DSP器件原理与应用-01 绪论.pdfVIP

第1 章 绪论 1.1. 实时数字信号处理 数字信号处理（digital signal processing ）涉及许多学科，被广泛应用于许多领域。20 世 纪60 年代以来，随着计算机技术和信息技术的进步，数字信号处理技术得到了飞速发展。 数字信号处理指以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等 处理，以得到符合人们需要的信号形式。 实时指的是系统必须在有限的时间内对外部输入信号完成指定的处理，即信号处理的速 度必须大于等于输入信号更新的速度（常见信号的典型数据率如图1-1 所示），而且从信号输 入到处理后输出的延迟必须足够小。 图1-1 常见信号的典型数据率 从图中我们可以看到，不同类型的信号所要求的实时信号处理速度相差很大，它与原始 模拟信号带宽以及数据格式等因素密切相关。 数字信号处理器（Digital Signal Processor ，DSP ）芯片以数字器件特有的稳定性、可重复 性、可大规模集成，以及可编程性高和易于实现自适应处理等特点，给数字信号处理的发展 带来了巨大机遇，使信号处理手段更灵活，功能更复杂。随着技术的进步，DSP 芯片的运算 能力不断提高，功能越来越强大，使信号处理系统的研究重点又重新回到软件算法上，并且 由最初的非实时应用转向高速实时应用。 1 1.2. 实时数字信号处理系统的构成 1.2.1. 实时数字信号处理系统的构成 图1-2 是一个完整的实时数字信号处理系统框图，其中数字信号处理子系统是整个系统的 核心。 图1-2 实时数字信号处理系统 1.2.2. 数字信号处理子系统 目前，数字信号处理子系统的实现方法一般有以下几种： 1. 在通用计算机系统中用软件实现  不适合嵌入式应用  速度相对较慢，不适合实时数字信号处理，一般只用于算法的模拟 2. 在通用计算机系统中用专用的处理模块实现  不适合嵌入式应用  专用处理模块针对性强，缺乏灵活性，应用受到很大限制 3. 用通用单片机系统实现  只适合一些不太复杂的数字信号处理，不适合以乘加为主的运算密集型算法 4. 用通用可编程DSP 芯片实现  与单片机相比，DSP 芯片更适合于数字信号处理的软件和硬件资源，可用于复杂的数 字信号处理 5. 用专用DSP 芯片实现  专用芯片针对性强，缺乏灵活性，应用受到很大限制 6. 用基于通用DSP 内核的ASIC 实现 上述几种方法中，方法4 由于其可编程性和强大的处理能力，在实时DSP 领域居于主导 地位。另外在批量应用中，基于通用DSP 内核的ASIC 由于较好的系统性价比在近年来得到 了广泛应用。 以可编程的DSP 芯片为核心组成的应用系统具有以下优点： 2  能够快速制造原理样机和进行验证，加快产品上市时间；  高度可编程性使产品能够迅速应用新算法、新标准或新协议；  可以通过软件更新，快速地进行产品升级。 1.2.3. 以通用DSP 为核心的实时数字信号处理子系统 基于DSP 的数字信号处理子系统结构框图如图1-3 所示。整个子系统一般由控制处理器、 DSP 芯片、数据传输网、存储器和I/O 接口构成。 图1-3 基于DSP 芯片的数字信号处理子系统结构  控制处理器，完成系统控制功能（包括主机命令解释、数据传输控制和数据I/O 控制 等功能。控制处理器可以用通用微处理器或 DSP 芯片独立实现，也可以在图 1-3 中 的DSP 模块内实现。  DSP 芯片，完成实时信号处理算法。  数据传输网，实现各个模块之间的互连。  存储器，数据存储。  输入/输出接口，输入待处理的数据或输出处理结果。 根据具体应用的不同，上述数字信号处理子系统的复杂程度会有很大的差异，设计和实 现难度也千差万别。 3 1.3. DSP 芯片 1.3.1. DSP 芯片概述 1.3.1.1