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浅谈浅谈DSP技术的应用技术的应用 摘要摘要：本文简要介绍了什么是 DSP 技术以及 DSP 技术的主要优缺点；详细介绍 了 DSP 技术在当前信号处理、 通信、 语音处理、 图像处理、 军事、 仪器仪表、 自动控 制、医疗、家用电器等领域的主要应用及其发展趋势。 关键字关键字：DSP 优缺点 应用 趋势 1 引言引言 数字信号处理(Digital Signal Processing，简称 DSP)是一门涉及许多学科 而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20世纪60年代以来，随着计算机和信息 技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。 DSP 数字信号 处理技术(Digital Signal Processing)指理论上的技术，是一种通过使用数学技巧 执行转换或提取信息，来处理现实信号的方法；而 DSP 数字信号处理器(Digital Signal Processor)是指一种对数字信号进行大量处理的微处理器，它具有强大的 数据处理能力和较高的运行速度，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。 因此，DSP 既可以代表数字信号处理技术，也可以代表数字信号处理 器，两者是不可分割的，前者要通过后者变成实际产品，而后者以前者的理论 为基础。 2 DSP 的的主要优缺点主要优缺点 DSP 的优点包括以下几个部分： 1)对元件值的容限不敏感，受温度、环境等外部因素影响小； 2)容易实现集成； 3)可以分时复用，共享处理器； 4)方便调整处理器的系数实现自适应滤波； 5)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； 6)可用于频率非常低的信号； 7)DSP 可以工作在省电状态，节省能源。 DSP 的缺点包括以下几个部分： 1)需要模数转换； 2)受采样频率的限制，处理频率范围有限； 3)数字系统由耗电的有源器件构成，没有无源设备可靠。 虽然 DSP 目前还有一些缺点，但是它的优点远远超过其缺点，我相信 随着科学技术的发展，DSP 将会不断完善和壮大。 3 DSP 的应用的应用 自从DSP芯片诞生以来，DSP芯片得到了飞速的发展。DSP 芯片的高速发展， 一方面得益于集成电路的发展，另一方面也得益于巨大的市场。 在短短的十多年 时间，DSP芯片已经在信号处理、通信、雷达等许多领域得到广泛的应用。目前， DSP 芯片的价格也越来越低，性能价格比日益提高，具有巨大的应用潜力。DSP 芯片的应用主要有： 1) 信号处理。 例如，数字滤波、 自适应滤波、 快速傅里叶变换、 相关运算、 频谱分 析、卷积等； 2) 通信。 例如，调制解调器、 自适应均衡、 数据加密、 数据压缩、 回坡抵消、 多路 复用、传真、扩频通信、纠错编码、波形产生等； 3) 语音。 例如语音编码、 语音合成、 语音识别、 语音增强、 语音辨认、 语音邮件、 语 音储存等； 4) 图像/图形。 例如二维和三维图形处理、 图像压缩与传输、 图像增强、 动画、 机 器人视觉等； 5) 军事。例如保密通信、雷达处理、声纳处理、导航等； 6) 仪器仪表。例如频谱分析、函数发生、锁相环、地震处理等； 7) 自动控制。例如引擎控制、自动驾驶、机器人控制、磁盘控制； 8) 医疗。例如助听、超声设备、诊断工具、病人监护等； 9) 家用电器。 例如高保真音响、 音乐合成、 音调控制、 游戏玩具、 数字电话、 电视 等。 在后文中将针对以上各领域的应用加以简单的举例说明。 3.1 信号处理信号处理 3.1.1 数字滤波数字滤波 为了达到快速进行数字信号处理的目的,DSP 芯片一般都具有程序和数 据分开的总线结构、流水线操作功能、单周期完成乘法的硬件乘法器以及一套适 合数字信号处理的指令集。在 DSP 上实现的数字滤波器具有实时性好、处理速度 快等优点。 