chǎn)品等領(lǐng)域的基礎(chǔ)器件，被譽(yù)為信息社會(huì)革命的“旗手”。DSP器件的發(fā)展大致可分為三個(gè)階段：在DSP出現(xiàn)之前數(shù)字信號(hào)處理只能依靠微處理器來完成。但由于微處理器較低的處理速度不快，根本就無法滿足越來越大的信息量的高速實(shí)時(shí)要求。因此應(yīng)用更快更高效的信號(hào)處理方式成了日漸迫切的社會(huì)需求，到了70年代，有人提出了DSP的理論和算法基礎(chǔ)。但那時(shí)的DSP僅僅停留在教科書上，即使是研制出來的DSP系統(tǒng)也是由分立元件組成的，其應(yīng)用領(lǐng)域僅局限于軍事、航空航天部門。一般認(rèn)為，世界上第一個(gè)單片DSP芯片是1978年AMI公司發(fā)布的S2811。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(gè)主要里程碑。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是第一個(gè)具有硬件乘法器的商用DSP芯片，從而被認(rèn)為是第一塊單片DSP器件。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，1982年世界上誕生了第一代DSP芯片TMS32010及其系列產(chǎn)品。這種DSP器件采用微米工藝NMOS技術(shù)制作，雖功耗和尺寸稍大，但運(yùn)算速度卻比微處理器快了幾十倍，尤其在語言合成和編碼譯碼器中得到了廣泛應(yīng)用。DSP芯片的問世是個(gè)里程碑，它標(biāo)志著DSP應(yīng)用系統(tǒng)由大型系統(tǒng)向小型化邁進(jìn)了一大步。至80年代中期，隨著CMOSX藝的DSP芯片應(yīng)運(yùn)而生，其存儲(chǔ)容量和運(yùn)算速度都得到成倍提高，成為語音處理、圖像硬件處理技術(shù)的基礎(chǔ)。80年代后期，第三代DSP芯片問世，運(yùn)算速度進(jìn)一步提高，其應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大到通信、計(jì)算機(jī)領(lǐng)域。90年代DSP發(fā)展最快，相繼出現(xiàn)了第四代和第五代DSP器件?，F(xiàn)在的DSP屬于第五代產(chǎn)品，它與第四代相比，系統(tǒng)集成度更高，將DSP芯核及外圍元件綜合集成在單一芯片上。這種集成度極高的DSP芯片不僅在通信、計(jì)算機(jī)領(lǐng)域大顯身手，而且逐漸滲透到人們的日常生活領(lǐng)域。經(jīng)過20多年的發(fā)展，DSP產(chǎn)品的應(yīng)用已擴(kuò)大到人們的學(xué)習(xí)、工作和生活的各個(gè)方面，并逐步成為電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的決定因素。三DSP的現(xiàn)狀：中國DSP的發(fā)展現(xiàn)狀:一、 市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)況中國的DSP市場(chǎng)作為整個(gè)半導(dǎo)體市場(chǎng)一樣為國際半導(dǎo)體市場(chǎng)的一個(gè)組成部分，必然具有國際半導(dǎo)體市場(chǎng)的共性。由于它植根于中國這一特定經(jīng)濟(jì)與社會(huì)環(huán)境的土壤之中，又必然帶有自身的強(qiáng)烈個(gè)性。概括而言基本特點(diǎn)有：持續(xù)的較高增長率基本已與國際市場(chǎng)接軌。具體體現(xiàn)在：產(chǎn)品和技術(shù)已基本接軌;價(jià)格和上市時(shí)間基本接軌;營銷方式和服務(wù)水平正逐漸接軌。DSP處理器仍為TI、AGERE、ADI等占領(lǐng);產(chǎn)品受外國大企業(yè)控制。海外及港臺(tái)半導(dǎo)體企業(yè)進(jìn)入中國市場(chǎng)的方式目前仍以產(chǎn)品輸出為主。最先進(jìn)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)和芯片生產(chǎn)技術(shù)未向中國轉(zhuǎn)移;最先進(jìn)的工藝設(shè)備制造和原材料仍布局在中國以外。中國是亞洲發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮氖袌?chǎng)。