dsp是什麼晶片

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數字訊號處理,英文原名為digital signal processing,簡稱DSP。是將訊號以數字方式表示並處理的理論和技術,也就是用數值計算的方式對訊號進行加工的理論和技術。數字訊號處理與模擬訊號處理是訊號處理的子集。此外,DSP也是digital signal processor的簡稱,即數字訊號處理器,它是整合專用計算機的一種晶片,只有一枚硬幣那麼大。

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簡單地說,數字訊號處理就是用數值計算的方式對訊號進行加工的理論和技術,它的英文原名叫digitalsignalprocessing,簡稱DSP。另外DSP也是digitalsignalprocessor的簡稱,即數字訊號處理器,它是整合專用計算機的一種晶片,只有一枚硬幣那麼大。有時人們也將DSP看作是一門應用技術,稱為DSP技術與應用。

《數字訊號處理》這門課介紹的是:將事物的運動變化轉變為一串數字,並用計算的方法從中提取有用的資訊,以滿足我們實際應用的需求。

本定義來自《數字訊號處理》楊毅明著,由機械工業出版社2012年發行。

大部分訊號的初始形態是事物的運動變化,為了測量它們和處理它們,先要用感測器把它們的特徵轉換成電訊號,等到這些電訊號處理完後,再把它們轉變為我們能看見、能聽見或能利用的形態。

數字訊號處理前後需要一些輔助電路,它們和數字訊號處理器構成一個系統。圖1是典型的數字訊號處理系統,它由7個單元組成。

初始訊號代表某種事物的運動變換,它經訊號轉換單元可變為電訊號。例如聲波,它經過麥克風後就變為電訊號。又如壓力,它經壓力感測器後變為電訊號。電訊號可視為許多頻率的正弦波的組合。

低通濾波單元濾除訊號的部分高頻成分,防止模數轉換時失去原訊號的基本特徵。模數轉換單元每隔一段時間測量一次模擬訊號,並將測量結果用二進位制數表示。

數字訊號處理單元實際上是一個計算機,它按照指令對二進位制的數字訊號進行計算。例如,將聲波訊號與一個高頻正弦波訊號相乘,可實現幅度調製。實際上,數字訊號往往還要變回模擬訊號,才能發揮它的作用。例如,無線電是電磁波通過天線向外發射的,這時的電磁波只能是模擬訊號。

數模轉換單元將處理後的數字訊號變為連續時間訊號,這種訊號的特點是一段一段的直線相連,如圖2所示,有很多地方的變化不平滑。例如,調製後的數字訊號,變成模擬訊號後才能送往天線,通過天線就可以向外發射了。低通濾波單元有平均的作用,不平滑的訊號經低通濾波後,可以變得比較平滑。

平滑的訊號經訊號轉換單元后,就變成某種物質的運動變化。例如揚聲器,它可將電波變為聲波。又如天線,它可將電流變為電磁波。電磁波是一種互相變化的電場和磁場,可以在空間中以波的形式快速移動。

若只考慮電訊號的處理過程,數字訊號處理系統可看作由五個單元組成,如圖3所示。

如果把低通濾波和模數/數模轉換看作一個單元,則數字訊號處理也可看作由三個單元組成,如圖4所示。

DSP訊號處理

現代社會對資料通訊需求正向多樣化、個人化方向發展。而無線資料通訊作為向社會公眾迅速、準確、安全、靈活、高效地提供資料交流的有力手段,其市場需求也日益迫切。正是在這種情況下,3G、4G通訊才會不斷地被推出,但是無論是3G還是4G,未來通訊都將離不開DSP技術(數字訊號處理器),DSP作為一種功能強大的特種微處理器,主要應用在資料、語音、視像訊號的高速數學運算和實時處理方面,可以說DSP將在未來通訊領域中起著舉足輕重的作用。

為了確保未來的通訊能在各種環境下自由高效地工作,這就要求組成未來通訊的DSP要具有非常高的處理訊號的運算速度,才能實現各種繁雜的計算、解壓縮和編譯碼。而目前DSP按照功能的`側重點不一樣,可以分為定點DSP和浮點DSP,定點DSP以成本低見長,浮點DSP以速度快見長。如果單一地使用一種型別的DSP,未來通訊的潛能就不能得到最大程度的發揮。為了能將定點與浮點的優勢集於一身,突破DSP技術上的瓶頸,人們又推出了一種高階多重處理結構--VLIW結構,該結構可以在不提高時鐘速度的情況下,實現很強的數字訊號處理能力,而且它能同時具備定點DSP和浮點DSP所有的優點。為了能推出一系列更高檔的新技術平臺,人們又開始注重DSP的核心技術的開發,因為DSP的核心就相當於計算機的CPU一樣,被譽為DSP的心臟,大量的演算法和操作都得通過它來完成,因此該核心結構的質量如何,將會直接影響整個DSP晶片的效能、功耗和成本。

考慮到未來無線訪問Internet因特網和開展多媒體業務的需要,現在美國的Sun公司又開始準備准將該公司的拳頭產品--PersonalJava語言嵌入到DSP中,以便能進一步提高DSP在處理訊號方面的自動化程度和智慧化程度。當然,在以前DSP中也潛入了其他軟體語言,例如高階C語言,但這種語言在處理網路資源以及多媒體資訊方面無能為力;而PersonalJava是一種適合個人網路連線和應用的Java環境,基於該環境的個人通訊系統可以從網路和Internet網上下載資料和影象。此外,人們還在研究開發符合MPEG-4無線解壓縮標準DSP,該壓縮標準將為未來通訊傳輸各種多媒體資訊提供了依據。

作為一個案例研究,我們來考慮數字領域裡最通常的功能:濾波。簡單地說,濾波就是對訊號進行處理,以改善其特性。例如,濾波可以從訊號裡清除噪聲或靜電干擾,從而改善其信噪比。為什麼要用微處理器,而不是模擬器件來對訊號做濾波呢?我們來看看其優越性:模擬濾波器(或者更一般地說,類比電路)的效能要取決於溫度等環境因素。而數字濾波器則基本上不受環境的影響。數字濾波易於在非常小的寬容度內進行復制,因為其效能並不取決於效能已偏離正常值的器件的組合。一個模擬濾波器一旦製造出來,其特性(例如通帶頻率範圍)是不容易改變的。使用微處理器來實現數字濾波器,就可以通過對其重新程式設計來改變濾波的特性。

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