发展前景

dsp技术发展前景

时间:2022-04-13 16:21:39 发展前景 我要投稿

dsp技术发展前景

  DSP系统是由很多学科共同构成的多学科、宽领域的新兴技术。下面是小编为大家整理的dsp技术发展前景的相关内容,希望大家喜欢。

  DSP技术的发展趋势

  (1)向系统集成DSP发展,在一个芯片上集成DSP芯核、MPU芯核、外围电路单元、专用处理单元和存储单元等。

  (2)更多的采用具备多通道、超标量、多处理、多线程、超长指令字等超级哈佛结构将在未来的DSP内核结构中占据主导地位。

  (3)可编程的DSP将逐步取代定式的DSP。生产厂商可以在同一个DSP平台上开发不同类型的产品用来满足客户个性化的需求。可编程的DSP也使得用户升级系统更加方便。

  (4)更好的性能、更快的运算速度是不变的趋势。

  (5)定点DSP将成为主流。浮点DSP的运算精度高、动态范围大,但是成本高,功耗高。而定点DSP器件成本低、功耗低、对存储器的要求也低。目前DSP器件市场80%以上都属于16位定点可编程DSP器件。

  (6)FPGA器件配合传统的DSP器件可以处理更多的信道,来达到高速实时处理功能,满足多媒体、无线通信等领域的需要。

  (7)DSP与微处理器(MCU)结合起来的双核平台,由于既能进行数据处理,又可以提高智能控制,成为DSP技术发展的新趋势。OMAP是这种双核平台的典型例子,是由TI公司发布的。DSP产品在我国拥有广阔的市场,众多国内外厂商开始在中国布局。DSP芯片的品种和技术将向着越来越多种类、低功耗、高性能方向发展。

  DSP的发展历史

  DSP的发展大致分为三个阶段:

  DSP出现之前数字信号处理只能依靠微处理器来完成。但由于微处理器较低的处理速度不快,根本就无法满足越来越大的信息量的高速实时要求。因此应用更快更高效的信号处理方式成了日渐迫切的社会需求,到了70年代,有人提出了DSP的理论和算法基础。但那时的DSP仅仅停留在教科书上,即使是研制出来的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。一般认为,世界上第一个单片DSP芯片是1978年AMI公司发布的S2811。1979年美国Intel公司发布的商用可编程器件2920是DSP芯片的一个主要里程碑。这两种芯片内部都没有现代DSP芯片所必须有的单周期乘法器。1980年,日本NEC公司推出的mP D7720是第一个具有硬件乘法器的商用DSP芯片,从而被认为是第一块单片DSP器件。

  随着大规模集成电路技术和半导体技术的发展,1982年世界上诞生了第一代DSP芯片TMS32010及其系列产品。这种DSP器件采用微米工艺NMOS技术制作,虽功耗和尺寸稍大,但运算速度却比微处理器快了几十倍,尤其在语言合成和编码译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,随着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。

  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的日常生活领域。经过20多年的发展,DSP产品的应用已扩大到人们的学习、工作和生活的各个方面,并逐步成为电子产品更新换代的决定因素。

  中国DSP的发展现状:

  一、市场发展现况

  中国的DSP市场作为整个半导体市场一样为国际半导体市场的一个组成部分,必然具有国际半导体市场的共性。由于它植根于中国这一特定经济与社会环境的土壤之中,又必然带有自身的强烈个性。概括而言基本特点有:

  1.持续的较高增长率

  2.基本已与国际市场接轨具体体现在:产品和技术已基本接轨;价格和上市时间基本接轨;营销方式和服务水平正逐渐接轨。

  3. DSP处理器仍为TI、AGERE、ADI等占领;产品受外国大企业控制。

  4.海外及港台半导体企业进入中国市场的方式目前仍以产品输出为主

  最先进的产品设计技术和芯片生产技术未向中国转移;

  最先进的工艺设备制造和原材料仍布局在中国以外。

  中国是亚洲发展潜力最大的市场。数码相机、MMoIP电话和手持电子设备等数码产品在中国市场的迅速发展促进了高性能DSP的广泛使用。中国的电子产品制造商众多,对低成本、易使用的DSP需求巨大。

  中国电子信息产业快速发展,带动DSP应用市场高度成长,2000年DSP市场总需求量为2.35亿颗,到了2001年达到3.29亿颗,成长幅度高达40%;依据CCID预测,到2005年前,年成长率将高于全球达到40%以上,预计DSP总市场需求量到2005年将达到13亿颗,市场成长迅速。

  二、技术发展现况

  国内发展DSP的厂商并不多,而主要的应用产品是DVD与无线电话等,因此国内DSP的产值并不高;而在产品应用上,目前重要的DSP应用产品,如行动电话、调制解调器、HDD等个人计算机与通讯领域应用产品,都是采用国际大厂的DSP solution。

