DSP芯片，也稱數(shù)字信號(hào)處理器，是一種特別適合于進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算的微處理器，其主要應(yīng)用是實(shí)時(shí)快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法。它的應(yīng)用范圍十分廣泛。

dsp的應(yīng)用范圍

根據(jù)美國的權(quán)威資訊公司統(tǒng)計(jì)，目前可編程dsp在市場(chǎng)上的使用情況如下：

通信占56.1％；計(jì)算機(jī)占21.16％；消費(fèi)電子和自動(dòng)控制占10.69％；軍事／航空占4.59％；儀器儀表占3.5％；工業(yè)控制占3.31％；辦公自動(dòng)化占0.65％。

直觀地說明了dsp應(yīng)用的廣泛性和今后的發(fā)展趨勢(shì)。dsp的市場(chǎng)獲得飛速發(fā)展，主要受以下驅(qū)動(dòng)力的影響。

首先是因特網(wǎng)（Internent），眾所周知，在Internent上，人們可以通過電子郵件（E-mail）來交換信息，通過全球信息網(wǎng)（www）世界范圍數(shù)據(jù)庫服務(wù)器來檢索、查詢各種信息。其范圍涉及幾乎所有的自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域，可謂包羅萬象。由此形成一種Internent文化，這種文化將對(duì)人類社會(huì)產(chǎn)生不可估量的影響。因此，Internent網(wǎng)的發(fā)展和普及是不容懷疑的。Internent網(wǎng)的建造和擴(kuò)展需要相應(yīng)的設(shè)備，而它們中的很多部件都和dsp軟硬件有關(guān)。

其次是可視電話和會(huì)議電視，或者更為廣泛地說是多媒體通信系統(tǒng)。過去由于技術(shù)的限制，不能同時(shí)滿足視聽要求。電話只能傳輸聲音；電報(bào)只能傳輸文字；電視雖能同時(shí)傳輸聲音和圖像，但只能是單方向的廣播，不能相互交流。隨著高技術(shù)的發(fā)展，特別是衛(wèi)星通信和光纖通信的發(fā)展，通信帶寬已不再成為多媒體通信的主要“瓶頸”。再加上個(gè)人計(jì)算機(jī)逐漸普及到家庭，通信、廣播、電視和計(jì)算機(jī)合為一體的時(shí)代已為時(shí)不遠(yuǎn)了。多媒體通信系統(tǒng)所需要的圖像壓縮（目前工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是JPEG、MPEG－1、MPEG－2，當(dāng)然還會(huì)出現(xiàn)一些新的算法如小波變換等）、聲音壓縮（標(biāo)準(zhǔn)有G.711、G.722、G.728、G.729等）以及傳輸所需的高速調(diào)制解調(diào)器都和dsp有關(guān)。隨著dsp運(yùn)算速度的進(jìn)一步提高和軟件開發(fā)環(huán)境的改進(jìn)，可編程dsp將會(huì)成為主流而取代某些專用芯片，或者用戶將自己開發(fā)的軟件，駐留在可編程dsp上而成為專用芯片。

另外，目前移動(dòng)通信占有很大市場(chǎng)，移動(dòng)通信中的語音壓縮和調(diào)制解調(diào)器也大量采用dsp芯片。

總之，在dsp的應(yīng)用中，通信領(lǐng)域占56.1％，dsp在通信領(lǐng)域?qū)⒋笥锌蔀?，值得從事通信產(chǎn)品開發(fā)的科技人員密切注意。

DSP技術(shù)在多媒體通信的應(yīng)用

文字、語言、圖像、數(shù)據(jù)等媒體就是我們平時(shí)所說的多媒體。其中視頻和音頻數(shù)據(jù)占多媒體數(shù)據(jù)的絕大部分。對(duì)音視頻的數(shù)字化處理量是非常龐大的，需要先采用先進(jìn)的壓縮編碼算法進(jìn)行壓縮處理，大大縮小占用的空間，提高數(shù)據(jù)傳輸效率，這樣多媒體通信系統(tǒng)才能普遍實(shí)現(xiàn)。這就需要在多媒體終端快速處理信息，用戶得到良好的體驗(yàn)交互。DSP的出現(xiàn)使其成為了現(xiàn)實(shí)，它在語音編碼、圖像壓縮與還原等多媒體通信中得到充分的應(yīng)用。DSP基本能夠?qū)崟r(shí)實(shí)現(xiàn)大部分國際標(biāo)準(zhǔn)的語音編碼解碼算法與協(xié)議。DSP技術(shù)還大量應(yīng)用在移動(dòng)通信的語音壓縮和調(diào)制解調(diào)器中。現(xiàn)代DSP完全有能力實(shí)現(xiàn)中、低速的移頻鍵控、相移鍵控的調(diào)制與解調(diào)以及正交調(diào)幅調(diào)制與解調(diào)等。