數(shù)碼相機(jī)、MMoIP電話和手持電子設(shè)備等數(shù)碼產(chǎn)品在中國市場(chǎng)的迅速發(fā)展促進(jìn)了高性能DSP的廣泛使用。中國的電子產(chǎn)品制造商眾多，對(duì)低成本、易使用的DSP需求巨大。中國電子信息產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，帶動(dòng)DSP應(yīng)用市場(chǎng)高度成長，2000年DSP市場(chǎng)總需求量為2.35億顆，到了2001年達(dá)到3.29億顆，成長幅度高達(dá)40%;依據(jù)CCID預(yù)測(cè)，到2005年前，年成長率將高于全球達(dá)到40%以上，預(yù)計(jì)DSP總市場(chǎng)需求量到2005年將達(dá)到13億顆，市場(chǎng)成長迅速。二、 技術(shù)發(fā)展現(xiàn)況國內(nèi)發(fā)展DSP的廠商并不多，而主要的應(yīng)用產(chǎn)品是DVD與無線電話等，因此國內(nèi)DSP的產(chǎn)值并不高;而在產(chǎn)品應(yīng)用上，目前重要的DSP應(yīng)用產(chǎn)品，如行動(dòng)電話、調(diào)制解調(diào)器、HDD等個(gè)人計(jì)算機(jī)與通訊領(lǐng)域應(yīng)用產(chǎn)品，都是采用國際大廠的DSPsolution。雖然目前DSP的主要應(yīng)用產(chǎn)品的市場(chǎng)都是由國際半導(dǎo)體大廠所控制，但是我國在政策的扶植下，本土廠商積極投入研發(fā)資源，以消費(fèi)性產(chǎn)品作為進(jìn)入DSP市場(chǎng)的一個(gè)敲門磚，也必將在DSP市場(chǎng)上爭(zhēng)得一席之地。國外DSP發(fā)展現(xiàn)狀:簡略國際DSP處理發(fā)展的現(xiàn)狀，國外的商業(yè)化信號(hào)處理設(shè)備一直保持著快速的發(fā)展勢(shì)頭。歐美等科技大國保持著國際領(lǐng)先的地位。例如美國DSPresearch公司，Pentek公司，Motorola公司，加拿大Dy4公司等，他們很多已經(jīng)發(fā)展到相當(dāng)大的規(guī)模，競(jìng)爭(zhēng)也愈發(fā)激烈。我們從國際知名DSP技術(shù)公司發(fā)布的產(chǎn)品中就可以了解一些當(dāng)今世界先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的情況。以Pentek公司一款處理板4293為例，使用8片TI公司300MHz的TMS320C6203芯片，具有19200MIPS的處理能力，同時(shí)集成了8片32MB的SDRAM，數(shù)據(jù)吞吐600MB/s。該公司另一款處理板4294集成了4片MotorolaMPC7410G4PowerPC處理器，工作頻率400/500MHz，兩級(jí)緩存256KX64bit，最高具有16MB的SDRAM。ADI公司的TigerSHARC芯片也由于其出色的協(xié)同工作能力，可以組成強(qiáng)大的處理器陣列，在諸多領(lǐng)域（特別是軍事領(lǐng)域）獲得了廣泛的應(yīng)用。以英國TranstechDSP公司的TP-P36N為例，它由4?8片TS101b（TigerSharc）芯片構(gòu)成，時(shí)鐘250MHz，具有6?12GFLOPS的處理能力。DSP應(yīng)用產(chǎn)品獲得成功的一個(gè)標(biāo)志就是進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化。在以往的20年中，這一進(jìn)程在不斷重復(fù)進(jìn)行，而且周期在不斷縮小。在數(shù)字信息時(shí)代，更多的新技術(shù)和新產(chǎn)品需要快速地推上市場(chǎng)，因此，DSP的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程還是需要加速進(jìn)行。隨著競(jìng)爭(zhēng)的加劇，DSP生產(chǎn)商隨時(shí)調(diào)整發(fā)展規(guī)劃，以全面的市場(chǎng)規(guī)劃和完善的解決方案，加上新的開發(fā)歷年，不斷深化產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。