晏菁

摘 要：DSP技術(shù)的原理在于，先將現(xiàn)實(shí)世界的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再利用一定的數(shù)學(xué)方法處理該信號(hào)，最終得到需要的結(jié)果。本文首先分析了DSP技術(shù)的一些優(yōu)點(diǎn)與不足之處，在此基礎(chǔ)上分析了其主要的兩大發(fā)展領(lǐng)域，文章的重點(diǎn)在于DSP技術(shù)在不同領(lǐng)域的具體應(yīng)用，包括在儀器儀表領(lǐng)域的具體應(yīng)用、在語(yǔ)音處理領(lǐng)域的應(yīng)用以及在多媒體方面的應(yīng)用等。

關(guān)鍵詞：DSP技術(shù)；應(yīng)用；多媒體

中圖分類號(hào)：TP368.1

DSP即數(shù)字信號(hào)處理器，其實(shí)質(zhì)上是一種專用的處理器，主要用于將模擬信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的裝換，變換成數(shù)字信號(hào)，之后再對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的高速實(shí)時(shí)處理。其工作原理如下：首先將現(xiàn)實(shí)世界的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，其次利用一定的數(shù)學(xué)方法處理該信號(hào)，最終得到需要的結(jié)果。其主要特點(diǎn)[1]包括：高速、靈活、可編程以及低功耗等，正是由于這些原因使得其被廣泛的應(yīng)用于信號(hào)處理、儀器儀表以及測(cè)量處理等領(lǐng)域。同時(shí)，隨著科技的不斷發(fā)展，DSP的成本也在不斷的降低，其運(yùn)用領(lǐng)域?qū)?huì)更加廣泛。

1 DSP技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)與不足

DSP技術(shù)有著其獨(dú)特的兩大特色，即強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力以及高運(yùn)行速度，除此之外，其主要的優(yōu)點(diǎn)在于：（1）DSP芯片能夠在各種比較苛刻環(huán)境下進(jìn)行運(yùn)用，這主要是因?yàn)槠渚邆漭^高的品質(zhì)和抗干擾的性能，進(jìn)而保證整個(gè)系統(tǒng)能夠正常的可靠的運(yùn)行；（2）DSP技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)模擬處理不能實(shí)現(xiàn)的一些功能，比如：能夠?qū)崿F(xiàn)線性相位、進(jìn)行多抽樣的處理以及共享同一個(gè)處理器等；（3）DSP技術(shù)能夠自動(dòng)地調(diào)整處理器的相關(guān)系數(shù)而實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)濾波等；

隨著人們對(duì)其的要求越來(lái)越高，其不足之處也被逐漸放大，比如：（1）在對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理時(shí)，處理器不能實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)模的轉(zhuǎn)換；（2）由于受到采樣頻率的限制，導(dǎo)致其處理頻率的范圍也受到了一定的限制；（3）數(shù)字系統(tǒng)的可靠性不如無(wú)源設(shè)備[2]等。這些不足之處都是需要我們通過(guò)不斷的研究去解決的。

2 DSP技術(shù)發(fā)展的兩大領(lǐng)域

就現(xiàn)階段DSP技術(shù)發(fā)展的領(lǐng)域而言，可將其歸結(jié)為兩個(gè)方面，分別是：（1）在數(shù)字信號(hào)處理的理論和方法方面的發(fā)展，其中的數(shù)字信號(hào)處理涉及到的范圍很廣，包括：數(shù)學(xué)領(lǐng)域、隨機(jī)過(guò)程以及數(shù)值分析等，這些都可以被歸結(jié)為數(shù)字信號(hào)處理的基本工具，值得關(guān)注的是數(shù)字信號(hào)處理已經(jīng)將一些十分經(jīng)典的理論體系作為了理論基礎(chǔ)，使其自身形成了一系列的新興學(xué)科。（2）在算法方面，數(shù)字信號(hào)處理主要研究的是如何在運(yùn)算量和存儲(chǔ)器使用量最小時(shí)也能完成指定的任務(wù)，隨著DSP處理器性能的不斷提高，在體積、功耗以及成本上的下降，使得其已經(jīng)能夠滿足低成本便攜式電池供電應(yīng)用系統(tǒng)的要求。

