1、数字信号处理DSP芯片的发展和应用摘要本文概述了数字信号处理的发展历程 ， 介绍了 DSP采用的关键技术, 并详细分析了 DSP在各领域的应用 。
目录数字信号处理DSP芯片的发展及应用 1一、数字信号处理器的发展历史 1（一）第一阶段：70年代理论先行 1（二）第二阶段：80年代产品普及 1（三）第三阶段：90年代突飞猛进 2二、DSP芯片的关键技术2三、DSP的应用领域3四、DSP的典型应用4（一）DSP在雷达领域应用4（二）DSP在移动通信领域的应用61 / 9数字信号处理DSP芯片的发展及应用一、数字信号处理器的发展历史20世纪60年代以来 ， 随着计算机和信息技术的飞速发展 ， 数字信号 处理技术应 。

2、运而生并得到迅速的发展 。
从第一片DSP芯片的出现到现在 ，伴随着信息技术革命的脚步DSP芯片已经走过了 30年的光辉岁月 ， 在过 去的三十多年时间里 ， 数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应 用 。
在当今的数字化时代背景下 ， DSP己成为通信、计算机、消费类电子 产品等领域的基础器件 。
DSP的发展大致分为三个阶段：（一）第一阶段：70年代理论先行在DSP出现之前 ， 数字信号处理只能靠MPU （微处理器）来完成 。
由 于MPU的处理速度较低 ， 无法满足高速实时的要求 。
因此 ， 直到70年代, 有人才提出了 DSP的理论和算法基础 。
但是那时DSP仅停留在理论上 ， 即 使是研制出来的DSP系统也是由分立元件构成的 。

3、 ， 其应用领域仅局限于军 事、航空航天部门 。
（二）第二阶段：80年代产品普及随着大规模集成电路技术的发展 ， 1982年诞生了世界上第一片DSP芯 片 。
这种DSP潜件采用微米工艺NM0S技术制作 ， 虽然功耗和尺寸稍大 ，但是运算速度比MPU提高了儿十倍 ， 在语音合成和编码解码器中得到了广 泛应用 。
DSP芯片的问世是电子信息技术的一个里程碑 ， 它标志着DSP应 用系统由大型向小型化迈进了一大步 。
到80年代中期 ， 随着CMOS技术 的进一步发展 ， 基于CMOS工艺的第二代DSP芯片应运而生 ， 其存储容量 和运算速度都得到了成倍提高 ， 成为语音处理、图像硬件处理技术的基础 。
80年代后期 ， 第三代DSP芯片问世 ， 运算速度进 。

4、一步提高 ， 其应用于范围 逐步扩大到通信、计算机领域 。
（三）第三阶段：90年代突飞猛进90年代以来 ， DSP发展最快 ， 相继出现了第四代和第五代DSP器件 。
现在的DSP属于第五代产品 ， 及第四代相比 ， 系统集成度更高 ， 将DSP芯 核及外围元件综合集成在单一芯片上 。
这种集成度极高的DSP芯片不仅在 通信、计算机领域大显身手 ， 而且逐渐渗透到人们口常消费领域 。
二、DSP芯片的关键技术DSP是一种嵌入式处理器 ， 支持单时钟周期的“乘加”运算 。
DSP具 有体积小、功耗小、使用方便、实时处理迅速、处理数据量大、处理精度 高、性价比高等优点 。
DSP内部采用了 5种关键技术：1、采用哈佛结构体系或改进的哈佛结构体系 。
D 。

5、SP处理器几乎毫不例外的采用了哈佛结构 。
哈佛结构把程序代码 和数据的存储空间分开 ， 并有各H的地址和数据总线 ， 每个存储器独立 编址和数据总线 ， 用独立的一组程序总线和数据总线进行访问 。
如果程序代码存储空间及数据存储空间之间还可以进行数据交换 ，则称为改进的哈佛结构 。
这种结构可以进行并行数据操作 。
2、采用多总线结构 。
多总线结构可以同时读取多组数据和存储数组数据 ， 即同一时钟周 期内可移执行多个操作指令 。
1）采用流水线操作 。
由于DSP哈佛结构指令的各个阶段可以重叠进行,这样对每一条指令似 乎都是在一个周期内完成 ， 可以把指令周期减到最小 ， 增加数据吞吐量 。
2）采用硬件乘法器和高效的MAC指令 。
DSP芯片都有 。

