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dsp技術(shù)發(fā)展前景
DSP系統(tǒng)是由很多學(xué)科共同構(gòu)成的多學(xué)科、寬領(lǐng)域的新興技術(shù)。下面是小編為大家整理的dsp技術(shù)發(fā)展前景的相關(guān)內(nèi)容，希望大家喜歡。
DSP技術(shù)的發(fā)展趨勢
(1)向系統(tǒng)集成DSP發(fā)展，在一個芯片上集成DSP芯核、MPU芯核、外圍電路單元、專用處理單元和存儲單元等。
(2)更多的采用具備多通道、超標(biāo)量、多處理、多線程、超長指令字等超級哈佛結(jié)構(gòu)將在未來的DSP內(nèi)核結(jié)構(gòu)中占據(jù)主導(dǎo)地位。
(3)可編程的DSP將逐步取代定式的DSP。生產(chǎn)廠商可以在同一個DSP平臺上開發(fā)不同類型的產(chǎn)品用來滿足客戶個性化的需求�？删幊痰腄SP也使得用戶升級系統(tǒng)更加方便。
(4)更好的性能、更快的運(yùn)算速度是不變的趨勢。
(5)定點(diǎn)DSP將成為主流。浮點(diǎn)DSP的運(yùn)算精度高、動態(tài)范圍大，但是成本高，功耗高。而定點(diǎn)DSP器件成本低、功耗低、對存儲器的要求也低。目前DSP器件市場80%以上都屬于16位定點(diǎn)可編程DSP器件。
(6)FPGA器件配合傳統(tǒng)的DSP器件可以處理更多的信道，來達(dá)到高速實(shí)時處理功能，滿足多媒體、無線通信等領(lǐng)域的需要。
(7)DSP與微處理器(MCU)結(jié)合起來的雙核平臺，由于既能進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，又可以提高智能控制，成為DSP技術(shù)發(fā)展的新趨勢。OMAP是這種雙核平臺的典型例子，是由TI公司發(fā)布的。DSP產(chǎn)品在我國擁有廣闊的市場，眾多國內(nèi)外廠商開始在中國布局。DSP芯片的品種和技術(shù)將向著越來越多種類、低功耗、高性能方向發(fā)展。
DSP的發(fā)展歷史
DSP的發(fā)展大致分為三個階段：
DSP出現(xiàn)之前數(shù)字信號處理只能依靠微處理器來完成。但由于微處理器較低的處理速度不快，根本就無法滿足越來越大的信息量的高速實(shí)時要求。因此應(yīng)用更快更高效的信號處理方式成了日漸迫切的社會需求，到了70年代，有人提出了DSP的理論和算法基礎(chǔ)。但那時的DSP僅僅停留在教科書上，即使是研制出來的DSP系統(tǒng)也是由分立元件組成的，其應(yīng)用領(lǐng)域僅局限于軍事、航空航天部門。一般認(rèn)為，世界上第一個單片DSP芯片是1978年AMI公司發(fā)布的S2811。1979年美國Intel公司發(fā)布的商用可編程器件2920是DSP芯片的一個主要里程碑。這兩種芯片內(nèi)部都沒有現(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mP D7720是第一個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)和半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，1982年世界上誕生了第一代DSP芯片TMS32010及其系列產(chǎn)品。這種DSP器件采用微米工藝NMOS技術(shù)制作，雖功耗和尺寸稍大，但運(yùn)算速度卻比微處理器快了幾十倍，尤其在語言合成和編碼譯碼器中得到了廣泛應(yīng)用。DSP芯片的問世是個里程碑，它標(biāo)志著DSP應(yīng)用系統(tǒng)由大型系統(tǒng)向小型化邁進(jìn)了一大步。至80年代中期，隨著CMOS工藝的DSP芯片應(yīng)運(yùn)而生，其存儲容量和運(yùn)算速度都得到成倍提高，成為語音處理、圖像硬件處理技術(shù)的基礎(chǔ)。
80年代后期，第三代DSP芯片問世，運(yùn)算速度進(jìn)一步提高，其應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大到通信、計算機(jī)領(lǐng)域。90年代DSP發(fā)展最快，相繼出現(xiàn)了第四代和第五代DSP器件�，F(xiàn)在的DSP屬于第五代產(chǎn)品，它與第四代相比，系統(tǒng)集成度更高，將DSP芯核及外圍元件綜合集成在單一芯片上。這種集成度極高的DSP芯片不僅在通信、計算機(jī)領(lǐng)域大顯身手，而且逐漸滲透到人們的日常生活領(lǐng)域。經(jīng)過20多年的發(fā)展，DSP產(chǎn)品的應(yīng)用已擴(kuò)大到人們的學(xué)習(xí)、工作和生活的各個方面，并逐步成為電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的決定因素。