四DSP器件的特點(diǎn)1.高速、高精度運(yùn)算能力（1） 硬件乘法累加操作，在一個(gè)指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法。（2） 哈弗結(jié)構(gòu)和流水線結(jié)構(gòu)。哈佛結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是將程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在不同的存儲(chǔ)空間中，即程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是兩個(gè)相互獨(dú)立的存儲(chǔ)器，每個(gè)存儲(chǔ)器獨(dú)立編址，獨(dú)立訪問。與兩個(gè)存儲(chǔ)器相對(duì)應(yīng)的是系統(tǒng)中設(shè)置了程序總線和數(shù)據(jù)總線，從而使數(shù)據(jù)的吞吐率提高了一倍。由于程序和存儲(chǔ)器在兩個(gè)分開的空間中，因此取指和執(zhí)行能完全重疊。流水線與哈佛結(jié)構(gòu)相關(guān)，DSP芯片廣泛采用流水線以減少指令執(zhí)行的時(shí)間，從而增強(qiáng)了處理器的處理能力。使取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行，處理器可以并行處理二到四條指令，每條指令處于流水線的不同階段。（3） 硬件循環(huán)控制。大多數(shù)的DSP都有專門的硬件，用于零開銷循環(huán)。所謂零開銷循環(huán)是指處理器在執(zhí)行循環(huán)時(shí)，不用花時(shí)間去檢查循環(huán)計(jì)數(shù)器的值、條件轉(zhuǎn)移到循環(huán)的頂部、將循環(huán)計(jì)數(shù)器減1。（4）特殊的尋址模式。DSP處理器往往都支持專門的尋址模式，它們對(duì)通常的信號(hào)處理操作和算法是很有用的。例如，模塊（循環(huán)）尋址（對(duì)實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器延時(shí)線很有用）、位倒序?qū)ぶ罚▽?duì)FFT很有用）。（5）具有豐富的外設(shè)°DSP具有DMA（有一組或多組獨(dú)立的DMA總線，與CPU的程序、數(shù)據(jù)總線并行工作，在不影響CPU工作的條件下，DMA速度已達(dá)800Mbyte/s以上）、串口、定時(shí)器等外設(shè)。強(qiáng)大的數(shù)據(jù)通信能力。靈活的可編程性°DSP騙內(nèi)設(shè)置RAM和ROM，可以方便地拓展程序、數(shù)據(jù)及I/O空間，同時(shí)允許ROM和RAM直接數(shù)據(jù)傳送?？删幊藾SP芯片可使設(shè)計(jì)人員在開發(fā)過程中靈活方便地對(duì)軟件進(jìn)行修改和升級(jí)。低功耗設(shè)計(jì)。DSP可以工作在省電狀態(tài)，節(jié)省了能源。五DSP技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用1DSP在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中日益滲透（1） DSP技術(shù)在電力系統(tǒng)模擬量采集和測(cè)量中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)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(cè)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?，再進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換送給計(jì)算機(jī)。應(yīng)用了交流采樣技術(shù)以后，經(jīng)過二次PT、CT的變換后，直接對(duì)每周波的多點(diǎn)采樣值采用DSP處理算法進(jìn)行計(jì)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)。這不僅使得分散布置的分布式RTU很快地發(fā)展起來，而且還為變電站自動(dòng)化提供了功能綜合優(yōu)化的手段。