  虽然目前DSP的主要应用产品的市场都是由国际半导体大厂所控制,但是我国在政策的扶植下,本土厂商积极投入研发资源,以消费性产品作为进入DSP市场的一个敲门砖,也必将在DSP市场上争得一席之地。

  DSP技术

  数字信号处理(DSP)的理论基础涉及的范围非常广泛。比如微积分、概率统计、随机过程、数值分析等数学基础是数字信号处理的基本工具,同时它与网络理论、信号与系统、控制理论、通信原理、故障诊断,传感器技术等密切相关,还有近些年来蓬勃发展的一些学科:人工智能、模式识别、神经网络等,都与数字信号处理密不可分。

  正是由于有这些理论发展的前提基础,和广泛的市场需求,DSP处理的器件也应运而生,在广泛应用在各个领域的同时得到迅速的发展。世界上第一个单片DSP芯片是1978年AMI公司发布的S2811,在这之后,1979年美国Intel公司发布的商用可编程器件2920是DSP芯片的一个非常重要的里程碑。即使这两种芯片内部没有现代DSP芯片的单周期乘法器,但是他们为DSP的蓬勃、迅速发展奠定了很重要的基础。接着,1980年,日本NEC公司推出了第一个具有乘法器的商用DSP芯片,随后,美国德州仪器公司(TI公司)推出一系列DSPs产品,广泛地应用在信号处理的各个领域。

  DSP技术的优点

  和单片机比较而言,DSPs具有集成度高、CPU快速、存储器容量大,并内置了波特率发生器、FIFO缓冲器,可提供高速、同步串口、标准异步串口。一些dsp芯片内还集成了模数转换、采样/保持电路,PWM输出。DSP芯片采用改进的哈佛结构,内置高速硬件乘、加法器,多级流水线,使DSPs的数据运算大幅度提高。

  据统计分析DSPs比传统的16位单片机单指令执行时间快8到10倍,一次乘加运算的`时间快16到30倍。DSPs还提供了高度专业化的指令集,提高了FFT(快速傅里叶变换)、滤波器的运算速度。与此同时,DSPs提供JTAG接口和先进的开发手段,使得批量生产、测试更为方便。开发工具ccs可实现全空间透明仿真,软件开发具有汇编/链接C编译器、C源码调试器,有很强的可移植性。

  总的来说,DSPs器件具有以下优点:

  1在一个指令周期内能够完成一次乘法、一次加法;

  2程序空间以及数据空间分开,能够同时访问指令和数据;

  3片内具有快速RAM,可通过独立的数据总线同时访问多片RAM;

  4具有循环、跳转的硬件支持;

  5快速的中断处理、I/O(输入输出)支持;

  6在单周期内可同时操作多个硬件地址产生器;

  7并行操作流畅;

  8支持流水线操作方便,使取指、译码和执行等操作可以同步、重叠进行。

  同时,它还具有精度高,抗干扰能力强,稳定性好,功耗低以及编程方便,接口简单,电路集成方便等方面的优势。

  DSP技术的发展趋势

  随着数字化的进程快速提高,DSPs技术的地位不断突显,作为数字化处理的基础技术,实时处理数字信号都是由通用型或专业性的DSPs来完成的。正是因为DSPs这种强大的实时处理能力,使得DSPs在声音信号处理、图像处理、模式识别方面不可或缺。随着数字时代的不断前行,它未来的发展趋势可以从以下两个方面来完善:

  (一)与ARM(Advanced RISC Machines)相结合。ARM架构是面向低预算市场设计的一款RISC微处理器,以32位单片机的行业标准,提供一系列内核、体系扩展、微处理器以及系统芯片方案,四个功能模块可供生产厂商根据不同用户的要求来配置生产。ARM具有较强的事务管理功能,在控制方便具有很强的优势,而DSPs具有强大的数据处理能力和很高的运行速度。将两者结合起来可以更好的进行数字信号处理,以及实现相应的控制功能。

  (二)与FPGA(Field Programmable Gate Array)结合使用。即与现场可编程门阵列巧妙的结合起来。FPGA是在PAL、GAL、PLD等可编程器件的基础发展起来的,是ASIC(即为专用集成电路)中集成度最高的一种电子设备。FPGA采用逻辑单元阵列(Logic Cell Array),包括可配置逻辑模块(Configurable Logic Block)、输出输入模块(Input Output Block)以及内部连线(Interconnect)三部分。通过对FPGA内部逻辑模块、I/O模块的配置,可以实现不同的逻辑状态。同时,FPAG还具有静态可重复编程、动态在系统重构的特性,这使得硬件的功能能够像软件一样通过编程来实现。它与DSP芯片集成,可以在很大程度上提高信号处理的速度,将会使得DSPs在无线通信、多媒体领域有更加广泛的应用。

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