張云帆 張云帆

【摘要】DSP現(xiàn)在通常有兩種解讀方式，一種是作為一種技術(shù)去理解，則是數(shù)字信號處理技術(shù)；另一種是當(dāng)做看得見、摸得著的實體去看，即集成化的單片數(shù)字信號處理器。DSP技術(shù)是利用各類專用的設(shè)備，如計算器，經(jīng)過一定的運(yùn)算后對采集信號并進(jìn)行各種加工處理，以提取信息進(jìn)行處理，便于應(yīng)用于各類場合。本篇論文將對DSP的結(jié)構(gòu)和特點進(jìn)行簡單的介紹，并淺析DSP技術(shù)在當(dāng)今背景下的應(yīng)用與未來發(fā)展的展望。

【關(guān)鍵詞】DSP；應(yīng)用情況；未來展望

1、引言

在20世紀(jì)60年代，數(shù)字信號處理技術(shù)尚處于嬰兒時期，剛剛出現(xiàn)在少數(shù)開發(fā)者的視線中。60年代中期以后，出現(xiàn)了FFT算法，集成電路由小規(guī)模發(fā)展到中規(guī)模，再到大規(guī)模，大大促進(jìn)了DSP器件的完善。隨著計算機(jī)的與時俱進(jìn)，信息技術(shù)日新月異，DSP器件也隨之不斷更新?lián)Q代。80年代，產(chǎn)品開始普及到千家萬戶。之后突飛猛進(jìn)，與時俱進(jìn)。歷時近60年的光輝歲月，如今的DSP已經(jīng)融入到我們的生活中的各個方面，逐漸成為我們生活中不可或缺的一部分。

2、DSP芯片的結(jié)構(gòu)

2.1 哈佛結(jié)構(gòu)

隨著社會的發(fā)展，市場需求逐漸擴(kuò)大，實現(xiàn)難度漸漸提升，編程的規(guī)模也變得越來越大，故DSP芯片需要較大的運(yùn)算量和較高的運(yùn)算速度。大家可以類比不同的計算機(jī)運(yùn)行相同的大型游戲，先進(jìn)的計算機(jī)不卡，就是運(yùn)算速度提高了。采用了哈佛結(jié)構(gòu)后，代碼和數(shù)據(jù)的存儲空間被分開，代碼或數(shù)據(jù)的編號被分開。這樣一來，相同的時間內(nèi)處理的程序和數(shù)據(jù)量大大增加。之后經(jīng)過歷代開發(fā)者的不懈努力，又誕生了改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，與前幾代相比運(yùn)算速度進(jìn)一步提高。

2.2 獨立的傳輸總線及控制器

處理器的速度雖然在不斷提高，但還需與數(shù)據(jù)訪問和傳輸?shù)乃俣认嗯浜?。否則，處理器完成處理后，如果信息不能及時地得到處理，新一輪計算的結(jié)果就會覆蓋舊的。DSP的控制器單獨設(shè)置了信息運(yùn)輸?shù)目偩€，就像是享受“特殊待遇”一樣，因此它的信息運(yùn)輸速度更快，不會受干擾，也不會干擾別人。

2.3 MAC指令和硬件乘法器

DSP芯片配有硬件乘法器，也就是專門用來算乘法的硬件，使之與普通的處理器相比能以更快的速度完成乘法運(yùn)算。當(dāng)然，硬件與軟件的升級往往是相輔相成的。硬件乘法器有一個與之配套的指令，它可以在最短的時間內(nèi)運(yùn)算并將結(jié)果存儲在相應(yīng)的位置。兩者結(jié)合才能最快執(zhí)行完乘法運(yùn)算的代碼。

3、DSP技術(shù)的優(yōu)缺點

DSP技術(shù)有其強(qiáng)大的優(yōu)點，也正因為這些優(yōu)點才會被大眾認(rèn)可并得到廣泛應(yīng)用：（1）強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，高速的計算速度；（2）DSP技術(shù)能根據(jù)情況自行將干擾的信號濾除，保留需要的信號；（3）DSP具備較強(qiáng)的品質(zhì)和卓越的抗干擾性，能承受一定程度的惡劣環(huán)境，保證DSP系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

盡管如此，DSP也沒有做到占盡信號處理器的全部江山。它依然存在著或多或少的缺點，以致其在某些場合，其他的信號處理器更加適合：（1）在處理間斷的信號時，它不能進(jìn)行將之轉(zhuǎn)換為連續(xù)的信號；（2）數(shù)字系統(tǒng)的可靠性與其他設(shè)備相比稍顯遜色；（3）DSP只能采樣滿足一定頻率條件的信號，不滿足的信號無法采集，自然更不能處理。