DSP在磁盤／光盤控制器的應(yīng)用

隨著多媒體信息化的發(fā)展，各種信息存儲(chǔ)媒體產(chǎn)品都應(yīng)運(yùn)而生，諸如磁盤存儲(chǔ)器、CD－ROM和DVD（DigitalVersatileDisk）－ROM新產(chǎn)品紛紛上市。今日的磁盤驅(qū)動(dòng)器HDD，存儲(chǔ)容量已相當(dāng)可觀，大型HDD姑且不談，就連普通PC機(jī)的HDD的存儲(chǔ)容量已高在1GB以上，詳見照片4。小型HDD向高密度、高存儲(chǔ)容量和高速存取方向發(fā)展，其控制器必須具備高精度和高速響應(yīng)特性，它所用的DSP性能也是今非昔比，高速DSP是必不可少的關(guān)鍵性器件。

DSP在汽車防撞方面的應(yīng)用

汽車電子系統(tǒng)日益興旺發(fā)達(dá)起來，諸如裝設(shè)紅外線和毫米波雷達(dá)，將需用DSP進(jìn)行分析。如今，汽車愈來愈多，防沖撞系統(tǒng)已成為研究熱點(diǎn)。而且，利用攝像機(jī)拍攝的圖像數(shù)據(jù)需要經(jīng)過DSP處理，才能在駕駛系統(tǒng)里顯示出來，供駕駛?cè)藛T參考。應(yīng)用DSP 的領(lǐng)域可以說是不勝枚舉，電視會(huì)議系統(tǒng)里，也大量應(yīng)用DSP 器件。視聽機(jī)器里也都應(yīng)用DSP。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，將會(huì)出現(xiàn)許許多多的DSP新應(yīng)用領(lǐng)域。

DSP在儀器儀表領(lǐng)域的應(yīng)用

DSP 已經(jīng)涉足測(cè)量?jī)x表和測(cè)試儀器行業(yè)，而且大有取代高檔單片機(jī)的趨勢(shì)。使用DSP 開發(fā)測(cè)量?jī)x表和測(cè)試儀器可將產(chǎn)品提升到一個(gè)嶄新的水平。新款DSP豐富的片內(nèi)資源可以大大簡(jiǎn)化儀器儀表的硬件電儀路，實(shí)現(xiàn)儀器儀表的SOC （SystemOnChip，即片上系統(tǒng)） 設(shè)計(jì)。器儀表的測(cè)量精度和速度是一項(xiàng)重要的指標(biāo)，使用DSP 芯片開發(fā)產(chǎn)品可使這兩項(xiàng)指標(biāo)大大提高。以TMS320F2810 為例，其高效的32 位CPU內(nèi)核、優(yōu)異的12位A/D轉(zhuǎn)換器、豐富的片內(nèi)存儲(chǔ)器以及靈活的指令系統(tǒng)為我們開發(fā)快速、高精度儀器搭建了廣闊的平臺(tái)。目 前 DSP 正處于一個(gè)高速發(fā)展的時(shí)期，儀器儀表是DSP 的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，相信DSP 的應(yīng)用會(huì)推進(jìn)儀器儀表的技術(shù)革新。

DSP在雷達(dá)領(lǐng)域應(yīng)用

DSP技術(shù)目前主要用于雷達(dá)的信號(hào)處理機(jī)部分，主要完成動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、動(dòng)目標(biāo)跟蹤、脈沖多普勒處理、恒虛警檢測(cè)等重要內(nèi)容以及旁瓣對(duì)消、旁瓣消隱等抗干擾技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。目前主要采用美國TI公司和ADI公司的系列產(chǎn)品。由于雷達(dá)系統(tǒng)越來越要求在結(jié)構(gòu)上具有可擴(kuò)展和可重構(gòu)的能力。因此，未來會(huì)越來越多采用數(shù)字技術(shù)，DSP的應(yīng)用將越來越廣泛，因此它還是很有發(fā)展前途的。此外，也可以用于相控陣?yán)走_(dá)天線的波束控制、接收機(jī)AGC的控制和實(shí)現(xiàn)、頻率綜合系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、隨動(dòng)系統(tǒng)的控制等等。下面重點(diǎn)介紹一下DSP在雷達(dá)信號(hào)處理方面的應(yīng)用：

