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    DSP到底是个什么鬼?看完你就懂了

    2018-06-07 10:06:33 来源:芯司机
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    DSP 即数字信号处理技术, DSP 芯片即指能够实现数字信号处理技术的芯片。 DSP芯片是一种快速?#30475;?#30340;微处理器,独特之处在于它能即时处理资料。 DSP 芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构,具有专门的硬件乘法器,可以?#32654;?#24555;速的实?#25351;?#31181;数字信号处理算法。 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 芯片的诞生是时代所需。 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运而生并得到迅速的发展。在 DSP 芯片出现之前数字信号处理只能依靠微处理器来完成。但由于微处理器?#31995;?#30340;处理速度不快,根本就无法满足越来越大的信息量的高速实时要求。因此应用更快更高效的信号处理方式成了日渐迫切的社会需求。
     
    上世纪 70 年代, DSP 芯片的理论?#36864;?#27861;基础已成熟。但那时的 DSP 仅仅停留在教科书上,即使是研制出来的 DSP 系统也是由分立元件组成的,其应用领域仅局限于军事、航空航天部门。
     
    1978 年, AMI 公司发布世界?#31995;?#19968;个单片 DSP 芯片 S2811,但没有现代 DSP芯片所必须有的硬件乘法器;
     
    1979 年, 美国 Intel 公司发布的商用可编程器件 2920 是 DSP 芯片的一个主要里程碑,但其依然没有硬件乘法器;
     
    1980 年,日本 NEC 公?#23601;?#20986;的 MPD7720 是第一个具有硬件乘法器的商用 DSP芯片,从而被认为是第一块单片 DSP 器件。
     
    DSP 芯片的诞生过程
     
    1982 年世界?#31995;?#29983;了第一代 DSP 芯片 TMS32010 及其系列产品。这种 DSP 器件采用微米工艺 NMOS 技术制作,虽功耗?#32479;?#23544;稍大,但运算速度却比微处理器快了几十倍。 DSP 芯片的问世是个里程碑,它标志着 DSP 应用系统由大型系统向小型化迈进了一大步。至 80 年代中期,随着 CMOS 工艺的 DSP 芯片应运而生,其存储容量和运算速度都得到成倍提高,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。 运算速度进一?#25945;?#39640;,其应用范围逐步扩大到通信、计算机领域;
     
    90 年代 DSP 发展最快,相继出现了第四代和第五代 DSP 芯片。 第五代与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。
     
    进入 21 世纪后,第六代 DSP 芯片横空出世。第六代芯片在性能上全面碾压第五代芯片,同时基于商?#30340;?#30340;的不同发展出了诸多个性化的?#31181;В?#24182;开始逐渐拓展新的领域。
     
    DSP 芯片的应用领域
    DSP 芯片强调数字信号处理的实时性。 DSP 作为数字信号处理器将模拟信号转换成数字信号,用于专?#20040;?#29702;器的高速实时处理。 它具有高速,灵活,可编程,低功耗的界面功能,在图形图像处理,语音处理,信号处理等通信领域起到越来越重要的作用。
     
    DSP芯片在市场上的应?#20204;?#20917;
     
    应用 DSP 的领域较多, 未来新应用领域有望层出不穷。 根据美国的权威资讯公?#23601;?#35745;,目前 DSP 芯片在市场上应用最多的是通信领域, 占 56.1%;其次是计算机领域,占 21.16%;消费电子和自动控制占 10.69%;军事/航空占 4.59%;仪器仪表占 3.5%;工业控制占 3.31%;办公自动化占 0.65%。
     
    DSP芯片的应用领域
     
    1)DSP 芯片在多媒体通信领域的应用。 
     
    媒体数据传输产生的信息量是巨大的,多媒体网络终端在整个过?#35752;行?#35201;对获取的信息量进行快速分析和处理,因此 DSP 被运用在语音编码,图像压缩和减少语音通信上。如今 DSP 对于语音解码计算产生实时效果,设计协议要求已经成为最基本的一条国?#26102;?#20934;。
     
    2)DSP 芯片在工业控制领域的应用。 
     
    在工业控制领域, 工业机器人被广泛应用,对机器人控制系统的性能要求也越来越高。机器人控制系统重中之重就是实时性,在完成一个动作的同时会产生较多的数据和计算处理,这里可以采用高性能的 DSP。 DSP通过应用到机器人的控制系统后,充分利用自身的实时计算速度特性,使得机器人系统可以快速处理问题,随着不断提高 DSP 数字信号芯片速度,在系统中容易构成并行处理网络,大大提高控制系统的性能,使得机器人系统得到更为广泛的发展。
     
    3)DSP 芯片在仪器仪表领域的应用。 
     
    DSP 丰富的片内资源可以大大简化仪器仪表的硬件电仪路,实现仪器仪表的 SOC 设计。器仪表的测量精?#32676;?#36895;度是一项重要的指标,使用 DSP 芯片开发产品可使这?#36739;?#25351;标大大提高。例如 TI 公司的 TMS320F2810 具有高效的 32 位 CPU 内核,12 位 A/D 转换器,丰富的片上存储器和灵活的指挥系统,为高精密仪器搭建了广阔的?#25945;ā?#39640;精密仪器现在已经发展成为 DSP 的一个重要应用,正处于快速传播时期,将推动产业的技术创新。
     
    美国德州仪器公司的 TMS320 芯片
     
    3)DSP 芯片在汽车安全与无人驾驶领域的应用。 
     
    汽车电子系统?#25214;?#20852;旺发达起来,诸如装设红外线和毫米波雷达,将需用 DSP 进行分析。如今,汽车愈来愈多,防冲撞系统已成为?#33455;?#28909;点。而且,利用摄像机拍摄的图像数据需要经过 DSP 处理,才能在驾驶系统里显示出来,供驾驶人员参考。
     
    4)DSP 芯片在军事领域的应用。 
     
    DSP 的功耗低、体积小、实时性反应速度都是武器装备中特别需要的。如机载空空导弹,在有限的体积内装有红外探测仪和相应的 DSP信号处理器等部分,完成目标的自动锁定与跟踪。先进战斗机上装备的目?#29992;?#20934;器?#31570;奖?#20010;人携带的头盔式微光仪,需用 DSP 技术完成图像的滤波与增强,智能化目标搜索捕获。 DSP 技术还用于自动火炮控制、巡航导弹、预警飞机、相控阵天线等雷达数字信号处理?#23567;?/div>
     
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