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浅谈dsp的技术论文(2)

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浅谈dsp的技术论文

  浅谈dsp的技术论文篇二

  DSP技术的发展及应用

  摘要:DSP技术在计算机、电子、通信等领域得到了广泛应用,将DSP技术的应用对很多行业都有重大的意义。利用DSP技术构建一个具有高速、实时信号处理特点的通用实践平台,设置DSP应用软件,即可对实践平台功能加以控制、改变,使之完成需要的实践活动。本文从DSP技术的发展及特点出发,详细阐述了DSP的应用思路、结构及功能。

  关键词:DSP技术;发展;应用

  中图分类号: C35 文献标识码: A

  一、DSP概述

  DSP(Digital Signal Processing)是一种独特的微处理器,以数字信号来处理大量信息的器件。DSP的工作原理是将接收到的模拟信号,转换为0或1的数字信号,进而对数字信号进行删除、强化、修改等操作,在其他系统芯片中把数字数据解译回实际环境格式或模拟数据。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。

  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。

  二、DSP的优势

  在计算机技术及现代科技的迅猛发展下,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技术得到了极大的发展,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,若载入解调、调制软件,则可进行调节解调。

  (4)、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分离开的,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。

  (5)、高集成度

  DSP是一种高位、高速单片机,其具有体积小、功耗小、功能强、集成度高、系统化好、性价比高、使用方便的优点。

  三、DSP技术的发展

  DSP的功能越来越强,应用越来越广,达到甚至超过了微控制器的功能,比微控制器做得更好而且价格更便宜,许多家电用第二代DSP来控制大功率电机就是一个很好的例子。汽车、个人通信装置、家用电器以及数以百万计的工厂使用DSP系统。数码相机、IP电话和手持电子设备的热销带来了对DSP芯片的巨大需求。而手机、MP3播放器、PDA以及手提电脑等个性化代表的设备,这些设备的发展水平都是取决于DSP的发展。所以在目前科技高速发展的新的形势下,DSP面临的要求必然会是功能更多更全、处理速度更高、存储器用量更少、功耗更低的趋势。DSP的技术发展将会有以下一些走势:

  (1)、系统级集成DSP是潮流

  DSP芯片尺寸的小是DSP的技术发展方向。当前的DSP尺寸小、功耗低、性能高。各DSP厂商纷纷采用新工艺,改进DSP芯核,并将几个DSP芯核、MPU芯核、专用处理单元、外围电路单元、存储单元统统集成在一个芯片上,成为DSP系统级集成电路。

  (2)、DSP嵌入式系统

  DSP嵌入式系统是将DSP系统嵌入的应用到电子系统中的通用系统。这种系统不但具有在DSP器件中数据处理的优势,还具有应用目标所需要的技术特征。在众多的嵌入式应用领域中,不仅要在数据处理方面具有独特优势的DSP,还需要在智能控制方面微处理器(MCU)。所以,将DSP与MCU融合在一起的双核平台,将成为DSP技术发展的一种新的趋势。

  DSP的发展非常迅速,而销售的价格逐年降低。目前DSP的结构、总线、资源和接口技术都趋于标准化,尤其接口的标准化进展更快。这给从事系统设计的工程技术人员带来很大机遇,采用先进的DSP将会使开发的产品具有更强的市场竞争力。

  (3)、更高的运算速度与降低几何尺寸和功耗

  由于电子设备的客户化和个人化的发展趋势,DSP必须追求更快更高的运算速度,以此才能跟上电子设备目前迅速更新的步伐。同时又因为DSP的应用范围已涉及到人们生活的各个领域,尤其是现在便携式手持产品的广泛度越来越多,对于低功耗和尺寸的要求也就随之增高,所以DSP有待于降低功耗。按照CMOS的发展趋势,依靠新的工艺来改进DSP的芯片结构,是完全有可能提高DSP的运算速度和降低功耗尺寸的。

  (4)、DSP的内核结构的改善

  DSP的结构是针对应用,并根据应用以此来优化DSP技术的设计和改进产品的性能。多通道结构和超标量结构、超流水结构、单指令多重数据、多处理、超长指令字结构、和多线程可并行扩展的SHARC,在新的高性能处理器中将占据着重要的主导地位。

  四、DSP技术的应用

  DSP应用领域越来越多,与传统的微处理器相比,它能够提供更高的运算能力和运算能力,更好的性能价格比。随着价格的降低和技术的发展,不断涌现的更广泛的新领域为DSP技术的发展提供了更多的机遇。目前正在形成的一些热点市场,包括传感器、数字相机、通信、电机控制、医疗成像、数字化家电等等。DSP技术和产品为提高智能仪器仪表、智能传感器的性能和实时处理能力提供发展的机遇。因此,在仪器仪表和传感器领域,DSP技术和产品大有用武之地。

  DSP的典型系统是随着计算机科学技术与信息化的进展、信号处理理论和方法的迅速发展,工业、通信控制过程中对需要处理的数据量越来越大,对精度和实时性的要求也越来越高。高性能DSP的出现,软件和开发工具的完善,价格的大幅度下降,使得DSP器件和技术在仪器仪表中具有广阔的应用前景。越来越多的用户开始选用DSP提高产品的性能。用DSP器件作实时处理已成为当今和未来技术发展的一个新的热点。

  以TI公司的TMS320C2XX为例,该产品具有良好的性能价格比,其中TMS320C203单片价格不到人民币100元,芯片内置544字的高速SRAM。外部可寻地址64K字程序,数据及输出输入接口,指令周期在25~50ns。实时性处理比16位单片机快2倍以上。TMS320C206除具有TMS320C203的功能外,内置32K零等待快闪SRAM,能最大限度地减少用户板的体积。TMS320C240的指令、DSP核与TMS320C203、C206完全兼容,内置8K、16K字快闪存储器,增加了两路10位AD,每路采样频率达到166kHz,提供9路独立的PWM输出,内置SCI和SPI接口、CAN总线接口。这大大增强了TMS320C240的处理能力,在工业控制方面显示了强大的生命力。典型的TMS320C240的用户系统如下图示:

  TM S320C 2XX典型系统

  五、结语

  基于DSP技术的信号处理系统具有可程控性、高速处理能力、高集成度特点,将其应用于电子信息工程综合实践具有重要意义。将计算机微机与DSP处理器相结合,全面发挥PC强大的操作功能,DSP的可程控性和高速的信号处理功能,开发出综合实践系统,以满足综合实践的各种应用要求,从而提升了综合实践课程的综合化、系统化。

  参考文献

  [1]朱恒军,刘文礼,于泓博,李会,刘琦.基于工程型人才培养的DSP技术与应用教学探索[J].科技视界,2013,26:44.

  [2]赵杰.DSP在电子信息工程综合实践中的应用分析[J].电子制作,2013,17:128.

  
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