快速傅里葉變換（FFT）是雷達(dá)信號(hào)處理的重要工具。DSP內(nèi)部的硬件乘法器、地址產(chǎn)生器（反轉(zhuǎn)尋址）和多處理內(nèi)核，保證DSP在相同條件下，完成FFT算法的速度比通用處理器要快2到3個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，在雷達(dá)信號(hào)處理器中，大量采用DSP完成FFT/IFFT，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的時(shí)-頻域轉(zhuǎn)換，回波頻譜分析，頻域數(shù)字脈沖壓縮等。

FIR濾波器是雷達(dá)信號(hào)處理中常用設(shè)計(jì)之一。在動(dòng)目標(biāo)指示（MTI）或者動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)（MTD）中，采用FIR濾波器可以濾除雜波干擾，提高信雜比，然后通過恒虛警處理（CFAR），完成目標(biāo)的檢測(cè)。在機(jī)載多普勒雷達(dá)中，為了抑制地雜波的干擾，采用了復(fù)雜的自適應(yīng)濾波器組。在陣列信號(hào)處理以及波束形成中，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)校正及加權(quán)系數(shù)計(jì)算和控制，均需要大量的復(fù)數(shù)運(yùn)算。這些復(fù)數(shù)加權(quán)濾波器、多普勒濾波器組或者矩陣運(yùn)算歸根到底是復(fù)信號(hào)的乘法累加運(yùn)算，均可根據(jù)不同算法的需要，采用DSP進(jìn)行靈活編程實(shí)現(xiàn)。

數(shù)據(jù)重采樣主要是為了得到雷達(dá)回波數(shù)據(jù)局部細(xì)節(jié)信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)校正或者配準(zhǔn)。例如在SAR圖像處理中，距離徙動(dòng)校正中的多點(diǎn)插值算法，InSAR進(jìn)行圖像配準(zhǔn)之前進(jìn)行8倍像素細(xì)化，均可采用DSP完成一維和二維的插值運(yùn)算。DSP在參數(shù)估計(jì)方面也得到了廣泛應(yīng)用。典型的應(yīng)用實(shí)例是SAR成像處理中的最大對(duì)比度算法。最大對(duì)比度算法是一種優(yōu)秀的多普勒調(diào)頻斜率估計(jì)方法，它通過對(duì)方位向數(shù)據(jù)的重復(fù)脈沖壓縮，最后通過計(jì)算對(duì)比度，得到最優(yōu)的普勒調(diào)頻斜率。其中，采用DSP完成大量的FFT、IFFT和復(fù)數(shù)乘法，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的參數(shù)估計(jì)。

此外，DSP可以利用其存儲(chǔ)器管理和計(jì)算能力，分析雜波強(qiáng)度、面積、雜波的多普勒頻率、起伏分量以及地雜波等，建立雜波圖，完成雷達(dá)回波的統(tǒng)計(jì)分析、信息保存及存儲(chǔ)器控制等任務(wù)，最終實(shí)現(xiàn)CFAR處理。由此可見，DSP在雷達(dá)信號(hào)處理器設(shè)計(jì)中具有很大的靈活性和適用范圍，它不僅增強(qiáng)了信號(hào)處理的速度和能力，大大提高了信號(hào)處理系統(tǒng)的性能指標(biāo)，而且適合多功能可編程并行處理和陣列處理，滿足高速并行處理的要求。

DSP在軍事領(lǐng)域應(yīng)用

現(xiàn)代智能化高精尖武器裝備中，都離不開嵌入式系統(tǒng)和DSP技術(shù)。DSP的功耗低、體積小、實(shí)時(shí)性反應(yīng)速度都是武器裝備中特別需要的。如機(jī)載空空導(dǎo)彈，在有限的體積內(nèi)裝有紅外探測(cè)儀和相應(yīng)的DSP信號(hào)處理器等部分，完成目標(biāo)的自動(dòng)鎖定與跟蹤。先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)上裝備的目視瞄準(zhǔn)器和步兵個(gè)人攜帶的頭盔式微光儀，需用DSP技術(shù)完成圖像的濾波與增強(qiáng)，智能化目標(biāo)搜索捕獲。DSP技術(shù)還用于自動(dòng)火炮控制、巡航導(dǎo)彈、預(yù)警飛機(jī)、相控陣天線等雷達(dá)數(shù)字信號(hào)處理中。