安徽廣播電視監(jiān)測臺 張理康

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DSP的應用現狀及發(fā)展前景

安徽廣播電視監(jiān)測臺 張理康

DSP作為數字信號處理器將模擬信號轉換成數字信號，用于專用處理器的高速實時處理。它的工作原理通過將現實世界的模擬信號轉換成數字信號，再通過一系列的數學公式計算出結果。它具有高速，靈活，可編程，低功耗的界面功能，在圖形圖像處理，語音處理，信號處理等通信領域起到越來越重要的作用。

1 DSP在電力系統應用

1.1 電力系統模擬采集和測量中的應用

電力系統在進行計算機運用中使用EMS/DMS/ SCADA等軟件處理，而SCADA的基礎組成部分就是電力系統的數據采集和測量。傳統的模擬采集由主發(fā)射機PT和電流的CT量而得到直行，再進行A/D轉換后將數據輸入給計算機。電力系統施加交流采樣技術后，通過PT，CT轉換，每個周期使用DSP處理算法，計算相應的電壓和電流有效值，減去變送器的轉化環(huán)節(jié)。這使得RTU的分布式分散布置迅速發(fā)展，而且還提供了集成的優(yōu)化工具，用于實現變電站自動化的功能。

1.2 繼電保護中的應用

中國的電力系統應用主要用于單芯片CPU的計算機保護產品，由于系統中使用的硬件資源限制了計算能力，它的系統數據抽樣和采樣速度不能得到使用的需求。這樣當系統在異常工作條件下進行測量時系統參數的處理速度和準確度方面不能達到所需要求，一些復雜的算法使得常規(guī)CPU保護產品也無法準確的計算出來?；贒SP有著良好的數據采集和處理應用，其強大的運算能力和硬件的特殊設計使得它在運算過程中非常的方便實用，在繼電保護方面尤為突出。目前，大多數采用DSP+ MCU的結構，DSP和資源豐富的有機結合單片機數字處理能力的新一代保護的同時實現快速和強大的實時性。

1.3 變電站自動化的應用

變電站系統是一個綜合性系統，使用的自動化部件較多，系統中的模擬數字電路比較分散，對各類器件的運算實時性要求較高，而DSP能夠快速捕捉數據運算中的各類變化，準確處理各種反應出來的信息，特別是在系統需要進行并行處理多項任務處理工作時，其優(yōu)異的性能使得使用起來靈活方便，在其結構件上存在的接口讓通信界面易于擴展，并且由于接口的多樣性，在對網絡數據監(jiān)控和信息提取上更容易。DSP的硬件設計簡單，屬于集成型產品，這樣產品質量可靠性得到了大幅度的提升，更適用于無人值守的水電站系統中。

2 DSP在數字通訊技術領域的應用

2.1 多媒體通信中的應用

多媒體包括文字和語言處理，圖像圖形呈現等數據介質。一般情況下在視頻數據和音頻數據的傳輸數據比文字傳輸過程中的數據要多得多，媒體數據傳輸產生的信息量是巨大的，當前情況下采用先進的壓縮算法，首先對數據量進行采集然后進行壓縮以節(jié)省存儲空間，同時提高通信線路的傳輸效率，這樣使得多媒體通信系統得以高速運轉，斷點率較低。多媒體網絡終端在整個過程中需要對獲取的信息量進行快速分析和處理，因此DSP被運用在語音編碼，圖像壓縮和減少語音通信上。如今DSP對于語音解碼計算產生實時效果，設計協議要求已經成為最基本的一條國際標準，正在對移動語音的壓縮和調制解調器進行嘗試性的使用。目前設計的DSP完全有能力實現低頻移鍵控，相移鍵控調制和解調以及正交幅度調制和解調等的各項功能，在多媒體應用中得到長足發(fā)展。

2.2 軟件無線電的應用

軟件無線電是一種新的無線通信技術，它的工作原理就是基于客戶的需求，使用相同的硬件平臺，通過安裝不同的軟件，實現更靈活的多波段無線通信功能，再通過相應的技術轉換進一步擴展到有線世界中。DSP技術經過近幾年的發(fā)展和應用，出現了功率消耗較低，運算處理較快的DSP芯片，這樣就使軟件無線電的大面積發(fā)展可行性成為現實。軟件無線電系統結構比較簡單，硬件條件基本不變，而對軟件進行修改來實現互操作性的功能。它主要組成部分分為電源，天線，多頻段射頻轉換器，A/ D/A轉換器和DSP組件。關鍵步驟是可編程的DSP取代一個專用的數字電路，所述系統的硬件結構和功能相對獨立。這就要求DSP設計軟件存有不同的通信功能，可調節(jié)的工作頻率，互換的調制和信源編碼控制，讓軟件無線電系統靈活性大大增強。

