数字信号处理DigitalSignalProcessing.ppt

数字信号处理 Digital Signal Processing 石红 实现方式 应用领域 研究内容 概述 数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。 DSP两种含义： Digital Signal Processing（数字信号处理）、 Digital Signal Processor（数字信号处理器） 常说的DSP指的是数字信号处理器。 数字信号处理器是一种适合完成数字信号处理运算的处理器。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。在过去的二十多年时间里，数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用。 概述 数字信号处理是围绕着数字信号处理的理论、实现和应用等几个方面发展起来的。 数字信号处理在理论上的发展推动了数字信号处理应用的发展。反过来，数字信号处理的应用又促进了数字信号处理理论的提高。而数字信号处理的实现则是理论和应用之间的桥梁。 概述 数字信号处理是以众多学科为理论基础的，它所涉及的范围极其广泛 基本工具：数学领域，微积分、概率统计、随机过程、数值分析等 密切相关：网络理论、信号与系统、控制论、通信理论、故障诊断等 其他相关的新兴学科：人工智能、模式识别、神经网络等 数字信号处理是把许多经典的理论体系作为自己的理论基础，同时又使自己成为一系列新兴学科的理论基础。 基本概念 1)什么是信号(signal)?? 信号是消息的表现形式，消息则是信号的具体内容 消息：通过语言、文字、图像、数据等媒体表达的感觉、思想、意见 信号：声、光、电等 Anything that bears information can be considered as a signal 基本概念 2)从模拟到数字 连续信号：在某个时间区间，除有限间断点外所有瞬时均有确定值。 模拟信号：是连续信号的特例。时间和幅度均连续。 离散信号：时间上不连续，幅度连续。 数字信号：幅度量化，时间和幅度均不连续。 基本概念 4）数字信号处理 数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，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 数字信号处理的特点 抗干扰能力强 便于大规模集成 精度高 灵活性强 可以实现模拟系统很难达到的指标或特性 具体体现： 在模拟系统的电路中，元器件精度要达到１０－３以上已经不容易了，而数字系统17位字长可以达到１０－５的精度，这是很平常的。例如，基于离散傅里叶变换的数字式频谱分析仪，其幅值精度和频率分辨率均远远高于模拟频谱分析仪。 数字信号处理采用了专用或通用的数字系统，其性能取决于运算程序和乘法器的各系数，这些均存储在数字系统中，只要改变运算程序或系数，即可改变系统的特性参数，比改变模拟系统方便得多。 有限长单位脉冲响应数字滤波器可以实现严格的线性相位； 在数字信号处理中可以将信号存储起来，用延迟的方法实现非因果系统，从而提高了系统的性能指标； 数据压缩方法可以大大地减少信息传输中的信道容量。 可以实现多维信号处理，利用庞大的存储单元，可以存储二维的图像信号或多维的阵列信号，实现二维或多维的滤波及谱分析等。 发展简介 Issac Newton（1642～1727），英國的數學家及物理學家，微積分主要締造者，萬有引力理論的發明者。 发展简介 发展简介 Dirichlet（1805～1859）德國數學家，生於現德國 Duren（當時屬法國），卒於哥廷根。他是解析數論的奠基者，也是現代函數觀念的定義者。 发展简介 DSP芯片 实时信号处理：需要将数字信号处理中的常用运算执行的尽可能快，这就决定了DSP芯片的特点和关键技术。 适合数字信号处理的关键技术：DSP包含乘法器、累加器，在一个周期内可完成一次乘法和一次累加；特殊地址产生器，具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；低开销或零开销循环及跳转硬件支持等； 提高处理速度的关键技术：流水线技术，取指、译码和执行等操作可以重叠进行；并行处理技术；片内有快速RAM，通常可以通过独立的数据总线在两块中同时访问；快速中断处理和硬件I/O支持；超常指令（VLIW）、超标量技术、DMA等。 DSP和一般的CPU的区别：从广义上讲，DSP、微处理器和微控制器（单片机）等都属于处理器，可以说DSP是一种CPU。 最大的区别在于：CPU是冯.诺伊曼结构的；DSP是数据和地址空间分开的哈佛结构，即程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据。 并行、复用和流水 并行是指为了完成同一个任务，几个处理器同时工作，使系统能胜任单个处理器所不能完成的任务； 当一个处理器完成单个任务(比如一个