数字信号处理的现状与前景
摘要：近年来，随着通信技术的飞速发展，DSP已经成为信号与信息处理领域里一门十分重要的新兴学科，它代表着当今无线系统的主流发展方向。现在，通信领域中许多产品都与DSP密切联系，例如，Modem、数据加密、扩频通信、可视电话等。而寻找DSP芯片来实现算法最开始的目标是在可以接受的时间内对算法做仿真，随后是将波形存储起来，然后再加以处理。由于它具有高速、灵活、可编程、低功耗和便于接口等特点，已在图形、图像处理，语音、语言处理，通用信号处理，测量分析，通信等领域发挥越来越重要的作用。
关键字：DSP技术，现状，前景
正文：
数字信号处理器是一种专门用来实现各种信号处理的微处理器。根据使用方法不同可分为专用DSP和通用DSP。专用的DSP是用来实现某些特定的信号处理功能,如数字滤波,FFT 等.它不需要编程,使用方便,处理速度快,但是缺乏灵活。通用DSP则有完整的指令系统,通过编程来实现各种信号处理功能. DSP主要是为了满足通信,雷达,数字电视,软件无线电等领域对数字信号处理的需要。
DSP的特点有很多，体现在数学计算密集应用，如典型的数字信号处理算法，包括FFT,数字滤波等,其特点就是数学计算密集。DSP在其体系结构上采取了一系列措施, 使其在数学计算方面具有优越的性能.在通信等领域的调制和解调,雷达中的信号检测中,必须在若干微秒至毫秒内完成数据处理,并且给出运算结果,这就是所谓实时处理。
DSP发展历程大致分为四个阶段：第一阶段是70年代理论先行，第二阶段是80年代产品普及，第三阶段是90年代突飞猛进，第四阶段是21 世纪再创辉煌。
在DSP出现之前数字信号处理只能依靠MPU（微处理器）来完成。但MPU较低的处理速度无法满足高速实时的要求。因此，70年代有人提出了DSP的理论和算法基础。而DSP仅仅停留在教科书上，即便是研制出来的DSP系统也是由分立组件组成的，其应用领域仅局限于军事、航空航大部门。
随着大规模集成电路技术的发展，1982年世界上诞生了首枚DSP芯片。这种DSP器件采用微米工艺NMOS技术制作，虽功耗和尺寸稍大，但运算速度却比MPU快了几十倍，尤其在语音合成和编码解码器中得到了广泛应用。DSP芯片的问世标志着DSP应用系统由大型系统向小型化迈进了一大步。随着CMOS技术的进步与发展，第二代基于CMOS工艺的DSP芯片应运而生，其存储容量和运算速度成倍提高，成为语音处理、图像硬件处理技术的基础。80年代后期，第三代DSP芯片问世，运算速度进一步提高，其应用于范围逐步扩大到通信、计算机领域。
90年代DSP发展最快，相继出现了第四代和第五代DSP器件。现在的DSP属于第五代产品，它与第四代相比，系统集成度更高，将DSP芯核及外围组件综合集成在单一芯片上。这种集成度极高的DSP芯片不仅在通信、计算机领域大显身手，而且逐渐渗透到人们日常消费领域，前景十分可观。
随着DSP性能的迅速提高和成本价格的大幅度下降,DSP的应用范围不断扩大,成为当前产量和销售量增长最快的电子产品之一.DSP应用几乎遍及整个电子领域常见的典型应用有:1、通用数字信号处理数字滤波,卷积,相关,FFT,希尔伯特变换,自适应滤波,窗函数,波形发生等.2、通信高速调制解调器,编/译码器,自适应均衡器,传真,程控交换机,蜂房移动电话,数字基站,数字留言机,回音消除,噪声抑制,电视会议,保密通信,卫星通信.随着互联网络的迅猛发展,DSP又在网络管理/服务,信息转发,IP电话等新领域扮演着重要角色,而软件无线电的提出和发展进一步增强了DSP在无线通信领域的作用。3. 语音处理：语音识别,合成,矢量编码,语音信箱.4.图形/图像处理：三维图像变换,模式识别,图像增强,动画,电子出版,电子地图等.5.自动控制：磁盘,光盘,打印机伺服控制,发动机控制,电机驱动等.6.仪器仪表：测量数据谱分析,自动监测及分析,暂态分析,勘探,模拟试验.7.医学电子：助听器,CT扫描,超声波,心脑电图,核磁共振,医疗监护等.
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。①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。②DSP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（SIMD）、超长指令字结构（VLIM）、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。③DSP 嵌入式系统[5]。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[4> 。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技术发展的一种新潮流。
