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DSP(Digital Signal Processing)即數字信號處理技術,DSP芯片即指能夠實現數字信號處理技術的芯片。DSP芯片的內部采用程序和數據分開的哈佛結構,具有專門的硬件乘法器,廣泛采用流水線操作,提供特殊的DSP指令,可以用來快速的實現各種數字信號處理算法。
DPS芯片也被人們稱為數字信號處理器,它常用于軍事、醫療、家用電器等領域。我們根據它的工作時鐘和指令類型,可以將它分為靜態DSP芯片和一致性DSP芯片。按照它的工作數據格式將它分為定點DSP芯片和浮點DSP芯片。我們還可以根據它的用途不同,將它分為通用型DSP芯片和專用型DSP芯片。
DPS芯片的特點:
通常來說dsp芯片的程序和數據是分開存放的,它的內部存在快速的RAM,這樣導致我們可以通過數據總線同時訪問指令和數據。Dsp芯片能夠支持無開銷循環及跳轉的硬件,能夠并行執行多個操作,像取指、譯碼等操作可以重復操作,具有穩定性好、精度高、大規模集成性等優勢。
數字信號處理器的選擇具有以下原理:
1.算法格式。定點算法的動態范圍較小。例如,16位定點算法的動態范圍僅為96dB,這容易出現溢出問題,但成本低,功耗低。因此,大多數數字信號處理器都是定點的,約占67%。浮點算法具有較大的動態范圍,例如32位浮點算法,其動態范圍為1536dB。處理速度遠高于定點,總線寬度也比定點寬。編程更容易,但是成本更高,功耗更高……浮點數字信號處理器主要用于高端產品。
2.數據寬度。所有浮點DSP均為32位寬,而定點DSP大多為16位寬,也有24位,例如摩托羅拉的DSP563xx系列。和Zoran的ZR3800系列(均為20位)。數據寬度直接影響DSP芯片的尺寸,封裝引腳的數量以及外圍存儲器的容量,因此直接影響DSP的成本。
3.速度。選擇DSP時,速度是最重要的考慮因素。DSP的速度通常是指令周期的時間,但也指核心功能(例如FIR或IIR濾波器)的計算時間。一些DSP使用非常大的指令字組(VLIW)結構,可以在一個周期內執行多個指令。它與時鐘的工作頻率密切相關。
DSP芯片的應用主要領域有:
(1) 信號處理——如,數字濾波、自適應濾波、快速傅里葉變換、相關運算、頻譜分析、卷積等。
(2) 通信——如,調制解調器、自適應均衡、數據加密、數據壓縮、回坡抵消、多路復用、傳真、擴頻通信、糾錯編碼、波形產生等。
(3) 語音——如語音編碼、語音合成、語音識別、語音增強、說話人辨認、說話人確認、語音郵件、語音儲存等。
(4) 圖像/圖形——如二維和三維圖形處理、圖像壓縮與傳輸、圖像增強、動畫、機器人視覺等。
(5) 軍事——如保密通信、雷達處理、聲納處理、導航等。
(6) 儀器儀表——如頻譜分析、函數發生、鎖相環、地震處理等。
(7) 自動控制——如引擎控制、深空、自動駕駛、機器人控制、磁盤控制。
(8) 醫療——如助聽、超聲設備、診斷工具、病人監護等。
(9) 家用電器——如高保真音響、音樂合成、音調控制、玩具與游戲、數字電話/電視等