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1、0 / 6 单位代码 11906 单位名称 青岛大学 DSP技术论文论文题目：DSP 发展趋势作者：黄山专业：信号与信息处理学号：2012020338学院：自动化工程学院中 国 青岛2012 年 11月引言 九十年代以来，数字信号处理器（DSP-Digital Signal Processor）已经成为世界半导体产业的又一个热点。DSP是将模拟信号变换为数字信号，并进行高速处理的专用处理器。最初DSP是为调制解调器和语音处理而开发的，后来，由于多媒体信息技术的全面推广，DSP作为声音和图像编码/解码器及磁盘控制器等专用处理器而日益发展起来。从全球DSP市场传来的消息表明，1998年DSP技术的
2、发展趋势与1997年非常类似：采用DSP的应用领域愈来愈多，与传统的微处理器产品相比，它能提供更好的性能价格比，不断涌现的应用领域为DSP技术发展提供了大展身手的广阔天地。对于DSP制造厂家来说，新的应用往往意味着巨大的商机。目前正在形成的一些热点市场包括数字相机、医疗成像、通信、传感器、电机控制、数字化家电等等。然而这些还仅仅是冰山一角而已。人们每天都在提出新的想法，开拓新的应用。可以这样说，目前限制DSP技术应用的不完全是技术因素，更主要的是人们的创造力和想象力。据Forward Concepts市场研究公司统计，尽管1997年DSP的价格下跌了17%，但是DSP总产量却增长了52%。预计
3、今年全球DSP市场的总增长率将达到30%，而今后5年的平均年增长率将接近36%。总的来说，DSP企业正迎来一个很有希望的年景，专家认为其增长幅度甚至有可能超过其他半导体产业增长指数的总和。DSP技术突破传统的专业领域的局限而全面进入主流市场，这是其发展史上的重要里程碑。这与微处理器的发展十分相似，DSP市场正经历着510年前微处理器市场类似的发展阶段DSP技术的发展历程 DSP发展历程大致分为四个阶段：第一阶段是70年代理论先行，第二阶段是80年代产品普及，第三阶段是90年代突飞猛进，第四阶段是21 世纪再创辉煌。 在DSP出现之前数字信号处理只能依靠MPU（微处理器）来完成。但MPU较低的处
4、理速度无法满足高速实时的要求。因此，70年代有人提出了DSP的理论和算法基础。而DSP仅仅停留在教科书上，即便是研制出来的DSP系统也是由分立组件组成的，其应用领域仅局限于军事、航空航大部门。 随着大规模集成电路技术的发展，1982年世界上诞生了首枚DSP芯片。这种DSP器件采用微米工艺NMOS技术制作，虽功耗和尺寸稍大，但运算速度却比MPU快了几十倍，尤其在语音合成和编码解码器中得到了广泛应用。DSP芯片的问世标志着DSP应用系统由大型系统向小型化迈进了一大步。随着CMOS技术的进步与发展，第二代基于CMOS工艺的DSP芯片应运而生，其存储容量和运算速度成倍提高，成为语音处理、图像硬件处理技
5、术的基础。80年代后期，第三代DSP芯片问世，运算速度进一步提高，其应用于范围逐步扩大到通信、计算机领域。90年代DSP发展最快，相继出现了第四代和第五代DSP器件。现在的DSP属于第五代产品，它与第四代相比，系统集成度更高，将DSP芯核及外围组件综合集成在单一芯片上。这种集成度极高的DSP芯片不仅在通信、计算机领域大显身手，而且逐渐渗透到人们日常消费领域，前景十分可观。DSP技术在各领域的创新应用通信领域的应用 近年来，随着通信技术的飞速发展，DSP已经成为信号与信息处理领域里一门十分重要的新兴学科，它代表着当今无线系统的主流发展方向。现在，通信领域中许多产品都与DSP密切联系，例如，Mod
6、em、数据加密、扩频通信、可视电话等。而寻找DSP芯片来实现算法最开始的目标是在可以接受的时间内对算法做仿真，随后是将波形存储起来，然后再加以处理。图1所示，给出了一个典型的DSP应用系统。数字蜂窝电话是DSP最为重要的应用领域。因DSP具有强大的计算能力，使得移动通信的蜂窝电话重新崛起，并创造了一批诸如GSM、CDMA等全数字蜂窝电话网。由于采用DSP 技术，蜂窝电话的更新换代变得更为容易，只需在统一的硬件平台基础上，通过软件的不断升级生产各式各样的新款手机。仪器仪表领域的应用 DSP已经涉足测量仪表和测试仪器行业，而且大有取代高档单片机的趋势。使用DSP开发测量仪表和测试仪器可将产品提升到
7、一个崭新的水平。新款DSP丰富的片内资源可以大大简化仪器仪表的硬件电路，实现仪器仪表的SOC（System On Chip,即片上系统）设计。 仪器仪表的测量精度和速度是一项重要的指标，使用DSP芯片开发产品可使这两项指标大大提高。以TMS320F2810为例，其高效的32位CPU内核、优异的12位A/D转换器、丰富的片内存储器以及灵活的指令系统为我们开发快速、高精度仪器搭建了广阔的平台。 目前DSP正处于一个高速发展的时期，仪器仪表是DSP的一个重要应用领域，相信DSP的应用会推进仪器仪表的技术革新。PC领域中的应用 可编程多媒体DSP是PC领域的主流产品。以XDSL Modem为代表的高速
