火箭军指挥学院
摘要：本文概述了数字信号处理技术的发展过程，概述了DSP结构和特点，分析了DSP处理器在多个领域应用状况，介绍了DSP的最新发展及发展面临的难题，对数字信号处理技术的发展前景进行了展望。
关键词：数字信号处理；发展过程；结构特点；应用状况；难题；前景展望
1、数字信号处理器的结构特点
在20世纪30年代中期，德国科学家冯诺依曼发明了新的计算机结构并命名冯•诺伊曼结构图，我们机的就是基于冯诺伊曼的体系结构。
但是，当程序指令与数据共用一个存储空间和单一的地址及数据总线的这一结构在面对高速实时处理时就会造成总线拥挤，哈佛大学将其加以改进后研制的计算机采用了与冯诺伊曼完全不同的另一种计算机结构图称为“哈佛结构”这种结构由于采用了完全隔离的程序和数据存储器以及双独立总线大大的提高了运算处理速度。
与冯诺曼结构处理器比较，哈佛结构处理器有两个明显的特点：
（1）使用两个独立的存储器模块，分别存储指令和数据，每个存储模块都不允许指令和数据并存；
（2）使用独立的两条总线，分别作为与每个存储器之间的专用通信路径，而这两条总线之间毫无关联。
后来，又提出了改进的哈佛结构，如图所示。其结构特点为：
（1）使用两个独立的存储器模块，分别存储指令和数据，每个存储模块都不允许指令和数据并存，以便实现并行处理；
（2）具有一条独立的地址总线和一条独立的数据总线，利用公用地址总线访问两个存储模块（程序存储模块和数据存储模块），公用数据总线则被用来完成程序存储模块或数据存储模块与之间的数据传输；
（3）两条总线由程序存储器和数据存储器分时共用。
2、DSP在各领域中的应用
2.1 DSP 在软件无线电的应用
软件无线电是一种新的无线通信技术，是基于同、一硬件平台上、安装不同的软件来实现多通信功能多频段的无线电台，它可进一步扩展至有限领域。随着DSP 技术的发展和应用的成熟，特别是低功耗DSP芯片的出现，、使软件无线电的应用研究成为热点。软件无线电具有系统结构通用、功能实现软件化和互操作性好等一系列有优点。其体系结构有电源、天线、多带射频转换器和A/D/A变换器与DSP 组成。信号的数字化是实现软件无线电的先决条件。关键步骤是以可编程能力强的DSP 来代替专用的数字电路，使系统硬件结构与功能相对独立。这样就可基于一个相对通用的硬件平台，通过软件实现不同的通信功能，并可对工作频率、系统频宽、调制方式和新品编码等进行编程控制，系统的灵活性大大加强了
2.2 在仪器仪表领域的具体应用
随着DSP技术的不断发展，现如今其已经被应用到了测量仪表[3]和测试仪器行业，并且有取代高档单片机的走势。之所以将DSP技术用于开发新型的测量仪表和测试仪器，主要是考虑到DSP技术的引入，能够在很大程度上简化仪器仪表的硬件电路，进而最终实现仪器仪表的片上系统设计，同时DSP芯片能够在很大程度上提高仪器仪表的测量精度和速度。现阶段的DSP技术正处于高速发展时期，DSP技术的引入能够在一定程度上推进仪器仪表的技术革新。
2.3 DSP在图像处理中应用
图像通信在现代化社会中已经普及，例如可视电话、网络视频、工程监督等，在各领域应用广泛。对图像的处理需要用到多种技术结合使用。除了DSP 技术之外，遥感技术、景物分析技术等都是图像处理的关键技术。在DSP 系统设计中，有一个HVD 芯片，这枚芯片是一个对图像进行处理的平台。通过这一平台，通信工程能够实现对视频图像的接收、输入、存储、转换、处理，并根据需求将视频信号输出。在具体应用方面，DSP 可以选取特定型号，利用其功能的扩展省去一些中间连接芯片，从而降低造价，让DSP 技术更广泛的应用于通信工程中。
2.4 DSP与PC机
可编程多媒体 DSP 是 PC 领域的主流产品。以 XDSL Modem 为代表的高速通信技术与 MPEG 图像技术相结合，使得高品位的音频和视频形式的计算机数据有可能实现实时交换。目前的硬盘空间大得简直是“海量”，这主要得益于 CDSP（可定制 DSP）的巨大作用。预计在今后的 PC 机中，一个 DSP 即可完成全部所需的多媒体处理功能。
2.5 DSP在多媒体通信中的应用
多媒体包括文字、语言、图形和数据等媒体。多媒体信息中绝大部分是视频数据和音频数据，而数字化的音、视频数据的数据量是非常庞大的，只有采用先进的压缩编码算法对其进行压缩，节省储存空间，提高通信线路的传输效率，才能使高速的多媒体通信系统成为可能。多媒体通信要求多媒体网络终端应能快速处理信息，并具有较强的交互性。因此，DSP 在语音编码、图像压缩与还原的语音通信中得到了成功的应用。如今的DSP 基本能实时实现大部分已形成国际标准的语音编解码算法与协议。移动通信中的语音压缩和调制解调器也大量采用DSP。有能力实现中、低速的移频键控、相移键控的调制与解调等。
3、DSP技术的发展趋势
随着DSP技术被广泛应用于各个领域，其主要的发展趋势可以归结如下：（1）实现系统的集成，也就是将以往的多个DSP芯核、MPU芯核或者存储单元等，集成在同一个芯片上，实现集成电路；（2）对DSP的内核结构进行完善，以便能够实现单指令多重数据、超流水结构以及多处理等功能；（3）提高运算速度和缩减功耗和相应的几何结构尺寸；（4）就未来而言，主流应该是定点DSP，与浮点DSP相比较而言，定点DSP器件需要的成本较低，并且其对于存储器的要求也较低，实际工作中耗能较少。（5）如果能够实现与可编程器件的结合就更好了，以便实现高速实时处理功能，用于满足无线通信、多媒体等领域多功能和高性能的要求。
4、结语
随着社会的不断发展，也随着人们生活水平的日益提高，人们对于生活的需求也在不断的增长。现阶段，DSP技术已经被越来越多的应用到日常生活中，其发展日新月异，它的应用领域还在不断的扩展。市场的需求促进了技术的迅速发展，正是由于DSP技术的存在，才有了越来越多的新产。
论文作者:杨丽昆,朱辉
论文发表刊物:《基层建设》2017年3期
论文发表时间:2017/5/4
标签：结构论文; 数据论文; 技术论文; 总线论文; 存储器论文; 模块论文; 领域论文; 《基层建设》2017年3期论文;