淺析DSP技術(shù)及相關(guān)應(yīng)用

晏菁

摘 要：DSP技術(shù)的原理在于，先將現(xiàn)實世界的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再利用一定的數(shù)學(xué)方法處理該信號，最終得到需要的結(jié)果。本文首先分析了DSP技術(shù)的一些優(yōu)點與不足之處，在此基礎(chǔ)上分析了其主要的兩大發(fā)展領(lǐng)域，文章的重點在于DSP技術(shù)在不同領(lǐng)域的具體應(yīng)用，包括在儀器儀表領(lǐng)域的具體應(yīng)用、在語音處理領(lǐng)域的應(yīng)用以及在多媒體方面的應(yīng)用等。

關(guān)鍵詞：DSP技術(shù)；應(yīng)用；多媒體

中圖分類號：TP368.1

DSP即數(shù)字信號處理器，其實質(zhì)上是一種專用的處理器，主要用于將模擬信號進行相應(yīng)的裝換，變換成數(shù)字信號，之后再對其進行相應(yīng)的高速實時處理。其工作原理如下：首先將現(xiàn)實世界的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，其次利用一定的數(shù)學(xué)方法處理該信號，最終得到需要的結(jié)果。其主要特點[1]包括：高速、靈活、可編程以及低功耗等，正是由于這些原因使得其被廣泛的應(yīng)用于信號處理、儀器儀表以及測量處理等領(lǐng)域。同時，隨著科技的不斷發(fā)展，DSP的成本也在不斷的降低，其運用領(lǐng)域?qū)訌V泛。

1 DSP技術(shù)的優(yōu)點與不足

DSP技術(shù)有著其獨特的兩大特色，即強大的數(shù)據(jù)處理能力以及高運行速度，除此之外，其主要的優(yōu)點在于：（1）DSP芯片能夠在各種比較苛刻環(huán)境下進行運用，這主要是因為其具備較高的品質(zhì)和抗干擾的性能，進而保證整個系統(tǒng)能夠正常的可靠的運行；（2）DSP技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)模擬處理不能實現(xiàn)的一些功能，比如：能夠?qū)崿F(xiàn)線性相位、進行多抽樣的處理以及共享同一個處理器等；（3）DSP技術(shù)能夠自動地調(diào)整處理器的相關(guān)系數(shù)而實現(xiàn)自適應(yīng)濾波等；

隨著人們對其的要求越來越高，其不足之處也被逐漸放大，比如：（1）在對數(shù)字信號進行相關(guān)處理時，處理器不能實現(xiàn)對數(shù)模的轉(zhuǎn)換；（2）由于受到采樣頻率的限制，導(dǎo)致其處理頻率的范圍也受到了一定的限制；（3）數(shù)字系統(tǒng)的可靠性不如無源設(shè)備[2]等。這些不足之處都是需要我們通過不斷的研究去解決的。

2 DSP技術(shù)發(fā)展的兩大領(lǐng)域

就現(xiàn)階段DSP技術(shù)發(fā)展的領(lǐng)域而言，可將其歸結(jié)為兩個方面，分別是：（1）在數(shù)字信號處理的理論和方法方面的發(fā)展，其中的數(shù)字信號處理涉及到的范圍很廣，包括：數(shù)學(xué)領(lǐng)域、隨機過程以及數(shù)值分析等，這些都可以被歸結(jié)為數(shù)字信號處理的基本工具，值得關(guān)注的是數(shù)字信號處理已經(jīng)將一些十分經(jīng)典的理論體系作為了理論基礎(chǔ)，使其自身形成了一系列的新興學(xué)科。（2）在算法方面，數(shù)字信號處理主要研究的是如何在運算量和存儲器使用量最小時也能完成指定的任務(wù)，隨著DSP處理器性能的不斷提高，在體積、功耗以及成本上的下降，使得其已經(jīng)能夠滿足低成本便攜式電池供電應(yīng)用系統(tǒng)的要求。

DSP技術(shù)在上述兩個大領(lǐng)域的發(fā)展是互相促進的，如果沒有對理論和算法進行深層次的研究，也就不能推動其在實際工作中的應(yīng)用，隨著人們對應(yīng)用不斷的提出要求，也就在一定程度上促進了理論的發(fā)展。

3 在各個領(lǐng)域的應(yīng)用

3.1 在儀器儀表領(lǐng)域的具體應(yīng)用

隨著DSP技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)如今其已經(jīng)被應(yīng)用到了測量儀表[3]和測試儀器行業(yè)，并且有取代高檔單片機的走勢。之所以將DSP技術(shù)用于開發(fā)新型的測量儀表和測試儀器，主要是考慮到DSP技術(shù)的引入，能夠在很大程度上簡化儀器儀表的硬件電路，進而最終實現(xiàn)儀器儀表的片上系統(tǒng)設(shè)計，同時DSP芯片能夠在很大程度上提高儀器儀表的測量精度和速度。現(xiàn)階段的DSP技術(shù)正處于高速發(fā)展時期，DSP技術(shù)的引入能夠在一定程度上推進儀器儀表的技術(shù)革新。以下就該技術(shù)在線陣CCD測量系統(tǒng)中的應(yīng)用進行分析：

就CCD測量系統(tǒng)的工作進程而言，其一般分為3步，首先是利用CCD自身攜帶的傳感器進行光積分，之后是對CCD輸出的電信號進行數(shù)據(jù)采集工作，最后利用DSP系統(tǒng)實現(xiàn)對數(shù)字信號的相關(guān)處理。