早期的数字示波器采用 DSP 处理器的 FIR 滤波器，近期采用奔腾处理 器的 IIR 滤波器，使 DSP 带宽从10 GHz 提高到20 GHz。 数字示波器的前端放大 2 器和数字化器完全用硬件是很难实现 10 GHz 带宽的幅度和相位的平整频率响应。 90 年代的微处理器运算速度不足以担当此重任，2000 年代高速奔腾处理器的运 算能力才使难题得到解决。 奔腾处理器主要用于事务处理，但是它的快速多重累 加运算正好适合 IIR 运算，有两个 DSP 加速指令，即多媒体扩展(MMX)和数据 流单指令/多重数据扩展(SSE)起着重要作用。MMX 和 SSE 在一个时钟周期内执 行 4 次多重累加，达到每秒 100 亿次浮点运算(10109FLOPS)以满足长数据采集 和存储时，每取样点需要3000次FLOPS 的数据处理速度。 力科公司为了数字示波器带宽从 10 GHz 提高至 20 GHz，开发出两路 10 GHz 通道频率叠加构成 20 GHz 带宽的专利电路，代替业界常用的两路 20GS/s 取样率叠加构成 40GS/s 取样率的电路。无论频率叠加或取样率叠加，都 会遇到硬件在交叠过程中产生频率响应误差或取样时钟误差，需要包括滤波、 多 重累加等许多信号处理算法，以修正硬件导致的误差。力科公司能够巧用 DSP 波波器，推进数字示波器的DSP 带宽达到20 GHz。 泰克公司长期领导数字示波器的发展，在运用 DSP 技术方面同样成绩 突出，它的高档数字滤波器 TDS6000 系列采用任意 FIR 滤波器来补偿通常和禁 带的频响特性。 它的任意FIR 滤波器的滤波系数是根据校准数据计算出来的，因 而能够对每台示波器的各个通道的电压量程作准确补偿，保证某一型号的数字 示波器具有规范化的频响特性。 用户可使用不同型号的数字示波器获得同样的测 量结果，保证测量重复性和一致性。另外，在扩展 DSP 带宽的同时，保持扩展 带所带来的噪声在适度范围内，泰克公司认为它的模拟前端电路具有较低的背 境噪声，能够比竞争对手的高档数字示波器提供更高的 DSP 带宽，例如 TDS6154C 的模拟带宽是 12 GHz，DSP 带宽扩展到 15 GHz，相应上升时间从 35ps 提高到 28ps。而且 TDS6000 系列都提供 250MHz 和 20MHz 两种频率限制 DSP 的滤波器。 在波形重建和降低数字信号的瞬变失真方面，TDS6000 系列的 DSP 滤 波器应用亦有特点。 3.2 通信通信 3.2.13.2.1 多媒体通信多媒体通信 多媒体通信的日益增长使得图像、语音、视频业务的实时传输和处理越 来越依赖于 DSP 技术及相应的软件算法；多媒体通信终端设备中的语音、图像 的压缩与还原及传输所需的高速调制解调器普遍都采用了 DSP 器件。在语音压 缩编解码方面，DSP 能实时地实现大部分已形成的国际协议，如运用最广泛的 语 音 编 码 标 准 ： 64kb/s 的 A 律 、 S 律 的 脉 冲 编 码 调 制 PCM(Pulse Code Modulation)和自适应差分脉冲编码调制 ADPCM(Adaptive Differential PCM)等， 还有基于线性预测编码IPC 技术的低码率编码协议。 DSP 与专用编译码芯片相比 具有无法替代的优势，可以通过软件的方式适应不同的算法从而实现对不同协 议的兼容和支持。 在图像压缩编码方面，DSP 也表现出了强大的数字信号处理能 力。 3.2.3.2.2 2 移动通信移动通信 数字式蜂窝系统使用通用 DSP 来实现语音合成(Speech Synthesis)、纠错 3 编码(Errorcorrection Coding)、 基带调制解调器(Baseband Modem)以及系统控制 等功能。 DSP 的实时性、 灵活性以及低廉的价格使其在移动蜂窝通信中得到广泛 应用，并促进了无线手机和基站的迅速发展。 人类从电话发明到5千万电话用户 数花了 70 年时间，模拟蜂窝电话达到 5 千万用户花了 14 年，而数字蜂窝电话 (GSM 是其中之一)只花了5年就达到相同的用户数。 