DSP技術(shù)在上述兩個(gè)大領(lǐng)域的發(fā)展是互相促進(jìn)的，如果沒(méi)有對(duì)理論和算法進(jìn)行深層次的研究，也就不能推動(dòng)其在實(shí)際工作中的應(yīng)用，隨著人們對(duì)應(yīng)用不斷的提出要求，也就在一定程度上促進(jìn)了理論的發(fā)展。

3 在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用

3.1 在儀器儀表領(lǐng)域的具體應(yīng)用

隨著DSP技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)如今其已經(jīng)被應(yīng)用到了測(cè)量?jī)x表[3]和測(cè)試儀器行業(yè)，并且有取代高檔單片機(jī)的走勢(shì)。之所以將DSP技術(shù)用于開(kāi)發(fā)新型的測(cè)量?jī)x表和測(cè)試儀器，主要是考慮到DSP技術(shù)的引入，能夠在很大程度上簡(jiǎn)化儀器儀表的硬件電路，進(jìn)而最終實(shí)現(xiàn)儀器儀表的片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)，同時(shí)DSP芯片能夠在很大程度上提高儀器儀表的測(cè)量精度和速度?，F(xiàn)階段的DSP技術(shù)正處于高速發(fā)展時(shí)期，DSP技術(shù)的引入能夠在一定程度上推進(jìn)儀器儀表的技術(shù)革新。以下就該技術(shù)在線陣CCD測(cè)量系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析：

就CCD測(cè)量系統(tǒng)的工作進(jìn)程而言，其一般分為3步，首先是利用CCD自身攜帶的傳感器進(jìn)行光積分，之后是對(duì)CCD輸出的電信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作，最后利用DSP系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字信號(hào)的相關(guān)處理。

利用DSP技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的處理，對(duì)于每組的數(shù)據(jù)而言，數(shù)據(jù)的采集以及數(shù)據(jù)的處理工作都屬于流水線方式。結(jié)合AD采樣技術(shù)能夠充分的發(fā)揮DSP處理器片內(nèi)存儲(chǔ)器容量大、快速靈活運(yùn)算能力的特點(diǎn)，使用DSP片內(nèi)雙數(shù)據(jù)緩沖區(qū)交替對(duì)CCD進(jìn)行信號(hào)采集和數(shù)據(jù)處理；在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，DSP以中斷方式讀取AD采樣結(jié)果。

3.2 在語(yǔ)音處理領(lǐng)域的應(yīng)用

在對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理時(shí)，常需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行增強(qiáng)，該技術(shù)是語(yǔ)音信號(hào)處理中的一項(xiàng)十分關(guān)鍵的技術(shù)，最主要的目的在于提取出純凈的語(yǔ)音。比如當(dāng)語(yǔ)音處理系統(tǒng)是在較強(qiáng)噪聲下工作時(shí)，其內(nèi)部的DSP芯片相當(dāng)于是一個(gè)微處理器，能夠完成語(yǔ)音增強(qiáng)算法的實(shí)現(xiàn)并控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。值得關(guān)注的一點(diǎn)是，利用DSP技術(shù)能夠在中斷服務(wù)子程序內(nèi)讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)這些數(shù)據(jù)的語(yǔ)音增強(qiáng)，也能將增強(qiáng)后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或傳輸。

