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dsp处理器一般哪里用_dsp处理器应用领域分析

归档日期:06-15       文本归类:阵列处理      文章编辑:爱尚语录

  DSP芯片,也称数字信号处理器,是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器,其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。它的应用范围十分广泛。

  通信占56.1%;计算机占21.16%;消费电子和自动控制占10.69%;军事/航空占4.59%;仪器仪表占3.5%;工业控制占3.31%;办公自动化占0.65%。

  直观地说明了dsp应用的广泛性和今后的发展趋势。dsp的市场获得飞速发展,主要受以下驱动力的影响。

  首先是因特网(Internent),众所周知,在Internent上,人们可以通过电子邮件(E-mail)来交换信息,通过全球信息网(世界范围数据库服务器来检索、查询各种信息。其范围涉及几乎所有的自然科学和社会科学领域,可谓包罗万象。由此形成一种Internent文化,这种文化将对人类社会产生不可估量的影响。因此,Internent网的发展和普及是不容怀疑的。Internent网的建造和扩展需要相应的设备,而它们中的很多部件都和dsp软硬件有关。

  其次是可视电话和会议电视,或者更为广泛地说是多媒体通信系统。过去由于技术的限制,不能同时满足视听要求。电话只能传输声音;电报只能传输文字;电视虽能同时传输声音和图像,但只能是单方向的广播,不能相互交流。随着高技术的发展,特别是卫星通信和光纤通信的发展,通信带宽已不再成为多媒体通信的主要“瓶颈”。再加上个人计算机逐渐普及到家庭,通信、广播、电视和计算机合为一体的时代已为时不远了。多媒体通信系统所需要的图像压缩(目前工业标准是JPEG、MPEG-1、MPEG-2,当然还会出现一些新的算法如小波变换等)、声音压缩(标准有G.711、G.722、G.728、G.729等)以及传输所需的高速调制解调器都和dsp有关。随着dsp运算速度的进一步提高和软件开发环境的改进,可编程dsp将会成为主流而取代某些专用芯片,或者用户将自己开发的软件,驻留在可编程dsp上而成为专用芯片。

  另外,目前移动通信占有很大市场,移动通信中的语音压缩和调制解调器也大量采用dsp芯片。

  总之,在dsp的应用中,通信领域占56.1%,dsp在通信领域将大有可为,值得从事通信产品开发的科技人员密切注意。

  文字、语言、图像、数据等媒体就是我们平时所说的多媒体。其中视频和音频数据占多媒体数据的绝大部分。对音视频的数字化处理量是非常庞大的,需要先采用先进的压缩编码算法进行压缩处理,大大缩小占用的空间,提高数据传输效率,这样多媒体通信系统才能普遍实现。这就需要在多媒体终端快速处理信息,用户得到良好的体验交互。DSP的出现使其成为了现实,它在语音编码、图像压缩与还原等多媒体通信中得到充分的应用。DSP基本能够实时实现大部分国际标准的语音编码解码算法与协议。DSP技术还大量应用在移动通信的语音压缩和调制解调器中。现代DSP完全有能力实现中、低速的移频键控、相移键控的调制与解调以及正交调幅调制与解调等。

  随着多媒体信息化的发展,各种信息存储媒体产品都应运而生,诸如磁盘存储器、CD-ROM和DVD(DigitalVersatileDisk)-ROM新产品纷纷上市。今日的磁盘驱动器HDD,存储容量已相当可观,大型HDD姑且不谈,就连普通PC机的HDD的存储容量已高在1GB以上,详见照片4。小型HDD向高密度、高存储容量和高速存取方向发展,其控制器必须具备高精度和高速响应特性,它所用的DSP性能也是今非昔比,高速DSP是必不可少的关键性器件。

  汽车电子系统日益兴旺发达起来,诸如装设红外线和毫米波雷达,将需用DSP进行分析。如今,汽车愈来愈多,防冲撞系统已成为研究热点。而且,利用摄像机拍摄的图像数据需要经过DSP处理,才能在驾驶系统里显示出来,供驾驶人员参考。应用DSP 的领域可以说是不胜枚举,电视会议系统里,也大量应用DSP 器件。视听机器里也都应用DSP。随着科学技术的发展,将会出现许许多多的DSP新应用领域。

