数位讯号处理器之初探.PDFVIP

篇名 數位訊號處理器之初探 作者 陳志宏。高雄縣中山工商 。綜合高中 。三年六班 數位訊號處理器之初探 壹●前言 很長一段時間以來，‘DSP’一詞的意義都含混不清。25 年以來 ，它一直被用來表示 ‘數位訊號處理’和‘數位訊號處理器’。因此 ，我們可以說 DSP 就是一種為 DSP 技 術而設計的處理器。你可能以為這種混淆情況會一直持續下去，但最近，這個問 題已不再重要了。過去，你可能必須根據上下文來判斷究竟該詞代表哪一種意義， 而真正重要的 ，或許是這兩種含義是緊密連繫在一起 ：如果你想實現即時數位訊 號處理，絕大部份情況下是在數位訊號處理器上進行。它們事實上是一體兩面的。 貳●正文 1•數位訊號處理 DSP 的歷史 1978 年 ，Intel 發佈了一種 「模擬信號處理器」——2920 處理器 。它包含一組帶 有一個內部信號處理器的片上ADC/DAC ，但由於它不含硬件乘法器，因此在市場 上銷售並不成功. 1979 年 ，AMI 發佈了S2811 處理器 ，它被設計成微處理器的周 邊裝置 ，必須由主處理器初始化後才能工作，S2811 在市場上也不成功 。 1979 年 ，貝爾實驗室發表了第一款單芯片DSP ，即 Mac 4 型微處理器 。繼而於 1980 年的 IEEE 國際固態電路會議上出現了第一批獨立、完整的 DSP ，它們是 NEC 的μPD7720處理器和ATT 的DSP1 處理器 。這兩種處理器都是在公共交 換電話網 （PSTN ）的遠程通信研究中受到了啟發而產生的。 另一種早期的DSP ，Altamira DX-1 ，帶有延遲轉移和預測機制的四整數組流水線。 事實證明 ，1983 年德克薩斯儀器公司生產的的第一款DSP ，TMS32010 ，是一個 更大的成功 ，時至今日德州儀器已成為通用DSP 市場的龍頭老大。另一款成功的 設計是摩托羅拉的56000 。《註一》 2•數位訊號處理器DSP特點  分開的程序存儲器和數據存儲器。  用於單指令流多數據流作業的特殊指令集。  可進行並行處理 ，但不支援多任務。  用於宿主環境時可作為直接存儲器訪問設備運作.  從類比數位轉換器獲得數據，最終輸出的是由數位類比轉換器轉換為類比 信號的數據。 - 1 - 數位訊號處理器之初探 3•數位訊號處理器 DSP 的配置 DSP 中的FPGA是一種可以重複改變組態的電路 ，可使用者進行編程的邏輯閘元 件，特別適用於產品開發時必須不斷變更設計的應用 ，以有效加速產品上市時間 。 FPGA 的邏輯閘特性，可依設計者的需要加以改變，並提供各種基本功能。然而 ， 一般而言，FPGA 比DSP 更為昂貴，所消耗的功率也較高；FPGA 的速度也較ASIC 更慢 ，無法完成複雜的設計 ，因此FPGA 常與DSP 或ASIC 搭配使用 ，以提供更 好的彈性 、價格性能比與電源需求。 訊號處理是連接現實世界與數位運算世界的橋樑 。使用數位訊號處理的演算法日 益複雜 ，對這些演算法的性能要求也呈指數級上升 。對要求低成本的大量設備 ， 如行動電話 、視訊轉換盒和電腦繪圖卡而言 ，要求正在推動開發極專用的特殊應 用標準產品(ASSP) 。然而對許多其它設備來說 ，實現高性能數位訊號處理的唯一 選擇 ，是採用通用數位訊號處理器(DSP)以及必威体育精装版的現場可編程閘陣列(FPGA) ， FPGA 可以為傳統DSP 的應用可重配置解決方案，DSP 提供更高的吞吐量和原始 數據處理能力 。由於 FPGA 的硬體是可配置的 ，它能在提供完整硬體定製功能的 同時實現各種DSP 應用。 用FPGA 實現的DSP 系統可具有定製架構、定製的匯流排結構、定製的記憶體、 定製的硬體加速模組和可變數量的MAC 模組 。《註二》 4•數位訊號處理器 DSP 的優點 DSP 是一種功能強大且非常快速的微處理器 ，其特性在於能夠即時處理數位訊 號 ，以便為連續的類比訊號進行測量或濾波 。在進行數位訊號處理之前必須先透 過類比數位轉換器(ADC)將訊號從類比轉換成數位 ；而數位訊號處理的輸出則再透 過數位類比轉換器(DAC)變換為類比訊號輸出。相較於一般的微處理