3 DSP在工業(yè)控制領域的應用

隨著工業(yè)控制領域的不斷發(fā)展，基本實現了人工智能技術，計算機傳感技術等，從而使工業(yè)機器人的研究在高級別發(fā)展，而且對機器人控制系統的性能要求較高。機器人控制系統重中之重就是實時性，在完成一個動作的同時會產生較多的數據和計算處理，這里可以采用高速，高性能的DSP。DSP通過應用到機器人的控制系統后，充分利用自身的實時計算速度特性，使得機器人系統可以快速處理問題，隨著不斷提高DSP數字信號芯片速度，在系統中容易構成并行處理網絡，大大提高控制系統的性能，使得機器人系統得到更為廣泛的發(fā)展。

4 DSP在儀器儀表領域的應用

測量儀器及測試設備產業(yè)已經使用DSP取代高端微控制器。使用DSP開發(fā)測量儀器和試驗設備產品可以提高到一個新的水平。新的DSP可以大大簡化儀器儀表的硬件電路，完成儀表片上系統，即芯片設計。測量精度和速度的儀器采用DSP芯片可以大大提高這兩個產品開發(fā)指標。TMS320F2810具有高效的32位CPU內核，12位A/D轉換器，豐富的片上存儲器和靈活的指揮系統，為高精密儀器搭建了廣闊的平臺。儀器現在已經發(fā)展成為DSP的一個重要應用，正處于快速傳播時期，將推動產業(yè)的技術創(chuàng)新。

5 DSP技術的發(fā)展趨勢

追求更高的運算速度，并進一步降低功耗和幾何形狀。DSP系統級集成電路中將內核，MPU芯，專用處理單元，外圍電路單元緊湊的集成在一個芯片上，具有了數據存儲性能。今后系統中大多為多通道結構，它就要求數據處理量大，數據的指令長或者超長，存在多線程多并行的架構，處理器的性能將更加優(yōu)化和高效，盡管浮點DSP具有更高的精度，更大的動態(tài)范圍，但制作成本制約了普遍性，成本低的定點DSP器件存儲要求低，功率消耗比省，具有大面積制造性。因此定點運算的可編程DSP器件將成為主流產品。預計今后將逐步提高銷售DSP器件的16位定點可編程DSP器件比重。

目前在使用的DSP嵌入式系統都需要發(fā)揮其簡單高效的優(yōu)勢，這樣就需要我們在進行數據處理時，添加進去智能控制的微處理器MCU。把DSP和MCU組合在一起的雙核平臺，將成為一種新的DSP技術，將引發(fā)出一個潮流。TI最近發(fā)布的OMAP平臺是這方面的一個典型例子。目前，我們的DSP應用已經有相當的基礎，多家從事數字信號處理系統（DSP）及相關產品的開發(fā)和應用集成電路設計企業(yè)，滿足適用范圍的數字信號處理器市場前景。隨著技術水平的不斷發(fā)展，DPS芯片品種將會不斷增加，在日常生活中將普遍朝著功能多，性能高，功耗低發(fā)展，芯片集成化的大力發(fā)展將越來越多地走進人們的生活。我國DSP市場將持續(xù)進入一個高速發(fā)展時期，國內市場的銷售量預計保持4成以上的增長速度，具有廣泛的運用前景和良好的市場前景。DSP系統憑借集成化程度高，計算運行速度快，操作界面簡單，穩(wěn)定性能好，易于編程和開發(fā)等各種優(yōu)勢成為信號處理系統開發(fā)的主流應用，它在信號處理中的高精度數字信號處理器使得廣泛應用于通信，圖像，生物醫(yī)藥，工業(yè)控制，儀器儀表等領域。隨著市場對數字信號處理技術和微電子技術的要求不斷提高，DSP技術不斷提高處理速度適應市場需求，其銷售范圍將更加廣泛，為數字化產業(yè)的發(fā)展提供堅實的基礎。

參考文獻

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