无论3G 还是4G，都离不开 DSP，DSP 作为一种功能强大的特种微处理器将在未来通信领域中起着举足轻 重的作用。 3.2.33.2.3 软件无线电软件无线电 软件无线电是一种新的无线电通信的体系结构，其基本思想把硬件作 为无线电通信的平台将 A/D，D/A 转换靠近射频天线，转换后的所有处理用 可编程的DSP 等软件实现尽可能多的功能。 软件无线电要求在一个开放、 模块化 的软件平台上实现各种功能，且能够在不同标准之间互联、 兼容。 DSP 芯片必须 通过软件完成中频数字变频、 滤波、 二次抽样、 基带处理、 信道调制、 无线资源管理 等过程处理经 A/D 变换后输出的中频高速数字信号。中频处理对速度的要求大 约在 500MIPS/MFI OPS10GIPS/MFI OPS 数量级；基带处理要求大约在 10 100MIPS/MFI OPS 数量级，另外，再加上实现比特流、管理和控制部分的要求， DSP 芯片的处理速度至少要在1GFI OPS 以上。 软件无线电对DSP 提出了实时性 很高的要求，它将有力地促进着 DSP 的发展，其中包括单片处理器的性能、多 处理器协同工作的能力、 DSP 软件开发的环境和DSP 实时操作系统等方面。 我国 提出的第三代移动通信系统方案同步码分多址 SCDMA(Synchronous CDMA)是 一种同步的直接扩频CDMA 技术，它结合了DSP、 智能天线、 软件无线电及话音 压缩编码技术等现代通信新技术。 3.2.43.2.4 数据调制解调器数据调制解调器 从所周知，数字信号处理器的传统应用领域之一，就是调制解调器。如 今，调制解调器作为联系通信与多媒体信息处理系统的纽带，日益受到重视。 特 别是近年来Internet热潮，方兴未艾，普通百姓在Internet上冲浪蔚然成风。 利用 PC 机通过调制解调器经由电话线路，实现拨号连接 Internet 已是最简便的访问 形式。由于 Internet 用户急剧增加，一度致使 288Kbps 的调制解调器成为市场 上的脱销产品。特别是由PC 机上利用浏览程序调用活动图像信息时，期望使用 数据传送速度更高的调制解调器。为适应这种新需求，国际上已制订出高速 （336Kbps）调制解调器国际标准。这就意味，在高速调制解调器里需要更高 性能的 DSP 器件。这种 336Kbps 的调制解调器是为传送数据而设计的，在此 基础上发展出 DSVD 调制解调器，它既可传送数据又可传送声音。无疑，这样 一来将需要更高功能的 DSP 器件。随着高性能调制解调器不断出现，似乎低速 的调制解调器如像 V17（144Kbps）再也没有用武之地。事实上，刚刚相反， 如今信息家电抬头，例如 PHS 母机留守电话与个人 FAX 一体化的产品大量上市。 这就是说，V17（14 4Kbps）型的调制解调器仍有市场。于是，各种调制解 调器里要求的DSP 也是多种多样的。 3.3 语音处理语音处理 3.3.13.3.1 声音处理声音处理 4 声音数字压缩技术早已获得应用，其中以脉冲编码调制(PCM)的方法最 普遍。 但由于它只能压缩 50%数字，因此仍未足以应付未来计算机应用。 DSP 已 经在音效应用中得到广泛采用，而且大部分应用于音效产品的技术，例如应用 于多媒体音效卡。 NEC 公司推出了控制声音区域的 DSP，可以应用于音效卡。 新 加坡音效卡供应商 Creative Technology 的技术销售专家强调指出，DSP 面市后， 语音便成了工作重点。改进DSP，就能改进语音的吞吐量，从而减轻PC 的负荷 及改进语音。目前，Creative Technology正从事语音和多媒体等方面的研究，让 用户感到更方便。 DSP 应用于语音识别领域，将会大有用武之地。Motorola 公司等厂商的 设计人员都特别重视DSP 在语音识别中的应用。市场调查公司Forward Concepts 认为，语音识别就是实时完成你想要做的事情。 换句话说，就是你要求该设备能 即时识别你所讲的话。当然，你也能处理传送中的文字。一段相当长的程序，只 有靠 DSP 才能完成。 语音识别技术获得许多 DSP 供应商的支持。 