dsp技术及应用new

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1、第1章绪论教学提示：本章首先介绍DSP技术的内涵、发展的两个领域及实现方法，其次介绍可编程DSP芯片的结构特点、分类及其应用情况，最后概括地介绍了DSP系统的设计过程。教学要求：本章要求学生了解DSP技术的内涵，掌握DSP芯片的结构特点、分类及其应用，并概括性地了解在设计一个DSP应用系统时，不仅要熟悉芯片的硬件结构、指令系统等，还要熟悉开发、调试工具的使用，从而使后续各章的学习目标更加明确。1.1概述数字信号处理是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20世纪60年代至今，随着信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅

2、速的发展。数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。图1.1所示的是一个典型的数字信号处理系统框图。图1.1数字信号处理系统框图图1.1中，输入信号可以是语音信号、传真信号，也可以是视频信号，还可以是传感器(如温度传感器)的输出信号。输入信号经过带限滤波后，通过A/D转换器将模拟信号转换成数字信号。根据采样定理，采样频率至少是输入带限信号最高频率的2倍，在实际应用中，一般为4倍以上。数字信号处理一般是用DSP芯片和在其上运行的实时处理软件对输入数字

3、信号按照一定的算法进行处理，然后将处理后的信号输出给D/A转换器，经D/A转换、内插和平滑滤波后得到连续的模拟信号。当然，并非所有的DSP系统都具有如图1.1所示的所有部件。例如，频谱分析仪输出的不是连续波形而是离散波形，CD唱机中的输入信号本身就是数字信号，等等。1.1.1DSP与DSP技术DSP既是DigitalSignalProcessing的缩写，也是DigitalSignalProcessor的缩写，二者英文简写相同，但含义不同。DigitalSignalProcessing——指数字信号处理的理论和方法。DigitalSignal

4、Processor(DSP)——指用于进行数字信号处理的可编程微处理器，人们常用DSP一词来指通用数字信号处理器。·2·DSP技术及应用DigitalSignalProcess——一般指DSP技术，即采用通用的或专用的DSP处理器完成数字信号处理的方法与技术。自从20世纪70年代微处理器产生以来，就一直沿着三个方向发展。它们是：ò通用CPU：微型计算机中央处理器(如使用最多的奔腾等)。ò微控制器(MCU)：单片微型计算机(如MCS-51、MCS-96等)。òDSP：可编程的数字信号处理器。这三类微处理器(CPU，MCU，DSP)既有区别也有联

5、系，每类微处理器各有其特点，虽然在技术上不断借鉴和交融，但又有各自不同的应用领域。随着数字化的急速进程，DSP技术的地位突显出来。因为数字化的基础技术就是数字信号处理，而数字信号处理的任务，特别是实时处理(Real-TimeProcessing)的任务，是要由通用型或专用型DSP处理器来完成的。因此，在整个半导体产品的增长趋缓时，DSP处理器还在以较快的速度增长。1.1.2DSP技术发展的两个领域DSP技术的发展因其内涵而分为两个领域。一方面是数字信号处理的理论和方法的发展。数字信号处理是以众多学科为理论基础的，它所涉及的范围极其广泛。例如，

6、在数学领域，微积分、概率统计、随机过程、数值分析等都是数字信号处理的基本工具，数字信号处理与网络理论、信号与系统、控制理论、通信理论、故障诊断等也密切相关。近年来新兴的一些学科，如人工智能、模式识别、神经网络等，都与数字信号处理密不可分。可以说，数字信号处理是把许多经典的理论体系作为自己的理论基础，同时又使自己成为一系列新兴学科的理论基础。数字信号处理在算法研究方面，主要研究如何以最小的运算量和存储器使用量来完成指定的任务；对数字信号处理的系统实现而言，除了有关的输入/输出部分外，其中最核心的部分就是其算法的实现，即用硬件、软件或软硬件相结合

7、的方法来实现各种算法，如FFT算法的实现。目前各种快速算法(如声音与图像的压缩编码、识别与鉴别、加密解密、调制解调、信道辨识与均衡、智能天线、频谱分析等算法)都成为研究的热点，并有长足的进步，为各种实时处理的应用提供了算法基础。另一方面是DSP处理器性能的提高。为了满足应用市场的需求，随着微电子科学与技术的进步，DSP处理器的性能也在迅速地提高。目前的工艺水平，时钟频率达到1.1GHz；处理速度达到每秒90亿次32位浮点运算；数据吞吐率达到2GB/s。在性能大幅度提高的同时，体积、功耗和成本却大幅度地下降，以满足低成本便携式电池供电应用系统的

8、要求。DSP技术的发展在上述两方面是互相促进的，理论和算法的研究推动了应用，而应用的需求又促进了理论的发展。1.1.3数字信号处理的实现方法数字信号处理的实现方法一