本站原创摘 要：随着DSP技术的迅速推进以及应用领域的不断拓展,导致嵌入式DSP的功能越来越多样.DSP处理器集成度更高,速度更快,体积更小,功耗更低.
关 键 词：嵌入式DSP处理器应用特点
数字信号处理器（DSP）是目前电子工业领域增长最迅速的产品之一.随着时代的进步,全球DSP产品将向着高性能、低功耗、加强融合和拓展多种应用的趋势发展.DSP芯片将越来越多地渗透到各种电子产品当中.
一、嵌入式DSP处理器
DSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计,使其适合于执行DSP算法,编译效率较高,指令执行速度也较高.在数字滤波、FFT、谱分析等方面DSP算法正在大量进入嵌入式领域.DSP是针对实时数字信号处理而设计的嵌入式微处理器,在系统结构和指令算法方面经过特殊设计,因而具有很高的编译效率和指令执行速度,芯片内部采用程序和数据分开的哈佛结构,具有专门的硬件乘法器,广泛采用流水线操作,提供特殊的DSP指令,可以用来快速地实现各种数字信号处理算法,具有计算速度快、体积小、功耗低的突出优点,非常适合应用于嵌入式实时系统.
推动嵌入式DSP处理器发展的因素之一是嵌入式系统的智能化,例如各种带有智能逻辑的消费类产品,生物信息识别终端、带有加解密算法的键盘、实时语音压解系统、虚拟现实显示等.这类智能化算法一般都是运算量较大,特别是向量运算、指针线性寻址等较多,而这些正是DSP处理器所擅长的.嵌入式DSP处理器主要厂商有飞利浦半导体、飞思卡尔、杰尔系统有限公司等.他们的产品线从低端定点DSP到高端浮点DSP非常丰富.
二、DSP处理器的应用
自从DSP处理器诞生以来,DSP处理器得到了飞速的发展.DSP处理器高速发展,一方面得益于集成电路的发展,另一方面也得益于巨大的市场.在短短的十多年时间,DSP处理器己经在信号处理、通信、雷达等许多领域得到广泛的应用.目前,DSP处理器的也越来越低,性能比日益提高,具有巨大的应用潜力.近年来嵌入式DSP处理器比较热门的应用比较集中在以下几点：
①数字蜂窝
数字蜂窝是DSP最为重要的应用领域.由于DSP具有强大的计算能力,使得移动通信的蜂窝重新崛起,并创造了一批诸如G、CDMA等全数字蜂窝网.由于采用DSP技术,蜂窝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而生产出各式各样的新款手机.
②数字调制器
在Modem器件中,DSP更是成效卓著.56KbPs的Modem才问世三年,最近又开发出ADSLModem,其传输速率已高达6.3Mbps,且具有接收动态图像能力.ADSLModem不仅可以使更多的用户上因特网,而且使以前需10分钟下载的文件变得只需短短的5秒钟.
③PC机以及其外设
可编程多媒体DSP是PC领域的主流产品.以XDSLModem为代表的高速通信技术与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.目前的硬盘空间大得简直是“海量”,这主要得益于CDSP（可DSP）的巨大作用.预计在今后的PC机中,一个DSP即可完成全部所需的多媒体处理功能.硬盘驱动器使用DSP,能大大提高数据存取速度、缩小体积,促进PC进一步缩小体积、减轻重量,可应用于掌上电脑.由于DSP速度高、数据传送快,还可以代替微控制器用于激光打印机、激光扫描及光盘只读存储器等计算机外设.
④消费类电子产品
DSP是消费类电子产品中的关键器件.由于DSP的广泛应用,数字音响设备的更新换代周期变得如此短暂.用于图像处理的DSP,目前己形成一个品种不少的产品群.一种是JPEG标准的静态图像数据处理DSP,另一种是用于动态图像数据处理的DSP.例如DSP芯片应用于VoIP网关产品,VoIP包括压缩语音信号并将它们通过使用IP、基于信息包的网络以数据的形式传送.拨号连接到VoIP网关的可以是modem、传真或者话音,所以处理这些呼叫的DSP必须快速切换操作层面.音响产品也将是新市场的巨大应用,例如MP3播放机.DSP算法允许将CD品质的录音从Inter下载到PC,然后传送到便携式播放机,通过解压DSP芯片实现回放.
三、嵌入式DSP应用的特点
①实时性
DSP应用本质上都具有实时性.所谓实时,指计算的正确性不仅依赖于逻辑运算结果,而且依赖于运算结果产生的时间.一般按对实时要求的不同将实时分为硬实时和软实时两大类.
②复杂度
所执行处理的复杂度越高就需要更高的处理能力,信号处理算法中对复杂度进行衡量的一个常用标准是对输入信号的每个采样值所进行操作的数目.语音编码应用每个输入采样一般需要进行几百个操作,而视频应用中每个采样值只需要5～10个操作.
③并发性
信号处理算法中一个最关键的特性就是其间包含大量的并发性,而这一特性对于信号处理结构设计产生很大的影响.信号处理算法有着高度的空间和时间并发性,这些并发性都可以通过并行和流水来开发.因此一个高效的数字信号处理结构必须能够开发这两类（时间和空间）并发性.
④计算密集
信号处理算法另一个重要特点是其执行时间主要花费在规则的重复性计算上,这些计算一般是以程序中内部循环形式出现的.开发并发性的一个方面是包含多个处理单元,这些单元可以并发的执行多个计算.另一个方面是给处理单元提供足够的存储器带宽,以支持并发处理多个操作数.不仅是数据存储结构要能完成并发访问,而且数据存储和处理单元间的互联也要能够在给定的执行周期内传送所有需要的操作数.此外,功能单元和存储器间的互联必须足够灵活以支持DSP算法中典型的通讯模式.