Motorola 公司已 经推出了PC 媒介开发套件。这是一种适合软、硬件开发人员应用的开发平台， 方便他们建立语音识别、语音合成引擎、扬声器等设备。 IBM 公司曾经在 ThinkPad 755 系列笔记本电脑里装上自己生产的 MwaveDSP，使 ThinkPad 成为世界上第一台有 DSP 的多媒体笔记本电脑。意大 利计算机厂商 Olivetti 也早已将 DSP 装入笔记本电脑内。将来每台 PC 主机板上 都会有一个DSP。由于具备音频和压缩能力，语音应用将会有较大的发展。 NEC 公司也推出了 Ultlker 语音识别系统，可应用到个人数字助理 (PDA)方面。WillStrauss 说，PDA 是活用语音识别的一例。事实上，PDA 能够大 展所长的一个应用领域，就是语音识别，两者可以配合得很好。 随着各种计算机 外设体积的缩小，数据输入设备如键盘等，亦将随之小型化。 所以，如想迅速输 入大量数据，唯有寄望于口授。 语音识别还可依赖于微控制器的发展，一些厂商采用带有 DSP 及其它 器件的微控制器。 除了 DSP 外，其它器件也具备语音识别能力。 目前大多数具有 特色的语音识别电话都装有微控制器。 微控制器能够让厂商按照电话的人体工程 学来进行控制。 其他重要的器件还包括APC，以及外设存储器芯片。 不过，并非 所有厂商均认为语音识别电话要采用微控制器，例如 Motorola 的设计几乎完全 采用 DSP。 3.4 图像图像/图形图形 3.4.13.4.1 图形图像处理需求图形图像处理需求 DVD 里应用的活动图像压缩/解压缩用 MPEG2 编码/译码器，同时也广 泛地应用于视频点播VOD、 高品位有线电视和卫星广播等诸多领域。 在这些领域 里，应用的 DSP 应该具备更高的处理速度和功能。而且，活动图像压缩/解压技 术也日新月异，例如，DCT 变换域编码很难提高压缩比与重构图像质量，于是 出现了对以视觉感知特性为指导的小波分析图像压缩方法。 新的算法出现，要求 相应的高性能DSP。 最近，日本各大学和高技术企业对于开发虚拟现实VR 系统， 投入相当力量，利用现代计算机图像学 CG 生成 3 维图形，迫切需要多个 DSP 并行处理系统。其中，系统里的结点 DSP 单元，要求采用与并行处理相适应的 体系结构。 彩色静止图像压缩/解压，现在普遍应用 JPEG 标准，其核心算法也是 5 离散余弦变换。JPEG 编码/译码器的应用，除了数字化照像机之外，估计彩色打 印机和彩色扫描器也将要应用。因此，对于普通DSP 的用量，必将日益增长。 3.4.23.4.2 人脸图像识别人脸图像识别 随着时代的发展和社会的进步，人们对家庭安全的要求越来越高，人 们的防范意识越来越强，人们对家庭安全监测系统的需求越来越迫切。 又由于计 算机技术和模式识别等相关技术的飞速发展，使运用当今先进技术来研制适用 于普通家庭的安全监测系统成为可能和一种必然的趋势。 家庭安全监测系统中身 份识别的一种最方便和直接的方法就是进行人脸识别。 由于人脸特征是一种生物 特征，它是人的内在属性，具有很强的自身稳定性和个体差异性，因此是身份 验证的最理想依据。 相比其它人体生物特征它具有直接，友好，方便的特点，易 于为用户所接受。 传统的人脸图像识别系统都是由大规模或超大规模集成电路来 完成，有图形工作站或者微计算机来实现设备的驱动和图像采集，这就使图像 采集依赖于较大型设备，速度比较慢，实时性较差，作为小范围内使用价格比 较昂贵。 新兴的数字信号处理器DSP 的出现，它以其高速、 准确的性能为图像获 取带来了新的途径，并且用硬件来实现人脸图像识别价格比较低廉。 3.5 军事军事 3.5.13.5.1 声纳声纳 声纳探测目标有两种工作方式：主动方式和被动方式。主动方式是通过 发射信号，接收检测回波信号来发现目标。 被动方式是通过接收被检测目标发出 的噪声来发现目标。声纳对回波信号的处理是由信号处理机完成的。信号处理机 是声纳系统的重要部件，它对声纳系统的性能起着决定作用。 声纳换能器及其基 阵所接收的是全方位多波束回波信号，信号处理机需要对多路输入信号进行实 时处理。