中國DSP的發(fā)展現(xiàn)狀:
一、市場發(fā)展現(xiàn)況
中國的DSP市場作為整個半導(dǎo)體市場一樣為國際半導(dǎo)體市場的一個組成部分，必然具有國際半導(dǎo)體市場的共性。由于它植根于中國這一特定經(jīng)濟(jì)與社會環(huán)境的土壤之中，又必然帶有自身的強(qiáng)烈個性。概括而言基本特點(diǎn)有：
1.持續(xù)的較高增長率
2.基本已與國際市場接軌具體體現(xiàn)在：產(chǎn)品和技術(shù)已基本接軌;價格和上市時間基本接軌;營銷方式和服務(wù)水平正逐漸接軌。
3. DSP處理器仍為TI、AGERE、ADI等占領(lǐng);產(chǎn)品受外國大企業(yè)控制。
4.海外及港臺半導(dǎo)體企業(yè)進(jìn)入中國市場的方式目前仍以產(chǎn)品輸出為主
最先進(jìn)的產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)和芯片生產(chǎn)技術(shù)未向中國轉(zhuǎn)移;
最先進(jìn)的工藝設(shè)備制造和原材料仍布局在中國以外。
中國是亞洲發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮氖袌�。�?shù)碼相機(jī)、MMoIP電話和手持電子設(shè)備等數(shù)碼產(chǎn)品在中國市場的迅速發(fā)展促進(jìn)了高性能DSP的廣泛使用。中國的電子產(chǎn)品制造商眾多，對低成本、易使用的DSP需求巨大。
中國電子信息產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，帶動DSP應(yīng)用市場高度成長，2000年DSP市場總需求量為2.35億顆，到了2001年達(dá)到3.29億顆，成長幅度高達(dá)40%;依據(jù)CCID預(yù)測，到2005年前，年成長率將高于全球達(dá)到40%以上，預(yù)計DSP總市場需求量到2005年將達(dá)到13億顆，市場成長迅速。
二、技術(shù)發(fā)展現(xiàn)況
國內(nèi)發(fā)展DSP的廠商并不多，而主要的應(yīng)用產(chǎn)品是DVD與無線電話等，因此國內(nèi)DSP的產(chǎn)值并不高;而在產(chǎn)品應(yīng)用上，目前重要的DSP應(yīng)用產(chǎn)品，如行動電話、調(diào)制解調(diào)器、HDD等個人計算機(jī)與通訊領(lǐng)域應(yīng)用產(chǎn)品，都是采用國際大廠的DSP solution。
雖然目前DSP的主要應(yīng)用產(chǎn)品的市場都是由國際半導(dǎo)體大廠所控制，但是我國在政策的扶植下，本土廠商積極投入研發(fā)資源，以消費(fèi)性產(chǎn)品作為進(jìn)入DSP市場的一個敲門磚，也必將在DSP市場上爭得一席之地。
DSP技術(shù)
數(shù)字信號處理（DSP）的理論基礎(chǔ)涉及的范圍非常廣泛。比如微積分、概率統(tǒng)計、隨機(jī)過程、數(shù)值分析等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是數(shù)字信號處理的基本工具，同時它與網(wǎng)絡(luò)理論、信號與系統(tǒng)、控制理論、通信原理、故障診斷，傳感器技術(shù)等密切相關(guān)，還有近些年來蓬勃發(fā)展的一些學(xué)科：人工智能、模式識別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，都與數(shù)字信號處理密不可分。
正是由于有這些理論發(fā)展的前提基礎(chǔ)，和廣泛的市場需求，DSP處理的器件也應(yīng)運(yùn)而生，在廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域的同時得到迅速的發(fā)展。世界上第一個單片DSP芯片是1978年AMI公司發(fā)布的S2811，在這之后，1979年美國Intel公司發(fā)布的商用可編程器件2920是DSP芯片的一個非常重要的里程碑。即使這兩種芯片內(nèi)部沒有現(xiàn)代DSP芯片的單周期乘法器，但是他們?yōu)镈SP的蓬勃、迅速發(fā)展奠定了很重要的基礎(chǔ)。接著，1980年，日本NEC公司推出了第一個具有乘法器的商用DSP芯片，隨后，美國德州儀器公司（TI公司）推出一系列DSPs產(chǎn)品，廣泛地應(yīng)用在信號處理的各個領(lǐng)域。
DSP技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
