? DSP是什么

　　DSP又稱(chēng)數(shù)字信號(hào)處理器。數(shù)字信號(hào)處理是將信號(hào)以數(shù)字方式表示并處理的理論和技術(shù)。數(shù)字信號(hào)處理與模擬信號(hào)處理是信號(hào)處理的子集。數(shù)字信號(hào)處理的目的是對(duì)真實(shí)世界的連續(xù)模擬信號(hào)進(jìn)行測(cè)量或?yàn)V波。因此在進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理之前需要將信號(hào)從模擬域轉(zhuǎn)換到數(shù)字域，這通常通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)。而數(shù)字信號(hào)處理的輸出經(jīng)常也要變換到模擬域，這是通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)的。

　　數(shù)字信號(hào)處理（Digital Signal Processing， DSP）與數(shù)字信號(hào)處理器（Digital Signal Processor，DSP）兩者的縮寫(xiě)都是DSP，但凡是電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的同學(xué)，都知道DSP是這個(gè)學(xué)科最重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程之一，但實(shí)際上，很多朋友對(duì)這兩個(gè)DSP還有不少的誤解。

　　數(shù)字信號(hào)處理是“是將信號(hào)以數(shù)字方式表示并處理的理論和技術(shù)”，這是維基百科的定義。在我們更多人的理解中，數(shù)字信號(hào)處理更多的是指理論方面，比如采樣定理、Z變換、線(xiàn)性時(shí)不變理論、濾波器及其設(shè)計(jì)方法（包括FIR與IIR）、頻譜分析（DFT，F(xiàn)FT）等內(nèi)容。更高級(jí)的數(shù)字信號(hào)處理內(nèi)容還包括自適應(yīng)濾波、功率譜估計(jì)、多速率信號(hào)處理、小波變換等等。如果把這個(gè)框擴(kuò)大一些，如定義所言，凡是以數(shù)字方式處理信號(hào)的理論均屬于數(shù)字信號(hào)處理的范疇。

　　數(shù)字信號(hào)處理器則更多的是指具體的實(shí)現(xiàn)技術(shù)方面，也即是說(shuō)是一類(lèi)專(zhuān)門(mén)用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理算法的半導(dǎo)體器件。這類(lèi)器件主要針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理典型算法如FIR濾波、FFT等專(zhuān)門(mén)優(yōu)化了內(nèi)核硬件結(jié)構(gòu)。比如在尋址方式上提供圓周尋址以更有效地實(shí)現(xiàn)FIR濾波；再比如針對(duì)FFT算法中的位反轉(zhuǎn)運(yùn)算，提供了專(zhuān)門(mén)的指令；凡此等等，不一而足。只是因?yàn)檫@些有別于通用處理器的設(shè)計(jì)，使得數(shù)字信號(hào)處理器非常適合數(shù)字信號(hào)處理算法應(yīng)用比較多的場(chǎng)合，比如在通信、語(yǔ)音、視頻、雷達(dá)等許多的領(lǐng)域。

　　這兩者的聯(lián)系是明顯的。數(shù)字信號(hào)處理提供思想武器和理論支持，是高高在上的領(lǐng)導(dǎo)者；數(shù)字信號(hào)處理器在理論的指導(dǎo)下，實(shí)實(shí)在在地實(shí)現(xiàn)某個(gè)算法的功能，是腳踏實(shí)地的實(shí)踐者。針對(duì)某個(gè)特定的應(yīng)用，如果沒(méi)有成熟的算法，即便是DSP硬件電路搭建得再好，DSP的編程語(yǔ)言再熟悉，終究是解決不了問(wèn)題。反過(guò)來(lái)說(shuō)，如果算法成熟，如果沒(méi)有設(shè)計(jì)優(yōu)良的硬件電路，沒(méi)有編寫(xiě)完善的軟件代碼，同樣也很解決不了問(wèn)題。在這個(gè)意義上，兩者相互依存，解決實(shí)際問(wèn)題缺一不可。

　　同樣，這兩者的區(qū)別也是明顯的。數(shù)字信號(hào)處理更偏重理論的分析和推導(dǎo)，常用的工具是數(shù)學(xué)語(yǔ)言。數(shù)字信號(hào)處理器更偏重實(shí)踐，常用的工具是硬件設(shè)計(jì)的輔助軟件和專(zhuān)門(mén)的編程環(huán)境和編程語(yǔ)言。數(shù)字信號(hào)處理更本質(zhì)，具有更大的普遍性。基本的理論永不過(guò)時(shí)。比如說(shuō)數(shù)字信號(hào)處理基礎(chǔ)的兩大柱石濾波器設(shè)計(jì)與頻譜分析，多少年來(lái)，一代又一代的人在不斷學(xué)習(xí)。而數(shù)字信號(hào)處理器則具有易變性。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，新的芯片層出不窮，今天還是功能強(qiáng)大的新芯片，明天可能就成了過(guò)時(shí)品，在市面上難覓蹤影。另外，數(shù)字信號(hào)處理器只是實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理的一類(lèi)芯片，除此之外，其它類(lèi)型的芯片同樣可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理算法，比如FPGA，功能可能更強(qiáng)大，從這個(gè)角度更能體現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理的普遍性。

　　DSP的全稱(chēng)為Digital Signal Process，即數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，DSP芯片即指能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的芯片。近年來(lái)，數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）芯片已經(jīng)廣泛用于自動(dòng)控制、圖像處理、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、儀器儀表和家電等領(lǐng)域;DSP為數(shù)字信號(hào)處理提供了高效而可靠的硬件基礎(chǔ)。DSP芯片的內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開(kāi)的哈佛結(jié)構(gòu)，具有專(zhuān)門(mén)的硬件乘法器，廣泛采用流水線(xiàn)操作，提供特殊的DSP指令。