在数字信号处理器 DSP 出现之前，声纳数字信号处理机主要用乘法器 实现，不但体积庞大，控制电路复杂，而且各信号处理通道一致性差，不易维 护，可靠性和可编程性也差。AD 公司的 DSP 芯片 ADSP21020 实现声纳数字信 号处理机，使传统的声纳数字信号处理机大为简化，仅用 3 片 ADSP2102 芯片， 再配上外围电路，即可实现对 48波束、32 kHz 采样速率的输入信号进行处理， 并输出至后置分机或显示控制台。所研制的声纳数字信号处理机通道一致性好、 维护方便、便于功能改进和扩展。 3.6 仪器仪表仪器仪表 3.6.13.6.1 测试测量测试测量 高铁路网指挥系统、 高速机车、 铁轨监测和养护系统，测量测试设备、 能 源、化工等产业对各类专业仪器仪表产业的升级、技术更新和国家节能工程的实 施等对仪器仪表及工业自动控制设备的开发提出了更高的要求：所用芯片方案 和系统设计必须实现高效节能、 实现精确高速控制和测量、 具有更强的通信能力、 所用方案能实现简化设计、稳定地工作。作为应用于仪控设备中的核心处理平台 DSP 自然要顺应这些设计趋势和更高的要求。出于对 DSP 的性能与可靠性这最 重要因素考虑，南京南瑞继保电气有限公司的 PLM(电力线监控)设备采用了 6 ADI 的 Blackfin 和SHARC 系列DSP，以实现其对电力网故障和瞬变事件的检测 和响应能力。 而在测试测量领域，数字存储示波器、 信号发生器、 频谱分析仪和逻 辑分析仪制造商普源精电公司整个产品系列采用了 ADI 的 Blackfin 处理器 。 Blackfin 本身就具有采用统架构的微控制器和信号处理功能，无需另加 MCU 而 体现出高性价比。 在测量和测试市场上，愈来愈多的用户需要将诸多的测试功能合成到 一台仪器上，以提高其测试效率，另外亦可以降低测试投资和设备管理成本。 有 许多公司看到这一市场需求，并积极地加人“综合测试”产品的开发热潮中， 比如业内著名的仪器制造商艾诺仪器，便率先在 1996 年推出了 96 系列电气安 全性能测试仪;当时该产品所使用的控制芯片是 Intel 公司的 16 位单片机 80C196MC，后升级至 80C196MH，算是业内较为高档的 MCU 了;只是其研发 人员感觉到用这款 MCU 来实现大量的数据处理和五六种测试功能的控制已经 有点吃力了。而近几年DSP 的高速发展，尤其是各大DSP 制造商在DSP 测控应 用领域的强大推介力度及针对测控领域的多款 DSP 的面市，让业界人士发现了 提升“综合测试仪”之性能指标和技术水平的新契机。比如TI 推出的基于C28x 内核的 TMS320F2810，用其开发综合测试仪至少可以在多方面改善仪器的性能。 3.7 自动控制自动控制 3.7.13.7.1 马达控制马达控制 基于DSP 的智能控制器逐步提高马达伺服驱动器的控制器性价比。 首先 DSP 增加了计数能力，能够实施性能更高的控制算法。 如磁场定向控制；其次， 利用计算强度更高的算法使用更高效的马达。如可用永磁马达替代AC 感应马达 进一步提高效率与动态性能；此外，性能也有助于去除机械组件，采用适当的 马达大小，并在控制器上集成诸如速度、 定位、 转矩断面生成、 功率因数校正等更 多功能的能力，使设计人员能够以更低的成本做更多的事情。基于DSP 的32位 控制器能够处理复杂的运算。 DSP 就马达控制应用进行了优化，片上集成脉宽调 制器 PWM(Pulse Width Modulator)、编码器接口、通信端口以及模数转换器 ADC(AnalogtoDigital Converter)等功能。其中还包括了大量的快闪存储器和 RAM(Random Access Memory)，这就消除了对外部存储器设备的需求。 3.7.23.7.2 激光标刻控制激光标刻控制 DSP 技术在激光标刻控制中的运用具有以下优势： 1) 可完全实现打标的匀速运动，解决原有打标中的阴阳面问题； 2) 使图形数据和控制参数完全分开，具有极高的可扩展性； 3) .