數(shù)字信號(hào)處理dsp的應(yīng)用

數(shù)字信號(hào)處理dsp的應(yīng)用

1高速、可實(shí)現(xiàn)充電和通信的發(fā)展自數(shù)字信號(hào)處理器（hdd）出版以來(lái)，它已在圖像、圖像、語(yǔ)言處理、通用于西處理、測(cè)量分析、通信等領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。隨著技術(shù)成本的降低,控制界已對(duì)此產(chǎn)生濃厚興趣,已在不少場(chǎng)合等到成功應(yīng)用。2dsp芯片的發(fā)展歷程DSP的發(fā)展大致分為三個(gè)階段:在數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)發(fā)展的初期(二十世紀(jì)50-60年代),人們只能在微處理器上完成數(shù)字信號(hào)的處理。直到70年代,有人才提出了DSP的理論和算法基礎(chǔ)。一般認(rèn)為,世界上第一個(gè)單片DSP芯片應(yīng)當(dāng)是1987年AMI公司發(fā)布的S281I。1979年美國(guó)Intel公司發(fā)布的商用可編程器件2920是DSP芯片的一個(gè)重要里程碑。這兩種芯片內(nèi)部都沒(méi)有現(xiàn)代DSP芯片所必須有的單周期乘法器。1980年,日本NEC公司推出的mPD7720是第一個(gè)具有硬件乘法器的商用DSP芯片,從而被認(rèn)為是第一塊單片DSP器件。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展,1982年美國(guó)德州儀器公司推出世界上第一代DSP芯片TMS32010及其系列產(chǎn)品,標(biāo)志了實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域的重大突破。TI公司不久相繼推出了第二代和第三代DSP芯片。90年代DSP發(fā)展最快。TI公司相繼推出第四代、第五代DSP芯片等。隨著CMOS技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展,日本的Hitachi公司在1982年推出第一個(gè)基于CMOS工藝的浮點(diǎn)DSP芯片,1983年日本Fujitsu公司推出的MB8764,其指令周期為120ns,且具有雙內(nèi)部總線,從而使處理吞吐量發(fā)生了一個(gè)大的飛躍。而第一個(gè)高性能浮點(diǎn)DSP芯片應(yīng)是AT&T公司于1984年推出的DSP32。與其他公司相比,Motorola公司在推出DSP芯片方面相對(duì)較晚。1986年,該公司推出了定點(diǎn)處理器MC56001。1990年推出了與IEEE浮點(diǎn)格式兼容的浮點(diǎn)DSP芯片MC96002。美國(guó)模擬器件公司(AD)在DSP芯片市場(chǎng)上也占有一定的份額,相繼推出了一系列具有自己特點(diǎn)的DSP芯片。自1980年以來(lái),DSP芯片得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,DSP芯片的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,并逐漸成為電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的決定因素。從運(yùn)算速度來(lái)看,MAC(一次乘法和一次加法)時(shí)間已經(jīng)從20世紀(jì)80年代初的400ns降低到10ns以下,處理能力提高了幾十倍。DSP芯片內(nèi)部關(guān)鍵的乘法器部件從1980年占模片區(qū)的40%左右下降到5%以下,片內(nèi)RAM數(shù)量增加一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。DSP芯片的引腳數(shù)量從1980年的最多64個(gè)增加到現(xiàn)在的200個(gè)以上,引腳數(shù)量的增加,意味著結(jié)構(gòu)靈活性的增加,如外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展和處理器間的通信等。3sd技術(shù)在所有領(lǐng)域的應(yīng)用3.1變送器和采用二次pt、ct的轉(zhuǎn)換計(jì)算機(jī)進(jìn)入電力系統(tǒng)調(diào)度后,引入了EMS/DMS/SCADA的概念,而電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和測(cè)量是SCADA的基礎(chǔ)部分。傳統(tǒng)的模擬量的采集和獲得,通過(guò)變送器將一次PT和CT的電氣量變?yōu)橹绷髁?在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換送給計(jì)算機(jī)。應(yīng)用了交流采用技術(shù)以后,經(jīng)過(guò)二次PT、CT的變換后,直接對(duì)每周波的多點(diǎn)采樣值采用DSP處理算法進(jìn)行計(jì)算,得到電壓和電流的有效值和相角,免去了變送器環(huán)節(jié)。這不僅使得分布布置的分布式RTU很快地發(fā)展起來(lái),而且還為變電站自動(dòng)化提供了功能綜合優(yōu)化的手段。3.2多機(jī)多任務(wù)操作變電站自動(dòng)化元件較多,模擬量、開(kāi)關(guān)量比較分散,要求的實(shí)時(shí)性也較高,DSP能快速采集、精確處理各種信息,尤其在并行處理上可實(shí)現(xiàn)多機(jī)多任務(wù)操作,實(shí)用十分靈活、方便,片內(nèi)諸多的接口為通訊及人機(jī)接口提供了容易的擴(kuò)展,由于接口的多樣化,使勵(lì)磁、調(diào)速器及繼電保護(hù)的掛網(wǎng)監(jiān)控庚容易。