8、通信技术与MPEG图像技术相结合，使得高品位的音频和视频形式的计算机数据有可能实现实时交换。预计在今后的PC机中，一个DSP即可完成全部所需的多媒体的处理功能。全新数码助听器中的应用 由于传统助听器线路功能的局限性，无法满足大部分听障患者的要求，这个使命理所当然的留给了全数码助听器。在国外，助听器的技术正由传统的电子放大电路逐步被DSP所取代。DSP具有强大的处理功能，能让听障患者听到更清晰的、想要听到的声音，去除患者不想听到的声音，从而使现代的助听器技术产生一个质的飞跃。数字信号处理是全数码助听器的核心部分。它为调整输入/输出特性和系统的频率响应特性提供很强的灵活性 。图形图像技术领域的应用
9、 DVD里应用的活动图像压缩解压缩用MPEG2编码译码器，同时也广泛地应用于视频点播VOD、高品位有线电视和卫星广播等诸多领域。在这些领域里，应用的DSP应该具备更高的处理速度和功能。而且，活动图像压缩解压技术也日新月异，例如，DCT变换域编码很难提高压缩比与重构图像质量，于是出现了对以视觉感知特性为指导的小波分析图像压缩方法。新的算法出现，要求相应的高性能DSP。最近，日本各大学和高技术企业对于开发虚拟现实VR系统，投入相当力量，利用现代计算机图像学CG生成3维图形，迫切需要多个DSP并行处理系统。其中，系统里的结点DSP单元，要求采用与并行处理相适应的体系结构。汽车电子系统及其他应用领域
10、汽车电子系统日益兴旺发达起来，诸如装设红外线和毫米波雷达，将需用DSP进行分析。如今，汽车愈来愈多，防冲撞系统已成为研究热点。而且，利用摄像机拍摄的图像数据需要经过DSP处理，才能在驾驶系统里显示出来，供驾驶人员参考。应用DSP的领域可以说是不胜枚举，电视会议系统里，也大量应用DSP器件。视听机器里也都应用DSP。随着科学技术的发展，将会出现许许多多的DSP新应用领域。DSP发展前景： 目前，DSP市场正处于高速成长阶段，在数字化、个人化和网络化的推动下，2009年世界DSP市场营业额已超过800亿美元，预计未来的年增长率高达40%，在全球DSP市场中，仅就美国而言，据估计，美国有超过1亿辆汽
11、车、几千万台个人通信装置、每个家庭中就有520个联网的家用电器以及数以百万计的工厂使用DSP系统。中国已成为DSP芯片的最大市场，数码相机、IP电话和手持电子设备的热销带来了对DSP芯片的巨大需求。尽管DSP市场日趋成熟，但仍有成长空间。互联网和设备个性化是当前信息社会的特征。互联网是PC时代全球经济新的增长点，由于PC市场仍未饱和，市场潜力巨大，也是DSP潜在的应用领域。而手机、PDA、MP3播放器以及手提电脑等则是设备个性化的典型代表，这些设备的发展水平取决于DSP的发展。新的形势下，DSP面临的要求是处理速度更高，功能更多更全，功耗更低，存储器用量更少。DSP的技术发展将会有以下一些走势
12、：（1）系统级集成DSP是潮流。小DSP芯片尺寸始终是DSP的技术发展方向。当前的DSP尺寸小、功耗低、性能高。各DSP厂商纷纷采用新工艺，改进DSP芯核，并将几个DSP芯核、MPU芯核、专用处理单元、外围电路单元、存储单元统统集成在一个芯片上，成为DSP系统级集成电路。（2）追求更高的运算速度和进一步降低功耗和几何尺寸4。由于电子设备的个人化和客户化趋势，DSP必须追求更高更快的运算速度，才能跟上电子设备的更新步伐。同时由于DSP的应用范围已扩大到人们工作生活的各个领域，特别是便携式手持产品对于低功耗和尺寸的要求很高，所以DSP有待于进一步降低功耗。按照CMOS的发展趋势，依靠新工艺改进芯片
13、结构，DSP运算速度的提高和功耗尺寸的降低是完全可能的。 （3）DSP的内核结构进一步改善5。DSP的结构主要是针对应用，并根据应用优化DSP设计以极大改进产品的性能。多通道结构和单指令多重数据（SIMD）、超长指令字结构（VLIM）、超标量结构、超流水结构、多处理、多线程及可并行扩展的超级哈佛结构(SHARC)在新的高性能处理器中将占据主导地位。（4）DSP嵌入式系统5。DSP嵌入式系统是 DSP系统嵌入到应用电子系统中的一种通用系统4 。这种系统既具有DSP器件在数据处理方面的优势，又具有应用目标所需要的技术特征。在许多嵌入式应用领域，既需要在数据处理方面具有独特优势的DSP，也需要在智能
14、控制方面技高一筹的微处理器(MCU)。因此，将DSP与MCU融合在一起的双核平台，将成为DSP技术发展的一种新潮流。结束语 目前DSP技术的应可以说是日新月异，它的应用领域就像一个是个大金矿，还远没有探测完。当前对数字信号处理问题的关心仍然是产业界流行的趋势。每天，我们翻开一本新的杂志，都会有关于DSP技术最新发展的报道，数字化的到来对我们既是机遇也是挑战。相信DSP技术的发展和应用将对我们的工作和生活以及观念产生更大的影响，值得为之奋斗。参考文献1 彭启琮,李玉柏,管庆.DSP技术的发展与应用M. 高等教育出版社,2007.2 张雄伟,陈亮,徐光辉.DSP芯片的原理与开发应用J,北京, 电子工业出版社, 2003.2.3 申敏.DSP原理及其在移动通信中的应用M.人民邮电出版社,1999.4 张至德.单片信号处理器及其应用J.电子工程信息,1987,(7).5 许伟.DSP应用的结构和发展方向J.电子技术应用,1999.