数据传输过程采用数字信号传输，缓解了原系统有开关电源和声光产 生的高频和低频干扰； 4) 由于采用了上下位机的传输方式,使高速状态下的高精度打标得以实现。 由于 DSP 运动控制卡本身的工作频率就很高(至少可以达到 50 MHz， 还可通过倍频技术达到 100 MHz 以上)，我们可以把一些较复杂的处理过程编辑 成一些函数，将这些函数写入到 DSP 板卡上的 ROM 里，当上位的 PC 机有相应 的处理过程时，就可以直接调用这些板载函数，由 DSP 直接进行处理而无需在 PC 机上再通过 Windows 操作系统来控制这些函数的调用，这样的处理过程就 7 能够实现真正的实时性，不会造成所打图形的变形。 DSP 板卡可以直接输出数字 信号，将它传输到偏振镜头上后再通过 D/A 转换芯片转成振镜所需要的模拟信 号，整个传输过程中的抗干扰能力就会大大增强，而且 DSP 板卡本身的抗干扰 能力就大大优于普通的 D/A 板卡(如 6208 卡)，一直影响打标质量的电磁干扰问 题也迎刃而解了。 由于DSP 板卡本身是一个相对独立的小系统，它和PC 机构成 了上下位机的关系，当进行打标工作时，上位机可以一次将所有的图形数据都 传给 DSP 系统，而不必分多次传输，这样 DSP 系统可以自主地快速处理这些数 据而不必不断地与上位机发生数据交换，直到数据处理完，再通知上位机即可， 这种情况非常适合于复杂图形的高速打标。 3.7.33.7.3 弧焊电源控制弧焊电源控制 DSP 用于工业控制是近几年来发展非常迅速的领域，但国内外对 DSP 控制弧焊电源的研究较晚，故应用较少。 弧焊电源的发展方向是全数字化：一方 面逆变技术的提高为弧焊电源的高性能化、 小型化提供了良好的基础；另一方面 微处理器的迅速发展，特别是数字信号处理器(DSP)的出现，使弧焊电源控制器 的运算速度和多功能处理能力日益增强；此外，控制理论的发展，各种新型控 制算法和方案的提出，促使弧焊电源在全数字化环境下实现软件化。 DSP 控制的弧焊电源具有以下明显优势:1)易于采用先进的控制算法和 智能控制策略，使其智能化程度更高，性能更完美；2)控制灵活，系统升级方 便，系统功能主要通过软件编程实现，甚至可以在线修改；3)控制精度高，可 靠性高 在模拟电路中元件精度很难达到 10-3 以上，而 DSP 控制的数字系统可 达到 10-5 以上的精度，用数字器件降低了热漂移，减低了老化效应和对噪声的 敏感度；4)可实现分时控制 传统弧焊电源控制系统中，一般是 1 个控制器控 制 1 个电源，而 DSP 控制的弧焊电源，由于 DSP 可输出多路 PWM 信号，同时 DSP 具有高速的运算处理能力，1 个控制器可以采用分时控制的方式同时控制 多个电源；5)网络化 网络化便于计算机管理，适应将来现代化工业生产车间 的统一调度和生产管理，以及生产档案记录的及时存储和整理。 DSP 控制的弧焊电源大大减少了弧焊电源所需的元器件，降低了生产 成本，提高了性能，并增加了系统的可靠性，使系统具有很强的编程性，系统 易于更新和升级。可以预见，DSP 控制的弧焊电源将是弧焊电源的发展主流。 3.8 医疗医疗 3.8.13.8.1 全数码助听器 全数码助听器 在医疗卫生领域，DSP 技术大大促进医疗器械的发展。在听力康复方面 由于听障患者的病因各异，听力损失情况存在很大差异，每个患者的听力损失 曲线几乎都不一样的，加上患者的习惯，受教育程度、年龄、语言识别能力等方 面的差异，使得每一位患者对于助听器的补偿有其特殊的要求。 由于传统助听器 线路功能的局限性，无法满足大部分听障患者的要求。 这个使命理所当然的留给 了全数码助听器。在国外，助听器的技术正由传统的电子放大电路逐步被 DSP 所替代。 DSP 具有强大的处理能力，能让听障患者听到更清晰的、 想要听到的声 音，去除患者不想听到的声音，从而使现代的助听器技术产生一个质的飞跃。 8 3.9 家用电器家用电器 3.9.1 3.9.1 高清晰度电视高清晰度电视 传统电视采用线性扫描的信号处理方式，画面像素最高仅 4050 万个， 会带来画质的损失，而 DSP 数字超微点阵(Digital SuperMicro Pixe1)技术，超越 传统的线性扫描，进入由“点”组成的微显示数字技术层面，从模拟的“线” 飞跃到数字的“点”。 