（2） DSP在繼電保護(hù)中的應(yīng)用到目前為止，應(yīng)用于我國電力系統(tǒng)的微機(jī)保護(hù)產(chǎn)品采用的CPU大多為單片機(jī)，由于受硬件資源及計(jì)算功能的限制，其采樣能力及采樣速度很難令人滿意。因此，對(duì)非正常運(yùn)行條件下的系統(tǒng)參數(shù)測(cè)量，在速度和精度上無法滿足要求，一些復(fù)雜原理和算法的實(shí)現(xiàn)，基于常規(guī)CPU的保護(hù)產(chǎn)品也都難以勝任?；贒SP的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)由于其強(qiáng)大的數(shù)學(xué)運(yùn)算能力和特殊設(shè)計(jì)，都使得它在繼電保護(hù)方面的實(shí)現(xiàn)上得心應(yīng)手。目前推出的新一代保護(hù)大都采用DSP+MCU的結(jié)構(gòu)，將DSP的數(shù)字處理能力和MCU的豐富資源有機(jī)的結(jié)合起來，做到既快速實(shí)時(shí)并且功能強(qiáng)大。DSP在變電站自動(dòng)化的應(yīng)用變電站自動(dòng)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(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)多機(jī)多任務(wù)操作，使用十分靈活、方便，片內(nèi)諸多的接口為通訊及人機(jī)接口提供了容易的擴(kuò)展，由于接口的多樣化，使勵(lì)磁、調(diào)速器及繼電保護(hù)的掛網(wǎng)監(jiān)控更容易。由于DSP集成化程度高，硬件設(shè)計(jì)方便，使設(shè)計(jì)起來更容易，而且增加了產(chǎn)品的可靠性，DSP在冗余設(shè)計(jì)上更容易，為水電站實(shí)現(xiàn)無人值班、少人值守的發(fā)展方向，提供了可靠的新技術(shù)。2、 DSP已成為數(shù)字通訊技術(shù)領(lǐng)域的核心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)，而數(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(jìn)的壓縮編碼算法其進(jìn)行壓縮，節(jié)省存儲(chǔ)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(qiáng)的交互性。因此，DSP在語音編碼、圖象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(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)大部分已形成國際標(biāo)準(zhǔn)的語音編解碼算法與協(xié)議。移動(dòng)通信中的語音壓縮和調(diào)制解調(diào)器也大量采用DSP。現(xiàn)代DSP完全有能力實(shí)現(xiàn)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(tái)上、安裝不同的軟件來靈活實(shí)現(xiàn)多通信功能多頻段的無線電臺(tái)，它可進(jìn)一步擴(kuò)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(diǎn).軟件無線電具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通用、功能實(shí)現(xiàn)軟件化和互操作性好等一系列優(yōu)點(diǎn)。其體系結(jié)構(gòu)由電源、天線、多帶射頻轉(zhuǎn)換器和A/D/A變換器與DSP組成。信號(hào)的數(shù)字化是實(shí)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(qiáng)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(duì)獨(dú)立。這樣就可基于一個(gè)相對(duì)通用的硬件平臺(tái)，通過軟件實(shí)現(xiàn)不同的通信功能，并可對(duì)工作頻率、系統(tǒng)頻寬、調(diào)制方式和信源編碼等進(jìn)行編程控制，系統(tǒng)的靈活性大大加強(qiáng)了。