DSP技术发展与前景

摘要：概述了数字信号处理(DSP)技术的发展过程，介绍了 D S P 的最新发展和应用现状；对数字信号处理技术的发展前景和趋势作了预测。 关键词：信息技术；数字信号处理

Abstract:The development course of digital signal processing technology. The DSP’s recent development and application actuality are analyzed. Finally the development future and trend are presented.

Key words:information technology;digitalsignal processing(DSP) 一、DSP 的发展历程

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。

第一阶段：理论发展。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，直到70年代，有人才提出了DSP的理论和算法基础。那时的DSP仅仅停留在教科书上，即便是研制出来的DSP系统也是由分立元件组成的，其应用领域仅局限于军事、航空航天部门。

第二阶段：产品普及。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芯片的问世是个里程碑，它标志着DSP应用系统由大型系统向小型化迈进了一大步。至80年代中期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都得到成倍提高，成为语音处理、图像硬件处理技术的基础。

第三阶段：迅速发展。90 年代DSP 发展最快，相继出现了和第五代DSP 器件。现在的DSP 属于第六代产品，它与第五代相比，系统集成度更高，将DSP 核芯及外围元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。

第四阶段：再创辉煌。经过30 多年的发展，DSP产品的应用已扩大到人们的学习、工作和生活各个方面，并逐渐成为电子产品更新换代的决定因素。目前，对DSP 爆炸性需求的时 代已经来临，前景十分可观。 二、D S P 的最新发展和应用现状

DSP的应用领域在近20多年时间里，DSP芯片的应用已经从军事、航空航天领域扩大到信号处理、通信、雷达、消费等许多领域 [2]。主要应用有：信号处理、通信、语音、图形/图像、军事、仪器仪表、自动控制、医疗、家用电器等。

DSP主要应用市场为3C领域，合占整个市场需求的90%。数字蜂窝电话是DSP最为重要的应用领域之一。由于DSP具有强大的计算能力，使得移动通信的蜂窝电话重新崛起，并创造了一批诸如GSM、CDMA等全数字蜂窝电话网。在Modem器件中，DSP更是成效卓著，不仅大幅度提高了传输速率，且具有接收动态图像能力。另外，可编程多媒体DSP是PC领域的主流产品。以XDSL Mo

dem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。目前的硬盘空间相当大，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。DSP也是消费类电子产品中的关键器件。由于DSP的广泛应用，数字音响设备的更新换代周期变得非常短暂。用于图像处理的DSP，一种用于JPEG标准的静态图像数据处理；另一种用于动态图像数据处理。 从80年代开始起步的DSP市场，目前正处于高速成长的阶段。在数字化、个人化和网络化的推动下，1997年世界DSP市场营销额超过32亿美元，预计未来的年均增长率高达40%，按照这一增长速度，至2007年，世界DSP市场营销额将突破500 亿美元。

在全球DSP产品市场中，TI公司独占鳌头，占世界市场45%的份额，其次是朗讯（28%）、ADI（12%）、摩托罗拉（12%）、其他公司（3%）。 三、发展前景和趋势

（1）努力向系统级集成DSP迈进。缩小DSP 芯片尺寸始终是DSP的技术发展方向。当前的DSP多数基于RISC（精简指令集计算）结构，这种结构的优点是尺寸小、功耗低、性能高。各DSP厂商纷纷采用新工艺，改进DSP芯核，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。这样的集成缩小了整机的体积，缩短了产品上市的时间，是一个重要的发展趋势。

（2）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（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 [2]。 （3）可编程DSP是主导产品。可编程DSP给生产厂商提供了很大的灵活性。生产厂商可在同一个DSP平台上开发出各种不同型号的系列产品，以满足不同用户的需求。同时，可编程DSP也为广大用户提供了易于升级的良好途径。人们已经发现，许多微控制器能做的事情，使用可编程DSP将做得更好更便宜。 （4）追求更高的运算速度和进一步降低功耗和几何尺寸[7]。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。

（5）定点DSP是主流。虽然浮点DSP的运算精度更高，动态范围更大，但定点DSP器件的成本较低，对存储器的要求也较低，而且耗电较省。因此，定点运算的可编程DSP器件仍是市场上的主流产品。据统计，目前销售的DSP器件中的80%以上属于16位定点可编程DSP器件，预计今后的比重将逐渐增大。 （6）与可编程器件结合。DSP的许多新应用需要比传统DSP处理器更加强大的数字信号处理能力，设计者往往会借助PLD和FPGA来满足他们日益提高的信号处理需求[8]。与常规DSP器件相比， FPGA器件配合传统的DSP器件可以处理更多信道，可在基站中用来实现高速实时处理功能，满足无线通信、多媒体等领域多功能和高性能的需要。

（7）DSP嵌入式系统[9]。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。

我国DSP市场前景目前，国外众多厂商涉足我国DSP产品市场，我国的DSP应用已有了相当的基础，有10多家集成电路设计企业从事数字信号处理系统(DSP)及相关产品的开发与应用。从应用范围来说，数字信号处理器市场前景看好。

DSP不仅成为手机、个人数字助理等快速增长产品中的关键元件，而且它正在向数码相机和电机控制等领域挺进。随着DSP芯片的品种和技术档次不断提高以及向多功能化、高性能化、低功耗化放向发展，DSP日益进入人们的生活，在未来相当长的一段时间，我国DSP市场将蓬勃发展，今后几年市场销售额仍将保持40％以上的增长率，具有良好的市场前景.

参考文献：《DSP应用技术综述》廖娜

《现代DSP 技术的应用与分析》刘辉 葛生燕 钟武 《DSP技术及其前景》裘云

《谈当代电子信息的发展——DSP技术》马雄飞