4、DSP技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

近年來，DSP的功能愈發(fā)強(qiáng)大，相應(yīng)的需求量也水漲船高，市場上甚至出現(xiàn)了供不應(yīng)求的情況。另外，DSP芯片的成本越來越低，故性價比日益提高，這些都是量產(chǎn)的前提條件。DSP在通信、自動控制、軍事、醫(yī)療、圖像視頻處理等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)在以DSP在雷達(dá)領(lǐng)域的應(yīng)用為例：

現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)愈發(fā)強(qiáng)大，要求也在逐年遞增。一方面要求雷達(dá)在存在巨大干擾的環(huán)境下提高檢測出目標(biāo)的概率，降低沒有目標(biāo)卻誤報發(fā)現(xiàn)了目標(biāo)的概率；另一方面要求雷達(dá)在相同的平臺上具有多功能，能夠具體的定位目標(biāo)并分析、實時計算其各類參數(shù)，并對其威脅程度定級，以便決定該如何做出應(yīng)對策略，并將目標(biāo)的信息傳輸給上級。由此可以總結(jié)出現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)的兩個標(biāo)準(zhǔn)，高適應(yīng)性和多功能。

我們前面提到，軟硬件是相輔相成的關(guān)系。系統(tǒng)的好壞如短板效應(yīng)一般，取決于兩者中差的一方。故要想提高系統(tǒng)性能，除了良好的硬件以外，還需要有與之配套的軟件。雷達(dá)信號處理系統(tǒng)軟件的核心是基于DSP的專門的軟件，它主要負(fù)責(zé)執(zhí)行提前設(shè)定的程序，完成對應(yīng)功能。也就是說，DSP才是實現(xiàn)功能的關(guān)鍵所在，而計算機(jī)僅僅用來讓相關(guān)人員進(jìn)行監(jiān)視以了解系統(tǒng)運(yùn)行的情況，也就是說提供一個人機(jī)交互的界面，并不參與信號的采集與運(yùn)算。此外，這種軟件系統(tǒng)被細(xì)分為底層軟件和頂層軟件兩個部分，兩個級別的軟件各司其職。這么做有效減少了軟件開發(fā)人員的工作量，因為他們只需要考慮自己所需要負(fù)責(zé)的開發(fā)內(nèi)容，大大提高了開發(fā)代碼的效率。

此外，DSP具有多功能性，還可以完成更多復(fù)雜的任務(wù)。由此可見，DSP在雷達(dá)信號處理器設(shè)計中具有很大的適用性，且可以長期運(yùn)行，與時俱進(jìn)。它不僅增強(qiáng)了信號處理的速度，提高了信號處理的準(zhǔn)確性，而且適用于各類不同的場合，與別的軟件配合進(jìn)行更高級的運(yùn)算，滿足更加復(fù)雜的要求。

5. 結(jié)語

DSP的功能愈發(fā)強(qiáng)大，應(yīng)用的范圍更是不可估量。在日新月異的環(huán)境下，DSP面臨的要求是更快的運(yùn)算速度，更全面完善的功能，耗能更低更加環(huán)保等。由此，DSP的技術(shù)可能會朝著以下的方向發(fā)展：DSP尺寸縮小，系統(tǒng)集成度繼續(xù)提高；內(nèi)核結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改善；提高運(yùn)算速度，降低功耗以減少對環(huán)境的污染與資源的浪費(fèi)。甚至還有人提出了一種新的系統(tǒng)：DSP嵌入式系統(tǒng)，它將DSP器件在數(shù)據(jù)處理方面的優(yōu)勢與應(yīng)用目標(biāo)所需要的技術(shù)特征相結(jié)合，雙劍合璧，也會擁有美好的前景。

就目前形勢來看，DSP的市場將會越來越大，與之而來的便是更加激烈的市場競爭。目前國內(nèi)得公司主要側(cè)重DSP芯片在各領(lǐng)域的應(yīng)用，在DSP芯片的工藝和制造上卻很少涉足。現(xiàn)在在這一方面為國外大廠所壟斷，凡是在這方面的需求全要由國外公司來滿足。除了進(jìn)一步發(fā)揚(yáng)我國在DSP應(yīng)用上的優(yōu)勢以外，應(yīng)當(dāng)有更多的人才投身到國內(nèi)DSP芯片制作的潮流中，為我國在此方面的崛起盡一份力，才能進(jìn)一步提高我國公司的國際地位。

參考文獻(xiàn)：

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