第0章 绪论79676.ppt

数字信号处理实现方法 1.采用大、中小型计算机和微机。 2.用单片机。 3.利用通用DSP芯片 4.利用特殊用途的DSP芯片 5.采用FPGA/CPLD芯片 数据信号处理的特点 精度高 可靠性 灵活性大 易于大规模集成 时分复用 可获得高性能指标 二维与多维处理 数字信号处理的应用领域 数字信号处理应用领域大致可分为： 信号分析 信号滤波 DSP技术的发展趋势 DSP技术的发展趋势：四个字“多快好省”。 数字信号处理实现方法 采用大、中小型计算机和微机 采用单片机 利用通用DSP芯片 利用特殊用途的DSP芯片 采用FPGA/CPLD芯片 1. 采用大、中小型计算机和微机 工作站和微机上各厂家的数字信号软件，如有各种图象压缩和解压软件。 用这一方法优点：可适用于各种数字信号处理的应用场合，很灵活。 2. 用单片机 由于单片机发展已经很久，价格便宜，且功能很强。 优点：可根据不同环境配不同单片机，其能达实时控制，但数据运算量不能太大。 3. 利用通用DSP芯片 DSP芯片较之单片机有着更为突出优点。 如内部带有乘法器，累加器，采用流水线工作方式及并行结构，多总线速度快。配有适于信号处理的指令(如FFT指令)等。 目前市场上的DSP芯片有： 美国德州仪器公司(TI):TMS320CX系列 ATT公司dsp16，dsp32系列 Motorola公司的dsp56x，dsp96x系列 ADI公司的ADSP21X，ADSP210X系列 4. 利用特殊用途的DSP芯片 市场上推出专门用于FFT，FIR滤波器，卷积、相关等专用数字芯片，如： BB公司：DF17XX系列 MAXIM公司：MAXIM27X ,MAXIM28X National公司：National-SEMI系列：MF系列。 其软件算法已在芯片内部用硬件电路实现，使用者只需给出输入数据，可在输出端直接得到数据。 5. 利用FPGA/CPLD芯片 FPGA/CPLD 器件在功能开发上是软件实现的，但物理机制却和纯硬件电路一样，可实现硬件上的并行工作。 主要的芯片生产厂商有：Altera公司、Xilinx公司、Actel公司、Lattice公司等 第三节数据信号处理的特点 精度高可靠性 灵活性大 易于大规模集成 时分复用 可获得高性能指标 二维与多维处理 1. 精度高 在模拟系统中，它的精度是由元件决定，模拟元器件的精度很难达到10-3以上。而数字系统中，17位字长就可达10-5精度，所以在高精度系统中，有时只能采用数字系统。 2. 可靠性强 数字系统：只有两个信号电平0，1，受噪声及环境条件等影响小。 模拟系统：各参数都有一定的温度系数，易受环境条件，如温度、振动、电磁感应等影响，产生杂散效应甚至振荡等 数字系统采用大规模集成电路，其故障率远远小于采用众多分立元件构成的模拟系统。 3. 灵活性大 数字系统的性能主要决定于乘法器的各系数，且系数存放于系数存储器内，只需改变存储的系数，就可得到不同的系统，比改变模拟系统方便得多。 4. 易于大规模集成 数字部件：高度规范性，便于大规模集成，大规模生产，对电路参数要求不严，故产品成品率高。 例：(尤其)在低频信号：如地震波分析，需要过滤几Hz~几十Hz的信号，用模拟系统处理其电感器、电容器的数值，体积，重量非常大，且性能亦不能达到要求，而数字信号处理系统在这个频率处却非常优越(显示出体积，重量和性能的优点）。 5. 时分复用 利用DSP同时处理几个通道的信号。 某一路信号的相邻两抽样值之间存在很大的空隙时间，因而在同步器的控制下，在此时间空隙中送入其他路的信号，而各路信号则利用同一DSP，后者在同步器的控制下，算完一路信号后，再算另一路信号，因而处理器运算速度越高，能处理的信道数目也就越多。 多路器 DSP 分 路 器 同步 1 2 n 1 2 n 6. 可获得高性能指标 例：对信号进行频谱分析 模拟频谱仪在频率低端只能分析到10Hz以上频率，且难于做到高分辨率(也即足够窄的带宽)。 但在数字的谱分析中，已能做到10-3Hz的谱分析。 又例：有限长冲激响应数字滤波器，则可实现准确的线性相位特性，这在模拟系统中是很难达到的。 7. 二维与多维处理 利用庞大的存储单元，可以存储一帧或数帧图象信号，实现二维甚至多维信号包括二维或多维滤波，二维及多维谱分析等。 第四节数字信号处理的应用领域 自20世纪60年代以来，数字信号处理的应用已成为一种明显的趋势，这与它突出优点分不开的。 数字信号处理大致可分为： 信号分析 信号滤波 一、信号分析 任务：涉及信号特性的测量，通常是一个频域的运算。 主要应用于： 谱(频率和/或相位)分析 语音分析 目标检测、识别 二、信号滤波 任务：提出信号中的有用成分，抑制不需要的或干扰成分。 主要应用于： 滤除