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1、DSP技术的应用及其发展论文专 业： 通信工程 班 级： 通信 14-1BF 学生姓名： 邓哥哥 学 号： 14112363312 前 言DSP 是 Digital Signal Processing 的缩写，表示数字信号处理器，信息化的基础是数字化，数字化的核心技术之一是数字信号处理，数字信号处理的任务在很大程度上需要由 DSP 器件来完成，DSP 技术已成为人们日益关注的并得到迅速发展的前沿技术。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。DSP 技术的应用及其发展一 、 DSP 广 告 平 台D

2、SP 的 特 点 包 括 ， 通 过 一 个 独 立 的 用 户 界 面 ， 可 以 将 广 告 互 换 和 其 他 媒 体提 供 者 连 接 ； 自 动 化 的 竞 标 管 理 功 能 ， 一 般 包 含 了 实 时 的 竞 标 系 统 ； 捕 捉 和管 理 品 牌 数 据 及 提 高 目 标 客 户 群 的 第 三 方 数 据 的 能 力 ； 结 合 所 有 媒 体 资 源 ，控 制 预 算 和 竞 争 率 ； 通 过 多 媒 体 供 应 商 ， 完 全 集 成 竞 争 对 手 的 性 能 报 告 。 二 、 高 效 互 联 网 广 告 平 台 AvazuDSPAvazuDSP四 位 一

3、体 的 整 合 营 销 需 求 方 平 台 基 于 个 人 兴 趣 行 为 再 定 向技 术 基 础 ， 由 德 国 Avazu 公 司 创 造 的 以 公 开 （ Openness） ,透 明（ Transparency） ,效 率 （ Efficiency） , 实 时 （ RealTime Bidding） 为 理念 的 媒 介 购 买 投 放 平 台 。 该 平 台 允 许 广 告 商 通 过 一 个 接 口 管 理 并 且 投 放 全 球 所 有 最 大 的 广 告 交 易系 统 Ad Exchanges, 供 应 方 平 台 SSPs 以 及 网 络 联 盟 Ad Networks

4、， 并 且可 以 通 过 RTB Real Time Bidding 技 术 针 对 各 种 广 告 资 源 进 行 自 动 化 估值 ， 竞 价 以 及 定 向 。 用 户 利 用 DSP 平 台 以 及 Avazu 自 主 研 发 的CreativeOptimization Engine 可 以 实 现 在 曝 光 前 对 目 标 受 众 的 CTR 点 击 率最 大 化 以 及 创 意 个 性 化 (Creative Personalization)。 三 、 DSP 微 处 理 器DSP（ digital signal processor） 是 一 种 独 特 的 微 处 理 器 ，

5、是 以 数 字信 号 来 处 理 大 量 信 息 的 器 件 。 其 工 作 原 理 是 接 收 模 拟 信 号 ， 转 换 为 0 或 1 的数 字 信 号 。 再 对 数 字 信 号 进 行 修 改 、 删 除 、 强 化 ， 并 在 其 他 系 统 芯 片 中 把 数字 数 据 解 译 回 模 拟 数 据 或 实 际 环 境 格 式 。 它 不 仅 具 有 可 编 程 性 ， 而 且 其 实 时运 行 速 度 可 达 每 秒 数 以 千 万 条 复 杂 指 令 程 序 ， 远 远 超 过 通 用 微 处 理 器 ， 是 数字 化 电 子 世 界 中 日 益 重 要 的 电 脑 芯 片 。

6、 它 的 强 大 数 据 处 理 能 力 和 高 运 行 速 度 ，是 最 值 得 称 道 的 两 大 特 色 。 DSP 微 处 理 器 （ 芯 片 ） 一 般 具 有 如 下 主 要 特 点 ： （ 1） 在 一 个 指 令 周 期 内 可 完 成 一 次 乘 法 和 一 次 加 法 ； （ 2） 程 序 和 数 据 空 间 分 开 ， 可 以 同 时 访 问 指 令 和 数 据 ； （ 3） 片 内 具 有 快 速 RAM， 通 常 可 通 过 独 立 的 数 据 总 线 在 两 块 中 同 时 访 问 ；（ 4） 具 有 低 开 销 或 无 开 销 循 环 及 跳 转 的 硬 件 支