6、硬件乘法器 ， 使得乘法运算做到一个周期内完成 ， 及之配 合的指令为MAC乘法累加指令 ， 它可以可以在单周期内取两个操作数相 乘 ， 并将结果加载到累加器 。
3）采用独立的传输总线及其控制器 。
处理器高速处理速度必须及高速的数据访问和传输相配合 。
而且为不 影响CPU及其相关总线的工作 ， DSP的DMA单独设置了传输总线及其控 制器 ， 因此可以独立工作 。
三、DSP的应用领域30年来 ， 由于集成电路的发展 ， 同时也因巨大的市场需求 ， DSP得到飞 速的发展 ， DSP在数字信号处理、通信、军事、自动控制、医疗、图像视 频处理等诸多领域得到广泛应用 。
DSP芯片的成本越来越低 ， 性价比日益 提高 ， 应用潜力巨大 。
DSP芯片的应用有：1 。

7、、 信号处理一如数字滤波、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、 通信一一如调制解调器、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、 语音一一如语音编码、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/图像一一如二维或三维图形处理、图像压缩及传输、图像增强、动画、机器人视觉等5、 军事一一如保密通信、雷达处理、声呐处理、导航、导弹制导等；6、 仪器仪表一一如频谱分析、函数发生、锁相环、地震处理等7、 自动控制一一如引擎控制、声控、自动驾驶、机器人控制、磁盘控制等 。

8、；8、 医疗一一如助听、超声设备、诊断工具、病人监护等9、 家用电器一一如高保真音响、音乐合成、音调控制、玩具及游戏、数字电话/电视等四、DSP的典型应用（一）DSP在雷达领域应用DSP技术目前主要用于雷达的信号处理机部分 ， 主要完成动目标检测、 动目标跟踪、脉冲多普勒处理、恒虚警检测等重要内容以及旁瓣对消、旁 4/9瓣消隐等抗干扰技术的实现 。
目前主要采用美国TI公司和ADI公司的系 列产品 。
由于雷达系统越来越要求在结构上具有可扩展和可重构的能力 。
因此 ， 未来会越来越多采用数字技术 ， DSP的应用将越来越广泛 ， 因此它 还是很有发展前途的 。
此外 ， 也可以用于相控阵雷达天线的波束控制、接 收机AGC的控 。

9、制和实现、频率综合系统、计算机系统、随动系统的控制等 等 。
下面重点介绍一下DSP在雷达信号处理方面的应用：快速傅里叶变换（FFT）是雷达信号处理的重要工具 。
DSP内部的硬 件乘法器、地址产生器（反转寻址）和多处理内核 ， 保证DSP在相同条件 下 ， 完成FFT算法的速度比通用处理器要快2到3个数量级 。
因此 ， 在雷 达信号处理器中 ， 大量采用DSP完成FFT/IFFT,实现信号的时-频域转换, 回波频谱分析 ， 频域数字脉冲压缩等 。
FIR滤波潜是雷达信号处理中常用设计之一 。
在动目标指示（MTI） 或者动目标检测（MTD）中 ， 采用FIR滤波器可以滤除杂波干扰 ， 提高信 杂比 ， 然后通过恒虚警处理（CFAR）,完成目 。

10、标的检测 。
在机载多普勒雷 达中 ， 为了抑制地杂波的干扰 ， 采用了复杂的自适应滤波器组 。
在阵列信 号处理以及波束形成中 ， 需要进行数据校正及加权系数计算和控制 ， 均需 要大量的复数运算 。
这些复数加权滤波潜、多普勒滤波器组或者矩阵运算 归根到底是复信号的乘法累加运算 ， 均可根据不同算法的需要 ， 采用DSP 进行灵活编程实现 。
数据重采样主要是为了得到雷达回波数据局部细节信息 ， 实现数据校 正或者配准 。
例如在SAR图像处理中 ， 距离徙动校正中的多点插值算法 ，InSAR进行图像配准之前进行8倍像素细化 ， 均可采用DSP完成一维和二 维的插值运算 。
DSP在参数估计方面也得到了广泛应用 。
典型的应用实例 是SAR成像处理中的 。

11、最大对比度算法 。
最大对比度算法是一种优秀的多普 勒调频斜率估计方法 ， 它通过对方位向数据的重复脉冲压缩 ， 最后通过计 算对比度 ， 得到最优的普勒调频斜率 。
其中 ， 采用DSP完成大量的FFT、 IFFT和复数乘法 ， 实现实时的参数估计 。
此外 ， DSP可以利用其存储器管理和计算能力 ， 分析杂波强度、面积、 杂波的多普勒频率、起伏分量以及地杂波等 ， 建立杂波图 ， 完成雷达回波 的统计分析、信息保存及存储器控制等任务 ， 最终实现CFAR处理 。
由此 可见 ， DSP在雷达信号处理器设计中具有很大的灵活性和适用范围 ， 它不 仅增强了信号处理的速度和能力 ， 大大提高了信号处理系统的性能指标 ，而且适合多功能可编程并行处理和阵列处理 ， 满 。