3.3 在通信領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著科技的不斷發(fā)展，通信技術(shù)得到了十分迅速的發(fā)展，現(xiàn)階段的DSP技術(shù)已經(jīng)被看作是信號(hào)與信息處理領(lǐng)域的一門(mén)新興學(xué)科。現(xiàn)如今，通信領(lǐng)域中的大部分產(chǎn)品與DSP都存在一定的聯(lián)系，包括：對(duì)數(shù)據(jù)的加密操作、擴(kuò)頻通信以及電話的可視功能等。最初構(gòu)想的通信的DSP應(yīng)用系統(tǒng)，其目標(biāo)也就是在一定的間內(nèi)對(duì)算法進(jìn)行一定的仿真，將波形存儲(chǔ)起來(lái)，最后對(duì)這些被存儲(chǔ)起來(lái)的波形進(jìn)行一定的處理，實(shí)現(xiàn)通信功能。就DSP技術(shù)在通信方面的具體應(yīng)用而言，數(shù)字蜂窩電話是其最為重要的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。隨著DSP技術(shù)的引入，現(xiàn)如今對(duì)蜂窩電話的更新?lián)Q代顯得尤為簡(jiǎn)單，具體的過(guò)程只是在統(tǒng)一的硬件平臺(tái)基礎(chǔ)上，利用軟件自身的不斷升級(jí)，生產(chǎn)出各種各樣的新款手機(jī)。

3.4 在多媒體領(lǐng)域的應(yīng)用

就多媒體的內(nèi)涵而言，其主要包括如下幾個(gè)方面，即文字、語(yǔ)言、圖像、圖形和數(shù)據(jù)等。多媒體攜帶的信息大部分屬于視頻和音頻數(shù)據(jù)，如果對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)則需要很大的存儲(chǔ)空間，所以需要采用一定的技術(shù)手段對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)膲嚎s，以便節(jié)省儲(chǔ)存空間。在這樣的背景下，DSP技術(shù)的引入實(shí)現(xiàn)了對(duì)語(yǔ)音的編碼、圖像的壓縮和還原等功能，并且還能夠在一定程度上提高通信線路的傳輸效率?，F(xiàn)如今移動(dòng)通信中的語(yǔ)音壓縮和調(diào)制解調(diào)器也大量采用DSP。

上述內(nèi)容只是簡(jiǎn)單的說(shuō)明了DSP技術(shù)在一些領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用，由于DSP技術(shù)的日新月異，其應(yīng)用的領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)展，在不久的將來(lái)，DSP技術(shù)將會(huì)被廣泛應(yīng)用到人們的生活中。

4 DSP技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著DSP技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，其主要的發(fā)展趨勢(shì)可以歸結(jié)如下：

（1）實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集成，也就是將以往的多個(gè)DSP芯核、MPU芯核或者存儲(chǔ)單元等，集成在同一個(gè)芯片上，實(shí)現(xiàn)集成電路；（2）對(duì)DSP的內(nèi)核結(jié)構(gòu)進(jìn)行完善，以便能夠?qū)崿F(xiàn)單指令多重?cái)?shù)據(jù)、超流水結(jié)構(gòu)以及多處理等功能；（3）提高運(yùn)算速度和縮減功耗和相應(yīng)的幾何結(jié)構(gòu)尺寸；（4）就未來(lái)而言，主流應(yīng)該是定點(diǎn)DSP，與浮點(diǎn)DSP相比較而言，定點(diǎn)DSP器件需要的成本較低，并且其對(duì)于存儲(chǔ)器的要求也較低，實(shí)際工作中耗能較少。（5）如果能夠?qū)崿F(xiàn)與可編程器件的結(jié)合就更好了，以便實(shí)現(xiàn)高速實(shí)時(shí)處理功能，用于滿足無(wú)線通信、多媒體等領(lǐng)域多功能和高性能的要求。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，也隨著人們生活水平的日益提高，人們對(duì)于生活的需求也在不斷的增長(zhǎng)。現(xiàn)階段，DSP技術(shù)已經(jīng)被越來(lái)越多的應(yīng)用到日常生活中，其發(fā)展日新月異，它的應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷的擴(kuò)展。市場(chǎng)的需求促進(jìn)了技術(shù)的迅速發(fā)展，正是由于DSP技術(shù)的存在，才有了越來(lái)越多的新產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)：

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作者單位：安徽師范大學(xué)物電學(xué)院，安徽蕪湖 241000