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【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(hào)處理技術(shù)；另一種是當(dāng)做看得見(jiàn)、摸得著的實(shí)體去看，即集成化的單片數(shù)字信號(hào)處理器。DSP技術(shù)是利用各類專用的設(shè)備，如計(jì)算器，經(jīng)過(guò)一定的運(yùn)算后對(duì)采集信號(hào)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(chǎng)合。本篇論文將對(duì)DSP的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)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(lái)發(fā)展的展望。

【關(guān)鍵詞】DSP；應(yīng)用情況；未來(lái)展望

1、引言

在20世紀(jì)60年代，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)尚處于嬰兒時(shí)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(jì)算機(jī)的與時(shí)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(wàn)戶。之后突飛猛進(jìn)，與時(shí)俱進(jìn)。歷時(shí)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(gè)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(huì)的發(fā)展，市場(chǎng)需求逐漸擴(kuò)大，實(shí)現(xiàn)難度漸漸提升，編程的規(guī)模也變得越來(lái)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(jì)算機(jī)運(yùn)行相同的大型游戲，先進(jìn)的計(jì)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(chǔ)空間被分開，代碼或數(shù)據(jù)的編號(hào)被分開。這樣一來(lái)，相同的時(shí)間內(nèi)處理的程序和數(shù)據(jù)量大大增加。之后經(jīng)過(guò)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(dú)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(wèn)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(shí)地得到處理，新一輪計(jì)算的結(jié)果就會(huì)覆蓋舊的。DSP的控制器單獨(dú)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(huì)受干擾，也不會(huì)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(lái)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(jí)往往是相輔相成的。硬件乘法器有一個(gè)與之配套的指令，它可以在最短的時(shí)間內(nèi)運(yùn)算并將結(jié)果存儲(chǔ)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(diǎn)

DSP技術(shù)有其強(qiáng)大的優(yōu)點(diǎn)，也正因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn)才會(huì)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(jì)算速度；（2）DSP技術(shù)能根據(jù)情況自行將干擾的信號(hào)濾除，保留需要的信號(hào)；（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(méi)有做到占盡信號(hào)處理器的全部江山。它依然存在著或多或少的缺點(diǎn)，以致其在某些場(chǎng)合，其他的信號(hào)處理器更加適合：（1）在處理間斷的信號(hào)時(shí)，它不能進(jìn)行將之轉(zhuǎn)換為連續(xù)的信號(hào)；（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(hào)，不滿足的信號(hào)無(wú)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(lái)，DSP的功能愈發(fā)強(qiáng)大，相應(yīng)的需求量也水漲船高，市場(chǎng)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(lái)越低，故性價(jià)比日益提高，這些都是量產(chǎn)的前提條件。DSP在通信、自動(dòng)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(cè)出目標(biāo)的概率，降低沒(méi)有目標(biāo)卻誤報(bào)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(tái)上具有多功能，能夠具體的定位目標(biāo)并分析、實(shí)時(shí)計(jì)算其各類參數(shù)，并對(duì)其威脅程度定級(jí)，以便決定該如何做出應(yīng)對(duì)策略，并將目標(biāo)的信息傳輸給上級(jí)。由此可以總結(jié)出現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)的兩個(gè)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(hào)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(duì)應(yīng)功能。也就是說(shuō)，DSP才是實(shí)現(xiàn)功能的關(guān)鍵所在，而計(jì)算機(jī)僅僅用來(lái)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(shuō)提供一個(gè)人機(jī)交互的界面，并不參與信號(hào)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(gè)部分，兩個(gè)級(jí)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?yàn)樗麄冎恍枰紤]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(jiàn)，DSP在雷達(dá)信號(hào)處理器設(shè)計(jì)中具有很大的適用性，且可以長(zhǎng)期運(yùn)行，與時(shí)俱進(jìn)。它不僅增強(qiáng)了信號(hào)處理的速度，提高了信號(hào)處理的準(zhǔn)確性，而且適用于各類不同的場(chǎng)合，與別的軟件配合進(jìn)行更高級(jí)的運(yùn)算，滿足更加復(fù)雜的要求。

5. 結(jié)語(yǔ)

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(huì)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(duì)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(shì)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(huì)擁有美好的前景。

就目前形勢(shì)來(lái)看，DSP的市場(chǎng)將會(huì)越來(lái)越大，與之而來(lái)的便是更加激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。目前國(guó)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(guó)外大廠所壟斷，凡是在這方面的需求全要由國(guó)外公司來(lái)滿足。除了進(jìn)一步發(fā)揚(yáng)我國(guó)在DSP應(yīng)用上的優(yōu)勢(shì)以外，應(yīng)當(dāng)有更多的人才投身到國(guó)內(nèi)DSP芯片制作的潮流中，為我國(guó)在此方面的崛起盡一份力，才能進(jìn)一步提高我國(guó)公司的國(guó)際地位。

參考文獻(xiàn)：

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