由于DSP集成度高,硬件設(shè)計(jì)方便,使設(shè)計(jì)起來(lái)更容易,而且增加了產(chǎn)品的可靠性,DSP在冗余設(shè)計(jì)上更容易,為水電站實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班,少人值守的發(fā)展方向,提供了可靠的新技術(shù)。3.3語(yǔ)音/視頻編解碼接入dsp多媒體包括文字、語(yǔ)言、圖形和數(shù)據(jù)等媒體。多媒體信息中絕大部分是視頻數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù),而數(shù)字化的音、視頻數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量是非常龐大的,只有采用先進(jìn)的壓縮編碼算法對(duì)其進(jìn)行壓縮,節(jié)省儲(chǔ)存空間,提高通信線路的傳輸效率,才能使高速的多媒體通信系統(tǒng)成為可能。多媒體通信要求多媒體網(wǎng)絡(luò)終端應(yīng)能快速處理信息,并具有較強(qiáng)的交互性。因此,DSP在語(yǔ)音編碼、圖像壓縮與還原的語(yǔ)音通信中得到了成功的應(yīng)用。如今的DSP基本能實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)大部分已形成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的語(yǔ)音編解碼算法與協(xié)議。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。有能力實(shí)現(xiàn)中、低速的移頻鍵控、相移鍵控的調(diào)制與解調(diào)等。3.4軟件無(wú)線電系統(tǒng)概述軟件無(wú)線電是一種新的無(wú)線通信技術(shù),是基于同、一硬件平臺(tái)上、安裝不同的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)多通信功能多頻段的無(wú)線電臺(tái),它可進(jìn)一步擴(kuò)展至有限領(lǐng)域。隨著DSP技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的成熟,特別是低功耗DSP芯片的出現(xiàn),、使軟件無(wú)線電的應(yīng)用研究成為熱點(diǎn)。軟件無(wú)線電具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通用、功能實(shí)現(xiàn)軟件化和互操作性好等一系列有優(yōu)點(diǎn)。其體系結(jié)構(gòu)有電源、天線、多帶射頻轉(zhuǎn)換器和A/D/A變換器與DSP組成。信號(hào)的數(shù)字化是實(shí)現(xiàn)軟件無(wú)線電的先決條件。關(guān)鍵步驟是以可編程能力強(qiáng)的DSP來(lái)代替專用的數(shù)字電路,使系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)與功能相對(duì)獨(dú)立。這樣就可基于一個(gè)相對(duì)通用的硬件平臺(tái),通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)不同的通信功能,并可對(duì)工作頻率、系統(tǒng)頻寬、調(diào)制方式和新品編碼等進(jìn)行編程控制,系統(tǒng)的靈活性大大加強(qiáng)了。3.5dsp用于機(jī)器人控制系統(tǒng)的應(yīng)用將成為主要的控制方式目前,由于人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)、傳感器技術(shù)及其它相關(guān)學(xué)科的長(zhǎng)足進(jìn)步,使得機(jī)器人的研究在高水平上進(jìn)行,同時(shí)也對(duì)機(jī)器人控制系統(tǒng)的性能提出了更高的要求。隨著機(jī)器人控制系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性、數(shù)據(jù)量和計(jì)算要求的不斷提高,采用高速、高性能的DSP將成為主要的控制方式。將DSP應(yīng)用于機(jī)器人的控制系統(tǒng),充分利用DSP實(shí)時(shí)運(yùn)算速度快的特點(diǎn),這是當(dāng)前發(fā)展的趨勢(shì)。尤其是隨著數(shù)字信號(hào)芯片速度的不斷提高,并易于構(gòu)成并行處理網(wǎng)絡(luò),可大大提高控制系統(tǒng)的性能。4德國(guó)探源技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)未來(lái)DSP技術(shù)將向以下幾個(gè)方面繼續(xù)發(fā)展:4.1為了在系統(tǒng)級(jí)集成dns，我們必須實(shí)現(xiàn)并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)訪問(wèn)將幾個(gè)DSP芯核、專用處理單元、外圍電路單元、存儲(chǔ)單元統(tǒng)統(tǒng)集成在一個(gè)芯片上,成為DSP系統(tǒng)級(jí)集成電路。4.2sd的內(nèi)核結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改進(jìn)多通道結(jié)構(gòu)和單指令多重?cái)?shù)據(jù)、超標(biāo)量結(jié)構(gòu)、超流水結(jié)構(gòu)、多處理、多線程及可并行擴(kuò)展的哈佛結(jié)構(gòu)在新的高性能處理器中將占據(jù)主導(dǎo)地位。4.3追求更高的操作速度、更低的功耗和幾何尺寸4.4fpga器件產(chǎn)品本雖然浮點(diǎn)DSP的運(yùn)算精度更高,動(dòng)態(tài)范圍更大,但定點(diǎn)DSP器件的成本較低,對(duì)存儲(chǔ)器的要求也較低,而且耗電較省。因此,定點(diǎn)運(yùn)算的可編程DSP器件仍是市場(chǎng)上的