方或政府的需求驱动不同,DSP突然间由商业市场的需求驱动了。任何认为自己能在这个飞
速发展的领域赚钱的人都会立即成为DSP供应商。DSP通过在移动电话、CD 播放器及语音邮件等产品中应用进入了公共应用领域。
这些技术革命是自上而下发生的。在20世纪80 年代早期,DSP是电子工程专业的研究生课程,10 年后,DSP成为了本科生课表中的一部分。今天,DSP是很多领域的科学家及工程师需要掌握的标准技能。DSP可以与以前的电子技术的发展相类比。在电子工程领域,几乎每个科学家和工程师都具有基本的电路设计背景。否则,他们将在技术界落伍。DSP的将来也会如此。DSP已在科学及工程的许多领域掀起了变革。其中的一些扩展应用如图1 所示。
5. 数字信号处理器(DSPs)
20 世纪70 年代后期及80 年代前期微处理器的出现使得DSP技术在更广泛的范围内应用成为可能。然而,通用的微处理芯片,如Intel 的X86 系列用于对数字敏感的DSP应用并
不理想,在20 世纪80 年代,DSP变得越来越重要,这导致了很多主要的电子元件制造商(如德州仪器, ADI 及摩托罗拉等)开始重视开发数字信号处理器芯片—一种专用的微处理器,具有专为数字信号处理需求操作而设计的系统结构。(这里要注意的是,DSP 的缩写可指数字信号处理,这个术语表示广泛应用的用于数字化地处理信号的技术,或者数字信号处理器,
一种特殊的微处理芯片)。与通用的微处理芯片一样,一个DSP是一个可编程设备,具有私
有的指令码。DSP芯片每秒可以执行上百万次的浮点数运算,像其它更广为人知的通用微处
理器一样,更快更强大的DSP在不断地出现。DSPs可以被嵌入到其它通常包括模拟和数字电路的复杂片上系统设备中。
空间:空间图像增强;数据压缩;通过空间探索进行智能传感分析
医学:诊断图像(CT,MRI,超声波及其它);心电图分析;医学图像存储/ 恢
复商业:多媒体展示的图像和声音压缩;电影特效;视频会议
DSP 电话:语音及数据压缩;去回声;信号复用滤波
军事:雷达;声纳;军火指挥;安全通信
工业:石油和采矿预测;过程监视/控制;非破坏性测试;CAD 设计工具
科学:地震记录及分析;数据采集;频谱分析;仿真和建模
图 1 DSP的应用领域
虽然DSP 技术所依赖的一些数学理论,如傅立叶变换及希尔伯特变换、数字滤波器设计及信号压缩等,可能相当复杂,而实际中实现这些数字运算的技术却非常简单,其包括的主要运算可由一个廉价的具有加减乘除功能的四则运算器实现。DSP芯片的结构设计使得这
些运算的速度快得不可思议,每秒钟可处理上亿次的采样值,从而具有实时性:也就是说,当其处理一个信号时,使之像刚刚采样并输出一样具有实时性。如一个扬声器或一个视频显示。以前所提到的所有的DSP的应用实例,如硬盘驱动器和移动电话,都需要实时操作。
主要的电子元件制造商都在DSP 技术领域大量投资。因为他们发现在具有大规模市场的应用产品中,DSP 芯片在全世界电子设备中占了很大的比例。现在每年的销售额在10 亿美元左右,并且看来会持续快速增长。
6. DSP的深度