  DSP 已经涉足测量仪表和测试仪器行业,而且大有取代高档单片机的趋势。使用DSP 开发测量仪表和测试仪器可将产品提升到一个崭新的水平。新款DSP丰富的片内资源可以大大简化仪器仪表的硬件电仪路,实现仪器仪表的SOC (SystemOnChip,即片上系统) 设计。器仪表的测量精度和速度是一项重要的指标,使用DSP 芯片开发产品可使这两项指标大大提高。以TMS320F2810 为例,其高效的32 位CPU内核、优异的12位A/D转换器、丰富的片内存储器以及灵活的指令系统为我们开发快速、高精度仪器搭建了广阔的平台。目 前 DSP 正处于一个高速发展的时期,仪器仪表是DSP 的一个重要应用领域,相信DSP 的应用会推进仪器仪表的技术革新。

  DSP技术目前主要用于雷达的信号处理机部分,主要完成动目标检测、动目标跟踪、脉冲多普勒处理、恒虚警检测等重要内容以及旁瓣对消、旁瓣消隐等抗干扰技术的实现。目前主要采用美国TI公司和ADI公司的系列产品。由于雷达系统越来越要求在结构上具有可扩展和可重构的能力。因此,未来会越来越多采用数字技术,DSP的应用将越来越广泛,因此它还是很有发展前途的。此外,也可以用于相控阵雷达天线的波束控制、接收机AGC的控制和实现、频率综合系统、计算机系统、随动系统的控制等等。下面重点介绍一下DSP在雷达信号处理方面的应用:

  快速傅里叶变换(FFT)是雷达信号处理的重要工具。DSP内部的硬件乘法器、地址产生器(反转寻址)和多处理内核,保证DSP在相同条件下,完成FFT算法的速度比通用处理器要快2到3个数量级。因此,在雷达信号处理器中,大量采用DSP完成FFT/IFFT,实现信号的时-频域转换,回波频谱分析,频域数字脉冲压缩等。

  FIR滤波器是雷达信号处理中常用设计之一。在动目标指示(MTI)或者动目标检测(MTD)中,采用FIR滤波器可以滤除杂波干扰,提高信杂比,然后通过恒虚警处理(CFAR),完成目标的检测。在机载多普勒雷达中,为了抑制地杂波的干扰,采用了复杂的自适应滤波器组。在阵列信号处理以及波束形成中,需要进行数据校正及加权系数计算和控制,均需要大量的复数运算。这些复数加权滤波器、多普勒滤波器组或者矩阵运算归根到底是复信号的乘法累加运算,均可根据不同算法的需要,采用DSP进行灵活编程实现。

  数据重采样主要是为了得到雷达回波数据局部细节信息,实现数据校正或者配准。例如在SAR图像处理中,距离徙动校正中的多点插值算法,InSAR进行图像配准之前进行8倍像素细化,均可采用DSP完成一维和二维的插值运算。DSP在参数估计方面也得到了广泛应用。典型的应用实例是SAR成像处理中的最大对比度算法。最大对比度算法是一种优秀的多普勒调频斜率估计方法,它通过对方位向数据的重复脉冲压缩,最后通过计算对比度,得到最优的普勒调频斜率。其中,采用DSP完成大量的FFT、IFFT和复数乘法,实现实时的参数估计。

  此外,DSP可以利用其存储器管理和计算能力,分析杂波强度、面积、杂波的多普勒频率、起伏分量以及地杂波等,建立杂波图,完成雷达回波的统计分析、信息保存及存储器控制等任务,最终实现CFAR处理。由此可见,DSP在雷达信号处理器设计中具有很大的灵活性和适用范围,它不仅增强了信号处理的速度和能力,大大提高了信号处理系统的性能指标,而且适合多功能可编程并行处理和阵列处理,满足高速并行处理的要求。

  现代智能化高精尖武器装备中,都离不开嵌入式系统和DSP技术。DSP的功耗低、体积小、实时性反应速度都是武器装备中特别需要的。如机载空空导弹,在有限的体积内装有红外探测仪和相应的DSP信号处理器等部分,完成目标的自动锁定与跟踪。先进战斗机上装备的目视瞄准器和步兵个人携带的头盔式微光仪,需用DSP技术完成图像的滤波与增强,智能化目标搜索捕获。DSP技术还用于自动火炮控制、巡航导弹、预警飞机、相控阵天线等雷达数字信号处理中。

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