李勁松等

作者簡介：牽動松(1973.10-)，男，苗族，碩士研究生，講師，貴州省銅仁職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電系教研主任。主要從事《DSP應(yīng)用技術(shù)》的教學(xué)與研究。著作有：基于高《DSP應(yīng)用技術(shù)》的教學(xué)實(shí)驗(yàn)的探討、論當(dāng)前模糊控制的發(fā)展、基于模糊控制和DSP的定向揚(yáng)聲器系統(tǒng)控制的研究等。付成果(1982.2-)，男，漢族，研究生，講師。主要從事凝聚態(tài)材料物性，電子、電氣控制方面的研究和教學(xué)工作。

【摘要】本文闡述了物聯(lián)網(wǎng)的概念和發(fā)展過程，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的功能對數(shù)字信號處理(DSP)和微處理器(MPU)的特點(diǎn)進(jìn)行分析，作者提出研制一種集DSP和MPU優(yōu)點(diǎn)一體的芯片，促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)更好的為社會服務(wù)。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)DSP；MPU

物聯(lián)網(wǎng)的英文名稱為“The Internet of Things”。由該名稱可見，物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。這有兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)之上的延伸和擴(kuò)展的一種網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信。因此，物聯(lián)網(wǎng)的定義是通過射頻識別(RFID)裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器·等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤。監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

物聯(lián)網(wǎng)的概念是在1999年提出的。過去在中國，物聯(lián)網(wǎng)被稱之為傳感網(wǎng)。中科院早在1999年就啟動了傳感網(wǎng)的研究，并已取得了一些科研成果，建立了一些適用的傳感網(wǎng)。

1999年，在美國召開的移動計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)國際會議提出了，“傳感網(wǎng)是下一個世紀(jì)人類面臨的又一個發(fā)展機(jī)遇”。

2003年，美國《技術(shù)評論》提出傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將是未來改變?nèi)藗兩畹氖蠹夹g(shù)之首。

2005年，在突尼斯舉行的信息社會世界峰會(WSIS)上，國際電信聯(lián)盟(ITU)發(fā)布了(ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng))，正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。報(bào)告指出，無所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時代即將來臨，世界上所有的物體從輪胎到牙刷、從房屋到紙巾都可以通過因特網(wǎng)主動進(jìn)行交換。射頻識別技術(shù)(RFID)，傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能嵌入技術(shù)將到更加廣泛的應(yīng)用。

根據(jù)ITU的描述，在物聯(lián)網(wǎng)時代，通過在各種各樣的日常用品上嵌入一種短距離的移動收發(fā)器，人類在信息與通信世界里將獲得一個新的溝通維度，從任何時間任何地點(diǎn)的人與人之間的溝通連接擴(kuò)展到人與物和物與物之間的溝通連接。

數(shù)字信號處理(DSP)是一門涉及許多學(xué)科而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學(xué)科。20世紀(jì)60年代以來，隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并得到迅速的發(fā)展。在過去的幾十年時間里，數(shù)字信號處理已經(jīng)在移動通信等領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用。隨著信息技術(shù)革命的深人和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)已經(jīng)逐漸發(fā)展成為一門關(guān)鍵的技術(shù)學(xué)科。DSP芯片，即數(shù)字信號處理器，是專門為快速實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法而設(shè)計(jì)的、具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器，其處理速度已高達(dá)2000MIPS，比最快的CPU還快10～50倍。

微處理器(MPU)是低成本的，主要執(zhí)行智能定向控制任務(wù)的通用微處理器，能很好執(zhí)行智能控制任務(wù)，但是其數(shù)字信號處理功能很差。而DSP的功能正好與之相反。在許多應(yīng)用中均需要同時具有智能控制和數(shù)字信號處理兩種功能，如數(shù)字蜂窩電話就需要監(jiān)測和聲音處理功能。因此，把DSP和微處理器結(jié)合起來，用單一芯片的處理器實(shí)現(xiàn)這兩種功能，將加速個人通信機(jī)(PCB)、智能電話、無線網(wǎng)絡(luò)等產(chǎn)品的開發(fā)，同時簡化設(shè)計(jì)，減小體積，降低功耗和整個系統(tǒng)的成本。例如，Motorola公司有多個處理器的DSP5665x，Massan公司有協(xié)處理功能的FILU-200，11公司的把MPU功能擴(kuò)展成DSP和MPU功能的TMS320C27。以及Hitachi公司的SH-DSP，都是DSP和MPU融合在一起的產(chǎn)品。

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將進(jìn)一步加速這一融合過程。MPU可以對文字進(jìn)行處理，管理數(shù)據(jù)庫和對科學(xué)工程進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算。而DSP則主要針對代表信號的數(shù)字進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，得到處理結(jié)果。很多工程都可以用數(shù)學(xué)方式來表達(dá)，而不同的工程有不同的數(shù)學(xué)表達(dá)式。比如，醫(yī)藥、醫(yī)療、電信、雷達(dá)、聲納、助聽器、聲音、圖象、工業(yè)控制等都有不一樣的數(shù)學(xué)表達(dá)式，因此數(shù)字信號處理器的種類很多。另外，數(shù)字信號處理器處理的信號大部分是無頭無尾的連續(xù)量，而且是實(shí)時的(on-time)，故其取樣、運(yùn)算過程應(yīng)盡可能短，以免影響信號的連續(xù)性。這也是DSP處理速度要求很高的原因所在。這一點(diǎn)和CPU(MPU的一種)處理的靜止信號(off—line)不同。舉個例子說，對復(fù)數(shù)FIR濾波器進(jìn)行計(jì)算，工作在300MHz的SCl40為2μs，而1000MHz的Pentium4需要6μs。

隨著物聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，必將出現(xiàn)DSP和MPU融合的一種新產(chǎn)品。這個產(chǎn)品，負(fù)責(zé)把各種傳感信息進(jìn)行收集，進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，得到處理結(jié)果。然后進(jìn)行分門別類的數(shù)據(jù)庫管理，進(jìn)行有指向性的傳輸。有了這個DSP和MPU融合的高速運(yùn)算平臺，物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)果一定是效率更高，成本耕地，發(fā)展更快，更好的為社會服務(wù)。