3、 DSP在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用(1)DSP在超精密機(jī)床伺服控制方面的應(yīng)用高速高精度多軸數(shù)控加工中，在超精密機(jī)床伺服控制方面，為使機(jī)床工作臺(tái)達(dá)到亞微米級(jí)的線性運(yùn)動(dòng)精度，DSP技術(shù)的引入顯得極為必要。精細(xì)化的控制單位、以微小程序段實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)給，已成為超精密數(shù)控加工的顯著特點(diǎn)，超精數(shù)控加工的插補(bǔ)周期已經(jīng)達(dá)到毫秒級(jí)。大數(shù)據(jù)量、高精度的插補(bǔ)運(yùn)算和控制，要求計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能高速度地對(duì)加工指令做出反應(yīng)，高速處理并計(jì)算出伺服電機(jī)的移動(dòng)量，隨后發(fā)出控制指令。DSP的數(shù)據(jù)吞吐能力高達(dá)數(shù)十MIPS，同時(shí)其指令周期短至幾十納秒，非常適合于大數(shù)據(jù)量的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。將DSP應(yīng)用于高性能的超精密數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)不失為一種好的策。同時(shí)還可以通過程序?qū)崿F(xiàn)刀具磨損的實(shí)時(shí)監(jiān)控和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，有效地提高了數(shù)控系統(tǒng)的性能和精度。此外，DSP的應(yīng)用，使許多先進(jìn)控制策略和方法，如自適應(yīng)控制、學(xué)習(xí)控制、摩擦控制等等，得以應(yīng)用于高精度伺服控制系統(tǒng)，大大提高了的控制精度和快速性。(2)DSP在機(jī)器人控制中的應(yīng)用目前，由于人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)、傳感器技術(shù)及其它相關(guān)學(xué)科的長足進(jìn)步，使得機(jī)器人的研究在高水平上進(jìn)行，同時(shí)也對(duì)機(jī)器人控制系統(tǒng)的性能提出了更高的要求。隨著機(jī)器人控制系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性、數(shù)據(jù)量和計(jì)算要求的不斷提高，采用高速、高性能的)SP將成為主要的控制方式。將DSP應(yīng)用于機(jī)器人的控制系統(tǒng)，充分利用DSP實(shí)時(shí)運(yùn)算速度快的特點(diǎn)，這是當(dāng)前發(fā)展的趨勢(shì)。尤其是隨著數(shù)字信號(hào)芯片速度的不斷提高，并易于構(gòu)成并行處理網(wǎng)絡(luò)，可大大提高控制系統(tǒng)的性能。4、DSP技術(shù)極大促進(jìn)了虛擬儀器的發(fā)展虛擬儀器是由計(jì)算機(jī)硬件資源和用于數(shù)據(jù)分析、過程通訊及圖形用戶界面的軟件組成的測(cè)控系統(tǒng)，是一種由計(jì)算機(jī)操縱的模塊化儀器系統(tǒng)，或稱“軟件即儀器”。虛擬儀器在硬件上由兩部分組成，即AD，DA接口卡和計(jì)算機(jī)。AD采集卡的作用是把模擬測(cè)試信號(hào)從外部通過模一數(shù)轉(zhuǎn)換采集到計(jì)算機(jī)中，而DA卡的功能是先把計(jì)算機(jī)要輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，然后再發(fā)送出去。其它的運(yùn)算、分析、時(shí)頻轉(zhuǎn)換和頻譜成分的獲取等功能都由計(jì)算機(jī)通過軟件來實(shí)現(xiàn)。但有些儀器對(duì)實(shí)時(shí)性要求很高，或?qū)π盘?hào)處理的精度要求很高，例如：用于自動(dòng)控制、雷達(dá)、航空航天測(cè)控、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的許多儀器，而現(xiàn)在的通用計(jì)算機(jī)在處理較復(fù)雜的運(yùn)算時(shí)卻顯得力不從心，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上DSP芯片在這方面的性能。