浅析DSP技术的应用与展望

张云帆 张云帆

【摘要】DSP现在通常有两种解读方式，一种是作为一种技术去理解，则是数字信号处理技术；另一种是当做看得见、摸得着的实体去看，即集成化的单片数字信号处理器。DSP技术是利用各类专用的设备，如计算器，经过一定的运算后对采集信号并进行各种加工处理，以提取信息进行处理，便于应用于各类场合。本篇论文将对DSP的结构和特点进行简单的介绍，并浅析DSP技术在当今背景下的应用与未来发展的展望。

【关键词】DSP；应用情况；未来展望

1、引言

在20世纪60年代，数字信号处理技术尚处于婴儿时期，刚刚出现在少数开发者的视线中。60年代中期以后，出现了FFT算法，集成电路由小规模发展到中规模，再到大规模，大大促进了DSP器件的完善。随着计算机的与时俱进，信息技术日新月异，DSP器件也随之不断更新换代。80年代，产品开始普及到千家万户。之后突飞猛进，与时俱进。历时近60年的光辉岁月，如今的DSP已经融入到我们的生活中的各个方面，逐渐成为我们生活中不可或缺的一部分。

2、DSP芯片的结构

2.1 哈佛结构

随着社会的发展，市场需求逐渐扩大，实现难度漸渐提升，编程的规模也变得越来越大，故DSP芯片需要较大的运算量和较高的运算速度。大家可以类比不同的计算机运行相同的大型游戏，先进的计算机不卡，就是运算速度提高了。采用了哈佛结构后，代码和数据的存储空间被分开，代码或数据的编号被分开。这样一来，相同的时间内处理的程序和数据量大大增加。之后经过历代开发者的不懈努力，又诞生了改进的哈佛结构，与前几代相比运算速度进一步提高。

2.2 独立的传输总线及控制器

处理器的速度虽然在不断提高，但还需与数据访问和传输的速度相配合。否则，处理器完成处理后，如果信息不能及时地得到处理，新一轮计算的结果就会覆盖旧的。DSP的控制器单独设置了信息运输的总线，就像是享受“特殊待遇”一样，因此它的信息运输速度更快，不会受干扰，也不会干扰别人。

2.3 MAC指令和硬件乘法器

DSP芯片配有硬件乘法器，也就是专门用来算乘法的硬件，使之与普通的处理器相比能以更快的速度完成乘法运算。当然，硬件与软件的升级往往是相辅相成的。硬件乘法器有一个与之配套的指令，它可以在最短的时间内运算并将结果存储在相应的位置。两者结合才能最快执行完乘法运算的代码。

3、DSP技术的优缺点

DSP技术有其强大的优点，也正因为这些优点才会被大众认可并得到广泛应用：（1）强大的数据处理能力，高速的计算速度；（2）DSP技术能根据情况自行将干扰的信号滤除，保留需要的信号；（3）DSP具备较强的品质和卓越的抗干扰性，能承受一定程度的恶劣环境，保证DSP系统的可靠运行。

尽管如此，DSP也没有做到占尽信号处理器的全部江山。它依然存在着或多或少的缺点，以致其在某些场合，其他的信号处理器更加适合：（1）在处理间断的信号时，它不能进行将之转换为连续的信号；（2）数字系统的可靠性与其他设备相比稍显逊色；（3）DSP只能采样满足一定频率条件的信号，不满足的信号无法采集，自然更不能处理。

4、DSP技术的应用领域

近年来，DSP的功能愈发强大，相应的需求量也水涨船高，市场上甚至出现了供不应求的情况。另外，DSP芯片的成本越来越低，故性价比日益提高，这些都是量产的前提条件。DSP在通信、自动控制、军事、医疗、图像视频处理等诸多领域得到广泛应用。现在以DSP在雷达领域的应用为例：

现代雷达系统愈发强大，要求也在逐年递增。一方面要求雷达在存在巨大干扰的环境下提高检测出目标的概率，降低没有目标却误报发现了目标的概率；另一方面要求雷达在相同的平台上具有多功能，能够具体的定位目标并分析、实时计算其各类参数，并对其威胁程度定级，以便决定该如何做出应对策略，并将目标的信息传输给上级。由此可以总结出现代雷达系统的两个标准，高适应性和多功能。

我们前面提到，软硬件是相辅相成的关系。系统的好坏如短板效应一般，取决于两者中差的一方。故要想提高系统性能，除了良好的硬件以外，还需要有与之配套的软件。雷达信号处理系统软件的核心是基于DSP的专门的软件，它主要负责执行提前设定的程序，完成对应功能。也就是说，DSP才是实现功能的关键所在，而计算机仅仅用来让相关人员进行监视以了解系统运行的情况，也就是说提供一个人机交互的界面，并不参与信号的采集与运算。此外，这种软件系统被细分为底层软件和顶层软件两个部分，两个级别的软件各司其职。这么做有效减少了软件开发人员的工作量，因为他们只需要考虑自己所需要负责的开发内容，大大提高了开发代码的效率。

此外，DSP具有多功能性，还可以完成更多复杂的任务。由此可见，DSP在雷达信号处理器设计中具有很大的适用性，且可以长期运行，与时俱进。它不仅增强了信号处理的速度，提高了信号处理的准确性，而且适用于各类不同的场合，与别的软件配合进行更高级的运算，满足更加复杂的要求。

5. 结语

DSP的功能愈发强大，应用的范围更是不可估量。在日新月异的环境下，DSP面临的要求是更快的运算速度，更全面完善的功能，耗能更低更加环保等。由此，DSP的技术可能会朝着以下的方向发展：DSP尺寸缩小，系统集成度继续提高；内核结构进一步改善；提高运算速度，降低功耗以减少对环境的污染与资源的浪费。甚至还有人提出了一种新的系统：DSP嵌入式系统，它将DSP器件在数据处理方面的优势与应用目标所需要的技术特征相结合，双剑合璧，也会拥有美好的前景。

就目前形势来看，DSP的市场将会越来越大，与之而来的便是更加激烈的市场竞争。目前国内得公司主要侧重DSP芯片在各领域的应用，在DSP芯片的工艺和制造上却很少涉足。现在在这一方面为国外大厂所垄断，凡是在这方面的需求全要由国外公司来满足。除了进一步发扬我国在DSP应用上的优势以外，应当有更多的人才投身到国内DSP芯片制作的潮流中，为我国在此方面的崛起尽一份力，才能进一步提高我国公司的国际地位。

参考文献：

[1]张丽娟.DSP在移动通信中的应用[J].电子产品世界.2000（12）.

[2]胡璞.关于DSP技术的发展前景及其应用现状问题的初探[J].科研.2016（8）.