7、持 ； （ 5） 快 速 的 中 断 处 理 和 硬 件 I/O 支 持 ； （ 6） 具 有 在 单 周 期 内 操 作 的 多 个 硬 件 地 址 产 生 器 ； （ 7） 可 以 并 行 执 行 多 个 操 作 ； （ 8） 支 持 流 水 线 操 作 ， 使 取 指 、 译 码 和 执 行 等 操 作 可 以 重 叠 执 行 。 当 然 ， 与 通 用 微 处 理 器 相 比 ， DSP 微 处 理 器 （ 芯 片 ） 的 其 他 通 用 功 能 相对 较 弱 些 。 四 、 DSP 优 点对 元 件 值 的 容 限 不 敏 感 ， 受 温 度 、 环 境 等 外 部 因 素 影 响

8、小 ； 容 易 实 现 集 成 ； VLSI 可 以 分 时 复 用 ， 共 享 处 理 器 ； 方 便 调 整 处 理 器 的 系 数 实 现 自 适 应 滤 波 ； 可 实 现 模 拟 处 理 不 能 实 现 的 功 能 ： 线 性 相 位 、 多 抽 样 率 处 理 、 级 联 、 易于 存 储 等 ； 可 用 于 频 率 非 常 低 的 信 号 。 五 、 DSP 缺 点需 要 模 数 转 换 ； 受 采 样 频 率 的 限 制 ， 处 理 频 率 范 围 有 限 ； 数 字 系 统 由 耗 电 的 有 源 器 件 构 成 ， 没 有 无 源 设 备 可 靠 。 但 是 其 优 点 远

9、 远 超 过 缺 点 。 六 、 DSP 的 开 发 工 具数 字 信 号 处 理 器 (DSP)作 为 一 种 可 编 程 专 用 芯 片 ， 是 数 字 信 号 处 理 理 论 实用 化 过 程 的 重 要 技 术 工 具 ， 在 语 音 处 理 、 图 像 处 理 等 技 术 领 域 得 到 了 广 泛 的应 用 。 但 对 于 算 法 设 计 人 员 来 讲 ， 利 用 汇 编 语 言 或 C 语 言 进 行 DSP 功 能 开发 ， 具 有 周 期 长 、 效 率 低 的 缺 点 ， 不 利 于 算 法 验 证 和 产 品 的 快 速 开 发 。 由 MathWorks 公 司 和

10、TI 公 司 联 合 开 发 的 DSPMATLAB Link for CCS Development Tools(简 称 CCSLink)是 MATLAB6.5 版 本 (Release13)中 增 加 的一 个 全 新 的 工 具 箱 ， 它 提 供 了 MATLAB、 CCS 和 DSP 目 标 板 的 接 口 ， 利 用 此工 具 可 以 像 操 作 MATLAB 变 量 一 样 来 操 作 DSP 器 件 的 存 储 器 和 寄 存 器 ， 使 开发 人 员 在 MATLAB 环 境 下 完 成 对 DSP 的 操 作 ， 从 而 极 大 地 提 高 DSP 应 用 系统 的 开 发

11、 进 程 。 MATLAB 具 有 强 大 的 分 析 、 计 算 和 可 视 化 功 能 ， 利 用 MATLAB 提 供 的 数 十个 专 业 工 具 箱 ， 可 以 方 便 、 灵 活 地 实 现 对 自 动 控 制 、 信 号 处 理 、 通 信 系 统 等的 算 法 分 析 和 仿 真 ， 是 算 法 设 计 人 员 和 工 程 技 术 人 员 必 不 可 少 的 软 件 工 具 。 七 、 DSP 技 术 的 应 用语 音 处 理 ： 语 音 编 码 、 语 音 合 成 、 语 音 识 别 、 语 音 增 强 、 语 音 邮 件 、 语音 储 存 等 。 图 像 /图 形 ： 二