　　DSP特點(diǎn)

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　　DSP芯片是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器。該芯片的內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開(kāi)的哈佛結(jié)構(gòu)，具有專(zhuān)門(mén)的硬件乘法器，廣泛采用流水線(xiàn)操作，提供特殊的指令，可以用來(lái)快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法。

　　TMS320x24x系列數(shù)字信號(hào)處理器是TI公司推出地一種面向數(shù)字馬達(dá)控制、嵌入式控制系統(tǒng)和數(shù)字控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的新型可編程DSP芯片。LF2407是x240x系列DSP控制器*能最強(qiáng)、片上設(shè)施最完備地一個(gè)型號(hào)，被廣泛用于代碼開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)仿真及實(shí)際系統(tǒng)中，其主要特點(diǎn)：

　　（1） 采用高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)，使得供電電壓降為3.3V，減小了控制器的功耗;30MIPS的執(zhí)行速度使得指令周期縮短到33ns（30MHz），從而提高了控制器的實(shí)時(shí)控制能力。

　　（2） 兩個(gè)事件管理器模塊EVA和EVB，每個(gè)包括：兩個(gè)16位通用定時(shí)器;8個(gè)16位的脈寬調(diào)制（PWM）通道。適用于控制交流感應(yīng)電機(jī)、無(wú)刷直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)和逆變器等。

　　（3） 10位A/D轉(zhuǎn)換器最小轉(zhuǎn)換時(shí)間為500ns，可選擇由兩個(gè)事件管理器來(lái)觸發(fā)兩個(gè)8通道輸入A/D轉(zhuǎn)換器或一個(gè)16位通道輸入的A/D轉(zhuǎn)換器。

　　DSP分類(lèi)

　　基于DSP芯片構(gòu)成的控制系統(tǒng)事實(shí)上是一個(gè)單片系統(tǒng)，因?yàn)檎麄€(gè)控制所需的各種功能都可由DSP芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，可以減小目標(biāo)系統(tǒng)的體積，減少外部元件的個(gè)數(shù)，增加系統(tǒng)的可靠性。對(duì)于那些性能和精度要求高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、體積小的場(chǎng)合，基于DSP芯片來(lái)構(gòu)成控制系統(tǒng)是具有很高性能價(jià)格比的實(shí)現(xiàn)方法。DSP芯片可以按照下列三種方式進(jìn)行分類(lèi)。

　　按基礎(chǔ)特性分---如果在某時(shí)鐘頻率范圍內(nèi)的任何時(shí)鐘頻率上，DSP芯片都能正常工作，這類(lèi)DSP芯片一般稱(chēng)為靜態(tài)DSP芯片。如果有兩種或以上的DSP芯片，它們的指令集和相應(yīng)的機(jī)器代碼機(jī)管腳結(jié)構(gòu)相互兼容，則這類(lèi)DSP芯片稱(chēng)為一致性DSP芯片。

　　按數(shù)據(jù)格式分---數(shù)據(jù)以定點(diǎn)格式工作的DSP芯片稱(chēng)為定點(diǎn)DSP芯片，不同浮點(diǎn)DSP芯片所采用的浮點(diǎn)格式不完全一樣，有的DSP芯片采用自定義的浮點(diǎn)格式，而有的DSP芯片則采用IEEE的標(biāo)準(zhǔn)浮點(diǎn)格式。

　　按用途分---按照DSP的用途來(lái)分，可分為通用型DSP芯片和專(zhuān)用型DSP芯片。

　　DSP應(yīng)用

　　自從DSP芯片誕生以來(lái)，DSP芯片得到了飛速的發(fā)展。DSP芯片高速發(fā)展，一方面得益于集成電路的發(fā)展，另一方面也得益于巨大的市場(chǎng)。在短短的十多年時(shí)間，DSP芯片已經(jīng)在信號(hào)處理、通信、雷達(dá)等許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。DSP芯片的應(yīng)用主要有：

　　（1）信號(hào)處理——如，數(shù)字濾波、自適應(yīng)濾波、快速傅里葉變換、相關(guān)運(yùn)算、頻譜分析、卷積等。

　　（2）通信——如，調(diào)制解調(diào)器、自適應(yīng)均衡、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)壓縮、回坡抵消、多路復(fù)用、傳真、擴(kuò)頻通信、糾錯(cuò)編碼、波形產(chǎn)生等。

　　（3）語(yǔ)音——如語(yǔ)音編碼、語(yǔ)音合成、語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)音增強(qiáng)、說(shuō)話(huà)人辨認(rèn)、說(shuō)話(huà)人確認(rèn)、語(yǔ)音郵件、語(yǔ)音儲(chǔ)存等。

　　（4）圖像/圖形——如二維和三維圖形處理、圖像壓縮與傳輸、圖像增強(qiáng)、動(dòng)畫(huà)、機(jī)器人視覺(jué)等。

　　（5）軍事——如保密通信、雷達(dá)處理、聲納處理、導(dǎo)航等。

　　（6）儀器儀表——如頻譜分析、函數(shù)發(fā)生、鎖相環(huán)、地震處理等。

　　（7）自動(dòng)控制——如引擎控制、深空、自動(dòng)駕駛、機(jī)器人控制、磁盤(pán)控制。

　　（8）醫(yī)療——如助聽(tīng)、超聲設(shè)備、診斷工具、病人監(jiān)護(hù)等。