如一臺(tái)奔騰III的PC機(jī)完成1024點(diǎn)的FFT需要幾十毫秒，而TI公司的TMS320C6201型DSP完成相同的FFT只需66微秒。以前作為虛擬儀器硬件一部分的數(shù)據(jù)采集卡所完成的僅僅是采集數(shù)據(jù)和傳輸數(shù)據(jù)，而虛擬儀器中最耗時(shí)最復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析處理卻留給計(jì)算機(jī)的CPU去完成，從而導(dǎo)致了虛擬儀器實(shí)時(shí)性和精確性的不足。如果根據(jù)DSP本身的特點(diǎn)，把DSP集成到AD采集卡上，并把數(shù)據(jù)分析處理的工作留給DSP來完成，那么計(jì)算機(jī)的工作就僅僅是完成數(shù)據(jù)的簡單整理、顯示、存儲(chǔ)和輸出，而以往虛擬儀器速度和精度方面的不足就得到了很好的彌補(bǔ)。以上所述的幾個(gè)方面對(duì)于DSP應(yīng)用來說只是一個(gè)方面，目前正處于高速成長的階段。5、 DSP在儀器儀表領(lǐng)域的應(yīng)用DSP已經(jīng)涉足測(cè)量儀表和測(cè)試儀器行業(yè)，而且大有取代高檔單片機(jī)的趨勢(shì)。使用DSP開發(fā)測(cè)量儀表和測(cè)試儀器可將產(chǎn)品提升到一個(gè)嶄新的水平。新款DSP豐富的片內(nèi)資源可以大大簡化儀器儀表的硬件電路，實(shí)現(xiàn)儀器儀表的SOC(SystemOnChip,即片上系統(tǒng))設(shè)計(jì)。儀器儀表的測(cè)量精度和速度是一項(xiàng)重要的指標(biāo)，使用DSP芯片開發(fā)產(chǎn)品可使這兩項(xiàng)指標(biāo)大大提高。以TMS320F2810為例，其高效的32位CPU內(nèi)核、優(yōu)異的12位A/D轉(zhuǎn)換器、豐富的片內(nèi)存儲(chǔ)器以及靈活的指令系統(tǒng)為我們開發(fā)快速、高精度儀器搭建了廣闊的平臺(tái)。目前DSP正處于一個(gè)高速發(fā)展的時(shí)期，儀器儀表是DSP的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，相信DSP的應(yīng)用會(huì)推進(jìn)儀器儀表的技術(shù)革新。6、 DSP在汽車電子系統(tǒng)及其他應(yīng)用領(lǐng)域汽車電子系統(tǒng)日益興旺發(fā)達(dá)起來，諸如裝設(shè)紅外線和毫米波雷達(dá)，將需用DSP進(jìn)行分析。如今，汽車愈來愈多，防沖撞系統(tǒng)已成為研究熱點(diǎn)。而且，利用攝像機(jī)拍攝的圖像數(shù)據(jù)需要經(jīng)過DSP處理，才能在駕駛系統(tǒng)里顯示出來，供駕駛?cè)藛T參考。應(yīng)用DSP的領(lǐng)域可以說是不勝枚舉，電視會(huì)議系統(tǒng)里，也大量應(yīng)用DSP器件。視聽機(jī)器里也都應(yīng)用DSP。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，將會(huì)出現(xiàn)許許多多的DSP新應(yīng)用領(lǐng)域。三、DSP技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)可以預(yù)見未來DSP技術(shù)將向以下幾方面發(fā)展：1、 數(shù)字信號(hào)處理器的內(nèi)核結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改善，多通道結(jié)構(gòu)和單指令多重?cái)?shù)據(jù)(SIMD)、特大指令字組(VLIM)將在新的高性能處理器中將占主導(dǎo)地位，如AnalogDevices的ADSP-2116x。2、 DSP和微處理器的融合：微處理器是低成本的，主要執(zhí)行智能定向控制任務(wù)的通用處理器能很好執(zhí)行智能控制任務(wù)，但是數(shù)字信號(hào)處理功能很差。而DSP的功能正好與之相反。