[導讀]DSP(Digital Signal Processing)即數字信號處理技術,DSP芯片即指能夠實現數字信號處理技術的芯片。DSP芯片的內部采用程序和數據分開的哈佛結構,具有專門的硬件乘法器,廣泛采用流水線操作,提供特殊的DSP指令,可以用來快速的實現各種數字信號處理算法。
DSP(Digital Signal Processing)即數字信號處理技術,DSP芯片即指能夠實現數字信號處理技術的芯片。DSP芯片的內部采用程序和數據分開的哈佛結構,具有專門的硬件乘法器,廣泛采用流水線操作,提供特殊的DSP指令,可以用來快速的實現各種數字信號處理算法。
DPS芯片也被人們稱為數字信號處理器,它常用于軍事、醫療、家用電器等領域。我們根據它的工作時鐘和指令類型,可以將它分為靜態DSP芯片和一致性DSP芯片。按照它的工作數據格式將它分為定點DSP芯片和浮點DSP芯片。我們還可以根據它的用途不同,將它分為通用型DSP芯片和專用型DSP芯片。
DPS芯片的特點
通常來說dsp芯片的程序和數據是分開存放的,它的內部存在快速的RAM,這樣導致我們可以通過數據總線同時訪問指令和數據。Dsp芯片能夠支持無開銷循環及跳轉的硬件,能夠并行執行多個操作,像取指、譯碼等操作可以重復操作,具有穩定性好、精度高、大規模集成性等多個優點。不過它的功率消耗大,成本高。
數字信號處理器的選擇具有以下原理:
1.算法格式。定點算法的動態范圍較小。例如,16位定點算法的動態范圍僅為96dB,這容易出現溢出問題,但成本低,功耗低。因此,大多數數字信號處理器都是定點的,約占67%。浮點算法具有較大的動態范圍,例如32位浮點算法,其動態范圍為1536dB。處理速度遠高于定點,總線寬度也比定點寬。編程更容易,但是成本更高,功耗更高……浮點數字信號處理器主要用于高端產品。
2.數據寬度。所有浮點DSP均為32位寬,而定點DSP大多為16位寬,也有24位,例如摩托羅拉的DSP563xx系列。和Zoran的ZR3800系列(均為20位)。數據寬度直接影響DSP芯片的尺寸,封裝引腳的數量以及外圍存儲器的容量,因此直接影響DSP的成本。
3.速度。選擇DSP時,速度是最重要的考慮因素。DSP的速度通常是指令周期的時間,但也指核心功能(例如FIR或IIR濾波器)的計算時間。一些DSP使用非常大的指令字組(VLIW)結構,可以在一個周期內執行多個指令。它與時鐘的工作頻率密切相關。
數字信號處理的常見用途
數字信號處理能夠做非凡的事情,但它也有簡單的用途。例如,當您收聽音樂播放列表時,許多播放器使用 DSP 來確保歌曲之間不會出現巨大的音量跳躍。
模數轉換和數模轉換是 DSP 的另一個常見用例。通常,轉換將在專門用于此目的的專用 DSP 芯片中進行,稱為 DAC 或 AD/DA 轉換器,具體取決于它是否僅進行單向轉換。將現實世界的音頻信號轉換為數字信號本身就是一門藝術,因此您會在市場上找到一些昂貴的轉換器。
您可能會遇到并經常關注的 DSP 用途之一是降噪。耳機上的外接麥克風和數字信號處理相結合,可以消除您周圍的聲音。
正如蘋果所說,同樣使用 DSP 的硬幣的另一面是透明模式。它使用相同的麥克風可以消除噪音,但它不是消除噪音,而是放大聲音,讓您更容易聽到周圍的聲音。
數字均衡器是數字信號處理的另一種常見用途。如果你曾經在手機或電腦上使用過音樂應用來調節 EQ,這就是數字信號處理的實際應用。當您調整滑塊時,該過程會以數字方式放大或降低某些頻率的幅度。
最后一個例子是房間校正。許多家庭影院系統現在包括一個自動調整各種設置的系統,以確保聲音針對您房間的大小和形狀進行優化。它還設置每個揚聲器的時間,以便聲音完美同步地到達您的沙發。
目前,市場上所銷售的DSP器件中,占據主流產品的依然是16位的定點可編程DSP器件,隨著DSP定點運算器件成本的不斷低,能耗越來越小的優勢日漸明顯,未來定點DSP芯片仍將是市場的主角。
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