12、维 和 三 维 图 形 处 理 、 图 像 压 缩 与 传 输 、 图 像 识 别 、 动 画 、机 器 人 视 觉 、 多 媒 体 、 电 子 地 图 、 图 像 增 强 等 。 军 事 ： 保 密 通 信 、 雷 达 处 理 、 声 呐 处 理 、 导 航 、 全 球 定 位 、 跳 频 电 台 、搜 索 和 反 搜 索 等 。 仪 器 仪 表 ： 频 谱 分 析 、 函 数 发 生 、 数 据 采 集 、 地 震 处 理 等 。 自 动 控 制 ： 控 制 、 深 空 作 业 、 自 动 驾 驶 、 机 器 人 控 制 、 磁 盘 控 制 等 。 医 疗 ： 助 听 、 超 声 设 备

13、、 诊 断 工 具 、 病 人 监 护 、 心 电 图 等 。 家 用 电 器 ： 数 字 音 响 、 数 字 电 视 、 可 视 电 话 、 音 乐 合 成 、 音 调 控 制 、 玩具 与 游 戏 等 。 生 物 医 学 信 号 处 理 举 例 ： CT 机 示 例CT： 计 算 机 X 射 线 断 层 摄 影 装 置 。 （ 其 中 发 明 头 颅 CT 英 国 EMI 公 司 的 豪 斯菲 尔 德 获 诺 贝 尔 奖 。 ） CAT:计 算 机 X 射 线 空 间 重 建 装 置 。 出 现 全 身 扫 描 ， 心 脏 活 动 立 体 图 形 ， 脑 肿瘤 异 物 ， 人 体 躯 干

14、图 像 重 建 。 心 电 图 分 析 。 八 、 基 于 DSP 的 智 能 视 频 监 控 系 统传 统 的 视 频 监 视 系 统 是 简 单 的 非 智 能 闭 路 电 视 （ CCTV） 系 统 ， 其 缺 点 十分 明 显 。 这 样 的 系 统 或 者 需 要 安 保 人 员 实 时 监 视 画 面 以 捕 捉 关 键 事 件 ， 或 者需 要 在 事 后 对 视 频 记 录 进 行 回 放 并 进 行 人 工 分 析 。 耗 时 耗 力 ， 成 本 高 而 效 率低 。 近 几 年 ， DSP 在 智 能 视 频 监 控 系 统 方 面 的 应 用 不 断 完 善 ， 正 在

15、逐 渐 取 代传 统 的 模 拟 非 智 能 系 统 。 iSuppli 公 司 2006 年 的 一 份 分 析 报 告 曾 指 出 ， IP 视 频 监 控 系 统 市 场 到2010 年 将 增 长 近 十 倍 。 IP 监 控 的 创 新 技 术 之 一 是 “智 能 摄 像 机 ”， 它 拥 有强 大 的 数 字 信 号 处 理 器 ， 能 探 测 威 胁 并 触 发 自 动 响 应 。 可 见 ， DSP 芯 片 是 智能 监 控 的 核 心 。 九 、 基 于 DSP 的 语 音 实 时 变 速 系 统在 外 语 多 媒 体 教 学 中 ， 要 求 对 语 速 进 行 快 慢 控

16、 制 ， 以 适 应 不 同 程 度 学 生的 需 求 。 然 而 ， 传 统 的 语 音 变 速 产 品 往 往 在 教 师 改 变 语 速 的 同 时 ， 也 改 变 了原 说 话 者 的 语 调 ， 不 能 达 到 教 学 的 真 正 目 的 。 因 此 ， 语 音 变 速 系 统 应 当 具 备调 整 语 速 的 同 时 ， 还 需 要 保 证 原 说 话 者 语 调 保 持 不 变 的 特 点 。 基 于DSP（ TMS320C5409） 的 语 音 实 时 变 速 系 统 能 够 任 意 调 整 语 音 语 速 ， 达 到 外 语多 媒 体 教 学 的 需 求 。 十 、 DSP

17、发 展 轨 迹DSP 产 业 在 约 40 年 的 历 程 中 经 历 了 三 个 阶 段 ： 第 一 阶 段 ， DSP 意 味 着 数字 信 号 处 理 ， 并 作 为 一 个 新 的 理 论 体 系 广 为 流 行 。 随 着 这 个 时 代 的 成 熟 ，DSP 进 入 了 发 展 的 第 二 阶 段 ， 在 这 个 阶 段 ， DSP 代 表 数 字 信 号 处 理 器 ， 这 些DSP 器 件 使 我 们 生 活 的 许 多 方 面 都 发 生 了 巨 大 的 变 化 。 接 下 来 又 催 生 了 第 三 阶段 ， 这 是 一 个 赋 能 (enablement)的 时 期 ，