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，如數(shù)字蜂窩電話就需要監(jiān)測(cè)和聲音處理功能。因此，把DSP和微處理器結(jié)合起來，用單一芯片的處理器實(shí)現(xiàn)這兩種功能，將加速個(gè)人通信機(jī)、智能電話、無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的開發(fā)，同時(shí)簡化設(shè)計(jì)，減小PCB體積，降低功耗和整個(gè)系統(tǒng)的成本。例如，有多個(gè)處理器的Motorola公司的DSP5665x，有協(xié)處理器功能的Massan公司FILU-200，把MCU功能擴(kuò)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融合在一起的產(chǎn)品?；ヂ?lián)網(wǎng)和多媒體的應(yīng)用需要將進(jìn)一步加速這一融合過程。3、 DSP和高檔CPU的融合：大多數(shù)高檔GPP如Pentium和PowerPC都是SIMD指令組的超標(biāo)量結(jié)構(gòu)，速度很快。LSILogic公司的LSI401Z采用高檔CPU的分支預(yù)示和動(dòng)態(tài)緩沖技術(shù)，結(jié)構(gòu)規(guī)范，利于編程，不用擔(dān)心指令排隊(duì)，使得性能大幅度提高。Intel公司涉足數(shù)字信號(hào)處理器領(lǐng)域?qū)?huì)加速這種融合。4、 DSP和SOC的融合：SOC(System-On-Chip)是指把一個(gè)系統(tǒng)集成在一塊芯片上。這個(gè)系統(tǒng)包括DSP和系統(tǒng)接口軟件等。比如Virata公司購買了LSILogic公司的ZSP400處理器內(nèi)核使用許可證，將其與系統(tǒng)軟件如USB.10BASET、以太網(wǎng)、UART、GPIO、HDLC等一起集成在芯片上，應(yīng)用在xDSL上，得到了很好的經(jīng)濟(jì)效益。因此，SOC芯片近幾年銷售很好，由1998年的1.6億片猛增至1999年的3.45億片。1999年，約39%的SOC產(chǎn)品應(yīng)用于通訊系統(tǒng)。今后幾年，SOC將以每年31%的平均速度增長，到2004年將達(dá)到13億片。毋庸置疑，SOC將成為市場(chǎng)中越來越耀眼的明星。5、 DSP和FPGA的融合：FPGA是現(xiàn)場(chǎng)編程門陣列器件。它和DSP集成在一塊芯片上，可實(shí)現(xiàn)寬帶信號(hào)處理，大大提高信號(hào)處理速度。據(jù)報(bào)道，Xilinx公司的Virtex-IIFPGA對(duì)快速傅立葉變換(FFT)的處理可提高30倍以上。它的芯片中有自由的FPGA可供編程。Xilinx公司開發(fā)出一種稱作Turbo卷積編譯碼器的高性能內(nèi)核。設(shè)計(jì)者可以在FPGA中集成一個(gè)或多個(gè)Turbo內(nèi)核，它支持多路大數(shù)據(jù)流，以滿足第三代(3G)WCDMA無線基站和手機(jī)的需要，同時(shí)大大節(jié)省開發(fā)時(shí)間，使功能的增加或性能的改善非常容易。因此在無線通信、多媒體等領(lǐng)域?qū)⒂袕V泛應(yīng)用。二、市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)很明然，在可預(yù)見的一段時(shí)間內(nèi)，無線應(yīng)用仍將是可編程DSP市場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)引擎。不過，嵌入式DSP市場(chǎng)是一個(gè)更大的市場(chǎng)，我們將在后續(xù)的市場(chǎng)報(bào)告中予以討論。DSP技術(shù)(無論何種形式)是你能夠訪問窄帶、寬帶或是無線互聯(lián)網(wǎng)的唯一手段，它還是新興的分組(IP)電話市場(chǎng)的關(guān)鍵。沒有DSP就沒有對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的訪問，沒有多媒體，也沒有無線通信。因此，盡管遭遇了短期的市場(chǎng)挫折，DSP仍將是整個(gè)半導(dǎo)體工業(yè)的技術(shù)驅(qū)動(dòng)力。而國內(nèi)發(fā)展DSP的廠商并不多，而主要的應(yīng)用產(chǎn)品是DVD與無線電話等，因此