DSP技术简介

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DSP技术是以DSP芯片为平台开发的应用技术。

                                一、DSP芯片的应用

    自从20世纪70年代末80年代初DSP芯片诞生以来，DSP芯片得到了飞速的发展。DSP芯片的高速发展，一方面得益于集成电路技术的发展，另一方面也得益于巨大的市场。在近20年时间里，DSP芯片已经在信号处理、通信、雷达等许多领域得到广泛的应用。目前，DSP芯片的价格越来越低，性能价格比日益提高，具有巨大的应用潜力。DSP芯片的应用主要有：
    (1) 信号处理——如数字滤波、自适应滤波、快速傅立叶变换、相关运算、谱分析、卷积、模式匹配、加窗、波形产生等；
    (2) 通信——如调制解调器、自适应均衡、数据加密、数据压缩、回波抵消、多路复用、传真、扩频通信、纠错编码、可视电话等；
    (3) 语音——如语音编码、语音合成、语音识别、语音增强、说话人辨认、说话人确认、语音邮件、语音存储等；
    (4) 图形/图像——如二维和三维图形处理、图像压缩与传输、图像增强、动画、机器人视觉等；
    (5) 军事——如保密通信、雷达处理、声纳处理、导航、导弹制导等；
    (6) 仪器仪表——如频谱分析、函数发生、锁相环、地震处理等；
    (7) 自动控制——如引擎控制、声控、自动驾驶、机器人控制、磁盘控制等；
    (8) 医疗——如助听、超声设备、诊断工具、病人监护等；
    (9) 家用电器——如高保真音响、音乐合成、音调控制、玩具与游戏、数字电话/电视等。
    随着DSP芯片性能价格比的不断提高，可以预见DSP芯片将会在更多的领域内得到更为广泛的应用。

                                   二、DSP芯片的特点

    DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特点：
    (1) 在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法；
    (2) 程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据；
    (3) 片内具有快速 RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；
    (4) 具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；
    (5) 快速的中断处理和硬件I/O支持；
    (6) 具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；
    (7) 可以并行执行多个操作；
    (8) 支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。
    当然，与通用微处理器相比，DSP芯片的其他通用功能相对较弱些。
                            DSP同嵌入CPU相比的特点
     1)DSP是单片机，构成系统简单。
     2)DSP的速度加快。
     3)DSP的成本较低。
     4)DSP的功耗较低。
                           DSP同单片机相比的特点
    1)DSP的速度比MCU快，主频较高。
    2)DSP适合于数据处理，数据处理的指令效率较高。
    3)DSP均为16位以上的处理器，不适合于低档的场合。
    4)DSP可以同时处理的事件较多，系统级成本有可能较低。
    5)DSP的灵活性较好，大多数算法都可以软件实现。
    6)DSP的集成度较高，可靠性较好。

                                 三、DSP系统设计流程


    总的来说，DSP系统的设计还没有非常好的正规设计方法。下面是DSP系统设计的一般过程。
    首先，必须根据应用系统的目标确定系统的性能指标、信号处理的要求，通常可用数据流程图、数学运算序列、正式的符号或自然语言来描述。
    第二步，是根据系统的要求进行高级语言的模拟。一般来说，为了实现系统的最终目标，需要对输入的信号进行适当的处理，而处理方法的不同会导致不同的系统性能，要得到最佳的系统性能，就必须在这一步确定最佳的处理方法，即数字信号处理的算法（Algorithm），因此这一步也称算法模拟阶段。算法模拟所用的输入数据是实际信号经采集而获得的，通常以计算机文件的形式存储为数据文件。有些算法模拟时所用的输入数据并不一定要是实际采集的信号数据，只要能够验证算法的可行性，输入假设的数据也是可以的。
    第三步，接下来就可以设计实时DSP系统，实时DSP系统的设计包括硬件设计和软件设计两个方面。
    硬件设计首先要根据系统运算量的大小、对运算精度的要求、系统成本限制以及体积、功耗等要求选择合适的DSP芯片。然后设计DSP芯片的外围电路及其他电路。
    软件设计和编程主要根据系统要求和所选的DSP芯片编写相应的DSP汇编程序，若系统运算量不大且有高级语言编译器支持，也可用高级语言（如C语言）编程。由于现有的高级语言编译器的效率还比不上手工编写汇编语言的效率，因此在实际应用系统中常常采用高级语言和汇编语言的混合编程方法，即在算法运算量大的地方，用手工编写的方法编写汇编语言，而运算量不大的地方则采用高级语言。采用这种方法，既可缩短软件开发的周期，提高程序的可读性和可移植性，又能满足系统实时运算的要求。
    第四步，DSP硬件和软件设计完成后，就需要进行硬件和软件的调试。
软件的调试一般借助于DSP开发工具，如软件模拟器、DSP开发系统或仿真器等。调试DSP算法时一般采用比较实时结果与模拟结果的方法，如果实时程序和模拟程序的输入相同，则两者的输出应该一致。应用系统的其他软件可以根据实际情况进行调试。
硬件调试一般采用硬件仿真器进行调试，如果没有相应的硬件仿真器，且硬件系统不是十分复杂，也可以借助于一般的工具进行调试。
    第五步，系统的软件和硬件分别调试完成后，就可以将软件脱离开发系统而直接在应用系统上运行。
    当然，DSP系统的开发，特别是软件开发是一个需要反复进行的过程，虽然通过算法模拟基本上可以知道实时系统的性能，但实际上模拟环境不可能做到与实时系统环境完全一致，而且将模拟算法移植到实时系统时必须考虑算法是否能够实时运行的问题。如果算法运算量太大不能在硬件上实时运行，则必须重新修改或简化算法。

刀刀

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谢谢回复，希望您能提一些具体的建议。

西工一梦

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