DSP 是逐点优化的。 它运用全新的逐点扫描技术，修复并 优化每一个点的质量，消降图像边缘模糊现象，细节部分的锐利度成倍提高。 3.9.2 3.9.2 A A/ /V V 设备设备 家庭影院主要由数字化 A/V(Audio/Video)设备组成，DSP 不仅带来环绕 声，而且提供虚拟各种现场效果。VCD(Video Compact Disc)、DVD(Digital Video Disc)、MD(Mini diskette)、DAB(Digital Audio Brodcasting)、DVB(Digital Video Box)等数字音视频产品中，DSP 的价值主要体现在音频的 HiFi 处理上。目前， 对 MPEG(Moving Picture Expe Group)音频 Layer2、I ayer3 等用 C 语言仿真研究， 在此基础上用 C549 实现了 MP3 解码器的采样；用“C6201”和“C6701”分别实 现 MP3 编码器和MPEG-2AAC 编解码器。MPEG-2AAC 重建的音质超过 MP3 和 AC-3将成为直播卫星、地面 DAB 和 SW、AM 广播数字化的首选标准。 3.9.3 3.9.3 打打( (复复) )印机、扫描仪印机、扫描仪 DSP 在这些设备中所起的作用不仅仅是控制，还担负着繁重的信号处 理任务，如字符识别、 图象增强、 彩色调整等。 高速率、 高分辨率、 彩色、 低成本的 复印、 扫描和打印正是由于 DSP 性能的不断提高而逐步变成现实。 DSP 可以使办 公室的复印机智能化，使激光打印机将数据文件打印在纸上，使扫描仪将文本 (包括文字和图象)读人并变成有效数据文件。 4 DSP 的发展前景的发展前景 DSP 的功能越来越强，应用越来越广，达到甚至超过了微控制器的功能， 比微控制器做得更好而且价格更便宜，许多家电用第二代 DSP 来控制大功率电 机就是一个很好的例子。 汽车、 个人通信装置、 家用电器以及数以百万计的工厂使 用 DSP 系统。数码相机、IP电话和手持电子设备的热销带来了对DSP芯片的巨大 需求。而手机、 PDA、MP3播放器以及手提电脑等则是设备个性化的典型代表，这 些设备的发展水平取决于DSP的发展。新的形势下，DSP面临的要求是处理速度 更高，功能更多更全，功耗更低，存储器用量更少。DSP的技术发展将会有以下 一些走势： 1) 系统级集成 DSP是潮流。 小DSP芯片尺寸始终是 DSP的技术发展方向。 当前的 DSP 尺寸小、 功耗低、 性能高。 各DSP厂商纷纷采用新工艺，改进DSP芯核， 9 并将几个 DSP芯核、 MPU 芯核、 专用处理单元、 外围电路单元、 存储单元统统集 成在一个芯片上，成为 DSP系统级集成电路。 2) 追求更高的运算速度和进一步降低功耗和几何尺寸。由于电子设备的个人化 和客户化趋势，DSP 必须追求更高更快的运算速度，才能跟上电子设备的更 新步伐。同时由于DSP的应用范围已扩大到人们工作生活的各个领域，特别 是便携式手持产品对于低功耗和尺寸的要求很高，所以DSP 有待于进一步 降低功耗。 按照CMOS的发展趋势，依靠新工艺改进芯片结构，DSP运算速度 的提高和功耗尺寸的降低是完全可能的。 3) DSP 的内核结构进一步改善。DSP 的结构主要是针对应用，并根据应用优化 DSP 设计以极大改进产品的性能。 多通道结构和单指令多重数据、 超长指令字 结构、 超标量结构、 超流水结构、 多处理、 多线程及可并行扩展的超级哈佛结 构(SHARC)在新的高性能处理器中将占据主导地位。 4)DSP 嵌入式系统。DSP 嵌入式系统是 DSP 系统嵌入到应用电子系统中的一 种通用系统。 这种系统既具有DSP 器件在数据处理方面的优势，又具有应用 目标所需要的技术特征。在许多嵌入式应用领域，既需要在数据处理方面具 有独特优势的 DSP，也需要在智能控制方面技高一筹的微处理器(MCU)。因 此，将 DSP 与 MCU 融合在一起的双核平台，将成为 DSP 技术发展的一种