利用DSP技術(shù)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理，對于每組的數(shù)據(jù)而言，數(shù)據(jù)的采集以及數(shù)據(jù)的處理工作都屬于流水線方式。結(jié)合AD采樣技術(shù)能夠充分的發(fā)揮DSP處理器片內(nèi)存儲器容量大、快速靈活運算能力的特點，使用DSP片內(nèi)雙數(shù)據(jù)緩沖區(qū)交替對CCD進行信號采集和數(shù)據(jù)處理；在進行數(shù)據(jù)處理過程中，DSP以中斷方式讀取AD采樣結(jié)果。

3.2 在語音處理領(lǐng)域的應(yīng)用

在對語音信號進行相關(guān)處理時，常需要對信號進行增強，該技術(shù)是語音信號處理中的一項十分關(guān)鍵的技術(shù)，最主要的目的在于提取出純凈的語音。比如當(dāng)語音處理系統(tǒng)是在較強噪聲下工作時，其內(nèi)部的DSP芯片相當(dāng)于是一個微處理器，能夠完成語音增強算法的實現(xiàn)并控制系統(tǒng)的正常運行。值得關(guān)注的一點是，利用DSP技術(shù)能夠在中斷服務(wù)子程序內(nèi)讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)對這些數(shù)據(jù)的語音增強，也能將增強后的數(shù)據(jù)存儲或傳輸。

3.3 在通信領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著科技的不斷發(fā)展，通信技術(shù)得到了十分迅速的發(fā)展，現(xiàn)階段的DSP技術(shù)已經(jīng)被看作是信號與信息處理領(lǐng)域的一門新興學(xué)科?，F(xiàn)如今，通信領(lǐng)域中的大部分產(chǎn)品與DSP都存在一定的聯(lián)系，包括：對數(shù)據(jù)的加密操作、擴頻通信以及電話的可視功能等。最初構(gòu)想的通信的DSP應(yīng)用系統(tǒng)，其目標(biāo)也就是在一定的間內(nèi)對算法進行一定的仿真，將波形存儲起來，最后對這些被存儲起來的波形進行一定的處理，實現(xiàn)通信功能。就DSP技術(shù)在通信方面的具體應(yīng)用而言，數(shù)字蜂窩電話是其最為重要的一個應(yīng)用領(lǐng)域。隨著DSP技術(shù)的引入，現(xiàn)如今對蜂窩電話的更新?lián)Q代顯得尤為簡單，具體的過程只是在統(tǒng)一的硬件平臺基礎(chǔ)上，利用軟件自身的不斷升級，生產(chǎn)出各種各樣的新款手機。

3.4 在多媒體領(lǐng)域的應(yīng)用

就多媒體的內(nèi)涵而言，其主要包括如下幾個方面，即文字、語言、圖像、圖形和數(shù)據(jù)等。多媒體攜帶的信息大部分屬于視頻和音頻數(shù)據(jù)，如果對這些數(shù)據(jù)進行存儲則需要很大的存儲空間，所以需要采用一定的技術(shù)手段對這些數(shù)據(jù)進行適當(dāng)?shù)膲嚎s，以便節(jié)省儲存空間。在這樣的背景下，DSP技術(shù)的引入實現(xiàn)了對語音的編碼、圖像的壓縮和還原等功能，并且還能夠在一定程度上提高通信線路的傳輸效率?，F(xiàn)如今移動通信中的語音壓縮和調(diào)制解調(diào)器也大量采用DSP。

上述內(nèi)容只是簡單的說明了DSP技術(shù)在一些領(lǐng)域的實際應(yīng)用，由于DSP技術(shù)的日新月異，其應(yīng)用的領(lǐng)域也在不斷的擴展，在不久的將來，DSP技術(shù)將會被廣泛應(yīng)用到人們的生活中。

4 DSP技術(shù)的發(fā)展趨勢

隨著DSP技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，其主要的發(fā)展趨勢可以歸結(jié)如下：

（1）實現(xiàn)系統(tǒng)的集成，也就是將以往的多個DSP芯核、MPU芯核或者存儲單元等，集成在同一個芯片上，實現(xiàn)集成電路；（2）對DSP的內(nèi)核結(jié)構(gòu)進行完善，以便能夠?qū)崿F(xiàn)單指令多重數(shù)據(jù)、超流水結(jié)構(gòu)以及多處理等功能；（3）提高運算速度和縮減功耗和相應(yīng)的幾何結(jié)構(gòu)尺寸；（4）就未來而言，主流應(yīng)該是定點DSP，與浮點DSP相比較而言，定點DSP器件需要的成本較低，并且其對于存儲器的要求也較低，實際工作中耗能較少。（5）如果能夠?qū)崿F(xiàn)與可編程器件的結(jié)合就更好了，以便實現(xiàn)高速實時處理功能，用于滿足無線通信、多媒體等領(lǐng)域多功能和高性能的要求。

5 結(jié)語

隨著社會的不斷發(fā)展，也隨著人們生活水平的日益提高，人們對于生活的需求也在不斷的增長?，F(xiàn)階段，DSP技術(shù)已經(jīng)被越來越多的應(yīng)用到日常生活中，其發(fā)展日新月異，它的應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷的擴展。市場的需求促進了技術(shù)的迅速發(fā)展，正是由于DSP技術(shù)的存在，才有了越來越多的新產(chǎn)品。

參考文獻：

[1]申敏.DSP原理及其在移動通信中的應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，1999.

[2]徐偉.DSP應(yīng)用的結(jié)構(gòu)和發(fā)展方向[J].電子技術(shù)應(yīng)用，1999.

[3]彭啟琮，李玉柏，管慶.DSP技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，2007.

作者單位：安徽師范大學(xué)物電學(xué)院，安徽蕪湖 241000