18、我 们 将 看 到 DSP 理 论 和 DSP 架 构 都被 嵌 入 到 SoC 类 产 品 中 。 ” 第 一 阶 段 ， DSP 意 味 着 数 字 信 号 处 理 。 80 年代 开 始 了 第 二 个 阶 段 ， DSP 从 概 念 走 向 了 产 品 ， TMS32010 所 实 现 的 出 色 性 能和 特 性 备 受 业 界 关 注 。 方 进 先 生 在 一 篇 文 章 中 提 到 ， 新 兴 的 DSP 业 务 同 时 也承 担 着 巨 大 的 风 险 ， 究 竟 向 哪 里 拓 展 是 生 死 攸 关 的 问 题 。 当 设 计 师 努 力 使DSP 处 理 器 每 MIP

19、S 成 本 降 到 了 适 合 于 商 用 的 低 于 10 美 元 范 围 时 ， DSP 在 军事 、 工 业 和 商 业 应 用 中 不 断 获 得 成 功 。 到 1991 年 ， TI 推 出 价 格 可 与 16 位 微处 理 器 不 相 上 下 的 DSP 芯 片 ， 首 次 实 现 批 量 单 价 低 于 5 美 元 ， 但 所 能 提 供 的性 能 却 是 其 5 至 10 倍 。 到 90 年 代 ， 多 家 公 司 跻 身 DSP 领 域 与 TI 进 行 市 场竞 争 。 TI 首 家 提 供 可 定 制 DSPcDSP， cDSP 基 于 内 核 DSP 的 设 计

20、可 使DSP 具 有 更 高 的 系 统 集 成 度 ， 大 大 加 速 了 产 品 的 上 市 时 间 。 同 时 ， TI 瞄 准DSP 电 子 市 场 上 成 长 速 度 最 快 的 领 域 。 到 90 年 代 中 期 ， 这 种 可 编 程 的 DSP器 件 已 广 泛 应 用 于 数 据 通 信 、 海 量 存 储 、 语 音 处 理 、 汽 车 电 子 、 消 费 类 音 频和 视 频 产 品 等 等 ， 其 中 最 为 辉 煌 的 成 就 是 在 数 字 蜂 窝 电 话 中 的 成 功 。 这 时 ，DSP 业 务 也 一 跃 成 为 TI 最 大 的 业 务 ， 这 个 阶

21、段 DSP 每 MIPS 的 价 格 已 降 到 10美 分 到 1 美 元 的 范 围 。 21 世 纪 DSP 发 展 进 入 第 三 个 阶 段 ， 市 场 竞 争 更 加 激烈 ， TI 及 时 调 整 DSP 发 展 战 略 全 局 规 划 ， 并 以 全 面 的 产 品 规 划 和 完 善 的 解 决方 案 ， 加 之 全 新 的 开 发 理 念 ， 深 化 产 业 化 进 程 。 成 就 这 一 进 展 的 前 提 就 是DSP 每 MIPS 价 格 目 标 已 设 定 为 几 个 美 分 或 更 低 。 十 一 、 DSP 未 来 发 展1、 数 字 信 号 处 理 器 的 内

22、 核 结 构 进 一 步 改 善 ， 多 通 道 结 构 和 单 指 令 多 重 数据 (SIMD)、 特 大 指 令 字 组 (VLIM)将 在 新 的 高 性 能 处 理 器 中 将 占 主 导 地 位 ， 如Analog Devices 的 ADSP-2116x。 ADSP 产 品2、 DSP 和 微 处 理 器 的 融 合 ： 微 处 理 器 是 低 成 本 的 ， 主 要 执 行 智 能 定 向 控 制 任 务 的 通 用 处 理 器 能 很 好 执 行智 能 控 制 任 务 ， 但 是 数 字 信 号 处 理 功 能 很 差 。 而 DSP 的 功 能 正 好 与 之 相 反 。在