和單片機(jī)比較而言，DSPs具有集成度高、CPU快速、存儲器容量大，并內(nèi)置了波特率發(fā)生器、FIFO緩沖器，可提供高速、同步串口、標(biāo)準(zhǔn)異步串口。一些dsp芯片內(nèi)還集成了模數(shù)轉(zhuǎn)換、采樣/保持電路，PWM輸出。DSP芯片采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，內(nèi)置高速硬件乘、加法器，多級流水線，使DSPs的數(shù)據(jù)運(yùn)算大幅度提高。
據(jù)統(tǒng)計分析DSPs比傳統(tǒng)的16位單片機(jī)單指令執(zhí)行時間快8到10倍，一次乘加運(yùn)算的時間快16到30倍。DSPs還提供了高度專業(yè)化的指令集，提高了FFT（快速傅里葉變換）、濾波器的運(yùn)算速度。與此同時，DSPs提供JTAG接口和先進(jìn)的開發(fā)手段，使得批量生產(chǎn)、測試更為方便。開發(fā)工具ccs可實(shí)現(xiàn)全空間透明仿真，軟件開發(fā)具有匯編/鏈接C編譯器、C源碼調(diào)試器，有很強(qiáng)的可移植性。
總的來說，DSPs器件具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1在一個指令周期內(nèi)能夠完成一次乘法、一次加法；
2程序空間以及數(shù)據(jù)空間分開，能夠同時訪問指令和數(shù)據(jù)；
3片內(nèi)具有快速RAM，可通過獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線同時訪問多片RAM；
4具有循環(huán)、跳轉(zhuǎn)的硬件支持；
5快速的中斷處理、I/O（輸入輸出）支持；
6在單周期內(nèi)可同時操作多個硬件地址產(chǎn)生器；
7并行操作流暢；
8支持流水線操作方便，使取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以同步、重疊進(jìn)行。
同時，它還具有精度高，抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好，功耗低以及編程方便，接口簡單，電路集成方便等方面的優(yōu)勢。
DSP技術(shù)的發(fā)展趨勢
隨著數(shù)字化的進(jìn)程快速提高，DSPs技術(shù)的地位不斷突顯，作為數(shù)字化處理的基礎(chǔ)技術(shù)，實(shí)時處理數(shù)字信號都是由通用型或?qū)I(yè)性的DSPs來完成的。正是因為DSPs這種強(qiáng)大的實(shí)時處理能力，使得DSPs在聲音信號處理、圖像處理、模式識別方面不可或缺。隨著數(shù)字時代的不斷前行，它未來的發(fā)展趨勢可以從以下兩個方面來完善：
�。ㄒ唬┡cARM（Advanced RISC Machines）相結(jié)合。ARM架構(gòu)是面向低預(yù)算市場設(shè)計的一款RISC微處理器，以32位單片機(jī)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，提供一系列內(nèi)核、體系擴(kuò)展、微處理器以及系統(tǒng)芯片方案，四個功能模塊可供生產(chǎn)廠商根據(jù)不同用戶的要求來配置生產(chǎn)。ARM具有較強(qiáng)的事務(wù)管理功能，在控制方便具有很強(qiáng)的優(yōu)勢，而DSPs具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和很高的運(yùn)行速度。將兩者結(jié)合起來可以更好的進(jìn)行數(shù)字信號處理，以及實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制功能。
�。ǘ┡cFPGA（Field Programmable Gate Array）結(jié)合使用。即與現(xiàn)場可編程門陣列巧妙的結(jié)合起來。FPGA是在PAL、GAL、PLD等可編程器件的基礎(chǔ)發(fā)展起來的，是ASIC（即為專用集成電路）中集成度最高的一種電子設(shè)備。FPGA采用邏輯單元陣列（Logic Cell Array），包括可配置邏輯模塊（Configurable Logic Block）、輸出輸入模塊（Input Output Block）以及內(nèi)部連線（Interconnect）三部分。通過對FPGA內(nèi)部邏輯模塊、I/O模塊的配置，可以實(shí)現(xiàn)不同的邏輯狀態(tài)。同時，F(xiàn)PAG還具有靜態(tài)可重復(fù)編程、動態(tài)在系統(tǒng)重構(gòu)的特性，這使得硬件的功能能夠像軟件一樣通過編程來實(shí)現(xiàn)。它與DSP芯片集成，可以在很大程度上提高信號處理的速度，將會使得DSPs在無線通信、多媒體領(lǐng)域有更加廣泛的應(yīng)用。
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