12、足高速并行处理的要求 。
（二）DSP在移动通信领域的应用DSP技术在2G时代就已经开始应用 ， 最典型的就是以DSP芯片作为蜂 窝电话的核心 。
我们知道 ， 所有第二代（2G）数字蜂窝电话都是基于双处 理潜体系结构的；即包含一个数字信号处理器（DSP）和一个简单指令集 计算机（RISC）微控制器（MCU）o其中 ， DSP用来实现调制解调器和通信 协议栈中物理层协议的功能；而MCU则用来支持用户操作界面 ， 并实现通 信协议栈中上层协议的各项功能 。
在已有的2G手机市场中 ， DSP芯片以 TI公司生产的TMS320c54X系列为主 ， 65%的蜂窝电话采用了这类芯片 。
在 不同的多址模式中 ， DSP芯片可负责实现不同的功能： 。

13、在时分多址（TDMA）模式手机中 ， DSP芯片负责实现数据流的调制解 调 ， 利用编解码实现传输误码纠正并维持通信链路的稳定性 ， 对数据进行 加密、解密以保证通信的安全性 ， 对话音数据进行压缩和解压缩 。
在码分 多址（CDMA）模式手机中 ， DSP芯片负责实现符号级功能 ， 如前向纠错、 加密或语音压缩和解压缩 。
及此同时 ， DSP芯片还可以负责控制ASIC硬件;
其中 ， 后者负责对扩频信号进行调制解调及后处理 。
在早期的2G手机中 ，这些功能可以由TMS320C54X系列DSP芯片实现 ， 其时钟工作频率大约为 40MHzoTMS320c54X系列在2G中的优势是很明显的 。
而在2. 5G手机中 ， 语音 编码芯片较以前更为复 。

14、杂 ， 数据速率进一步上升 ， DSP芯片的时钟工作频 率也随之上升到了超过100MHz 。
数字技术的一大优点 ， 就是可以支持多种数据通信业务 。
然而 ， 由于 受到带宽的制约 ， 2G移动电话只能为用户提供儿种相对简单的数据通信业 务 。
在大多数数字移动通信标准中 ， 最高的数据传输速率仅为9. 6至14. 4 干比特每秒（Kbps） 。
尽管 ， 如此低速率的数据传输能力已经可以满足最 基本的数据应用的要求 ， 但是为了实现包括互联网接入在内的高级业务 ，就必须提供更高速率的数据传输能力 。
这就是2G移动通信标准向2. 5G和 3G移动通信标准转变的根本动力 。
同时 ， DSP芯片对于3G移动通信具有适用性 。
DSP技术是随着时代的 进步 。

【DSP|DSP的发展及应用】15、迅速发展的 ， 目前DSP领域出现了片内集成多个处理器的新型DSP芯 片 ， 其结构是将一个通用的CPU核及一个或多个专用的DSP并行单元集成 在同一芯片上 。
这种集成度的提高极大地提高了并行算法的效率 ， 从而可 以有效地利用信号处理带宽 ， 达到以往需要多处理手段或实现专门功能的7 / 9ASIC芯片才能实现的各项功能 。
目前先进的可编程DSP大约可提供数百到 上千MOPS的运算速度 。
实时软件无线电系统中基带以下部分完全可由DSP 实现 。
因此 ， 以DSP为核心的软件无线电系统对3G通信具有极大的适用 性 ， 例如：方便的可量测性、单个信道的低耗费、简便的软硬件升级性、 用于任何无线协议的单一结构等等 。
总之 ， 以DSP芯片为核心构造的数字信号处理系统 ， 集理数据采集、 传输和高速实时处为一体 ， 能充分体现数字信号处理系统的优越性 。
目前, DSP芯片正在向高性能、高集成化及低成本、低功耗的方向发展 ， 各种各 类通用及专用的新型DSP芯片在不断推出 ， 应用技术和开发手段也在不 断完善 。
DSP及其他处理器的结合运用 ， 优势互补也成为一种趋势 。
目前 DSP技术的发展可以说是日新月异 ， 它的应用领域就像一个大金矿 ， 远还 没有探测完 。
当前对数字信号处理问题的关心仍然是产业界流行的趋势 。
相信DSP技术的发展和应用将对我们的工作和生活以及观念产生更大的影 响 ， 值得我们信息技术人员为之奋斗 。
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稿源：(未知)

【傻大方】网址：/a/2021/0905/0024106936.html

标题：DSP|DSP的发展及应用