23、 许 多 应 用 中 均 需 要 同 时 具 有 智 能 控 制 和 数 字 信 号 处 理 两 种 功 能 ， 如 数 字 蜂窝 电 话 就 需 要 监 测 和 声 音 处 理 功 能 。 因 此 ， 把 DSP 和 微 处 理 器 结 合 起 来 ， 用单 一 芯 片 的 处 理 器 实 现 这 两 种 功 能 ， 将 加 速 个 人 通 信 机 、 智 能 电 话 、 无 线 网络 产 品 的 开 发 ， 同 时 简 化 设 计 ， 减 小 PCB 体 积 ， 降 低 功 耗 和 整 个 系 统 的 成 本 。例 如 ， 有 多 个 处 理 器 的 Motorola 公 司 的 DSP5

24、665x， 有 协 处 理 器 功 能 的Massan 公 司 FILU-200， 把 MCU 功 能 扩 展 成 DSP 和 MCU 功 能 的 TI 公 司 的TMS320C27xx 以 及 Hitachi 公 司 的 SH-DSP， 都 是 DSP 和 MCU 融 合 在 一 起 的 产品 。 互 联 网 和 多 媒 体 的 应 用 需 要 将 进 一 步 加 速 这 一 融 合 过 程 。 3、 DSP 和 高 档 CPU 的 融 合 ： 大 多 数 高 档 GPP 如 Pentium 和 PowerPC 都 是 SIMD 指 令 组 的 超 标 量 结 构 ， 速度 很 快 。 LS

25、I Logic 公 司 的 LSI401Z 采 用 高 档 CPU 的 分 支 预 示 和 动 态 缓 冲 技术 ， 结 构 规 范 ， 利 于 编 程 ， 不 用 担 心 指 令 排 队 ， 使 得 性 能 大 幅 度 提 高 。Intel 公 司 涉 足 数 字 信 号 处 理 器 领 域 将 会 加 速 这 种 融 合 。 4、 DSP 和 SOC 的 融 合 ： SOCSOC(System-On-Chip)是 指 把 一 个 系 统 集 成 在 一 块 芯 片 上 。 这 个 系 统 包 括DSP 和 系 统 接 口 软 件 等 。 比 如 Virata 公 司 购 买 了 LSI L

26、ogic 公 司 的 ZSP400处 理 器 内 核 使 用 许 可 证 ， 将 其 与 系 统 软 件 如 USB、 10BASET、 以 太 网 、UART、 GPIO、 HDLC 等 一 起 集 成 在 芯 片 上 ， 应 用 在 xDSL 上 ， 得 到 了 很 好 的 经济 效 益 。 因 此 ， SOC 芯 片 近 几 年 销 售 很 好 ， 由 1998 年 的 1.6 亿 片 猛 增 至1999 年 的 3.45 亿 片 。 1999 年 ， 约 39%的 SOC 产 品 应 用 于 通 讯 系 统 。 今 后 几年 ， SOC 将 以 每 年 31%的 平 均 速 度 增 长

27、 ， 到 2004 年 将 达 到 13 亿 片 。 毋 庸 置疑 ， SOC 将 成 为 市 场 中 越 来 越 耀 眼 的 明 星 。 5、 DSP 和 FPGA 的 融 合 ： FPGA 是 现 场 编 程 门 阵 列 器 件 。 它 和 DSP 集 成 在 一 块 芯 片 上 ， 可 实 现 宽 带 信 号处 理 ， 大 大 提 高 信 号 处 理 速 度 。 据 报 道 ， Xilinx 公 司 的 Virtex-II FPGA 对快 速 傅 立 叶 变 换 (FFT)的 处 理 可 提 高 30 倍 以 上 。 它 的 芯 片 中 有 自 由 的 FPGA可 供 编 程 。 Xilinx 公 司 开 发 出 一 种 称 作 Turbo 卷 积 编 译 码 器 的 高 性 能 内 核 。设 计 者 可 以 在 FPGA 中 集 成 一 个 或 多 个 Turbo 内 核 ， 它 支 持 多 路 大 数 据 流 ， 以满 足 第 三 代 (3G)WCDMA 无 线 基 站 和 手 机 的 需 要 ， 同 时 大 大 。WCDMA 无 线 基 站节 省 开 发 时 间 ， 使 功 能 的 增 加 或 性 能 的 改 善 非 常 容 易 。 因 此 在 无 线 通 信 、 多媒 体 等 领 域 将 有 广 泛 应 用 。