DSP技术发展趋势

DSP技术发展趋势摘要：本文主要讲了什么是DSP技术，以及DSP的技术发展趋势、市场发展趋势。一、引言数字信号处理（DigitalSignalProcessing，即DSP），起源于上个世纪80年代，是一门涉及到许多学科并且广泛应用在很多领域的热门学科。它利用微型计算机、专用处理设备，以数字方式对信号的采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别处理，得到人们需要的信号形式。它紧紧围绕着数字信号处理的理论、实现以及应用发展。二、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。三、技术发展趋势１、数字信号处理器的内核结构进一步改善，多通道结构和单指令多重数据(SIMD)、特大指令字组(VLIM)将在新的高性能处理器中将占主导地位，如AnalogDevices的ADSP-2116x。２、DSP和微处理器的融合：微处理器是低成本的，主要执行智能定向控制任务的通用处理器能很好执行智能控制任务，但是数字信号处理功能很差。而DSP的功能正好与之相反。在许多应用中均需要同时具有智能控制和数字信号处理两种功能，如数字蜂窝电话就需要监测和声音处理功能。因此，把DSP和微处理器结合起来，用单一芯片的处理器实现这两种功能，将加速个人通信机、智能电话、无线网络产品的开发，同时简化设计，减小PCB体积，降低功耗和整个系统的成本。例如，有多个处理器的Motorola公司的DSP5665x，有协处理器功能的Massan公司FILU-200，把MCU功能扩展成DSP和MCU功能的TI公司的TMS320C27xx以及Hitachi公司的SH-DSP，都是DSP和MCU融合在一起的产品。互联网和多媒体的应用需要将进一步加速这一融合过程。3、DSP和高档CPU的融合：大多数高档GPP如Pentium和PowerPC都是SIMD指令组的超标量结构，速度很快。LSILogic公司的LSI401Z采用高档CPU的分支预示和动态缓冲技术，结构规范，利于编程，不用担心指令排队，使得性能大幅度提高。Intel公司涉足数字信号处理器领域将会加速这种融合。4、DSP和SOC的融合：SOC(System-On-Chip)是指把一个系统集成在一块芯片上。这个系统包括DSP和系统接口软件等。比如Virata公司购买了LSILogic公司的ZSP400处理器内核使用许可证，将其与系统软件如USB、10BASET、以太网、UART、GPIO、HDLC等一起集成在芯片上，应用在xDSL上，得到了很好的经济效益。因此，SOC芯片近几年销售很好，由1998年的1.6亿片猛增至1999年的3.45亿片。1999年，约39%的SOC产品应用于通讯系统。今后几年，SOC将以每年31%的平均速度增长，到2004年将达到13亿片。毋庸置疑，SOC将成为市场中越来越耀眼的明星。5、DSP和FPGA的融合：FPGA是现场编程门阵列器件。它和DSP集成在一块芯片上，可实现宽带信号处理，大大提高信号处理速度。据报道，Xilinx公司的Virtex-IIFPGA对快速傅立叶变换(FFT)的处理可提高30倍以上。它的芯片中有自由的FPGA可供编程。Xilinx公司开发出一种称作Turbo卷积编译码器的高性能内核。设计者可以在FPGA中集成一个或多个Turbo内核，它支持多路大数据流，以满足第三代(3G)WCDMA无线基站和手机的需要，同时大大节省开发时间，使功能的增加或性能的改善非常容易。因此在无线通信、多媒体等领域将有广泛应用。四、市场发展趋势很明然，在可预见的一段时间内，无线应用仍将是可编程DSP市场的驱动引擎。不过，嵌入式DSP市场是一个更大的市场，我们将在后续的市场报告中予以讨论。DSP技术(无论何种形式)是你能够访问窄带、宽带或是无线互联网的唯一手段，它还是新兴的分组(IP)电话市场的关键。没有DSP就没有对互联网的访问，没有多媒体，也没有无线通信。因此，尽管遭遇了短期的市场挫折，DSP仍将是整个半导体工业的技术驱动力。而国内发展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DSPsolution，因此国内厂商尚无插足的余地。在未来的发展上，国内的业者如欲进入DSP领域，在目前这个垄断市场情况相当明显的情势之下，应避免与国际大厂在其擅长的领域正面交锋，若能另辟市场，选择利基产品切入，例如消费性电子产品市场，则尚有机会在DSP市场一搏，目前国内已有相当不错成绩的DVD产品即为一证明。世界经济萧条和中国经济的持续发展使更多世界一流的跨国公司调整在中国的策略，中国市场已经成为世界一流的跨国公司DSP发展的关键因素。更大的原因是中国DSP市场占全球市场的比重越来越大，DSP厂商只有在中国市场上取得成功，才有望扩大其市场份额。这些公司希望迅速在中国主要城市建立销售办事处，在加强销售覆盖率的同时，把DSP技术支持规模迅速扩大，并实现技术信息本地化。技术信息本地化是体现他们在中国进行调整的标志性措施，它将使ADI在新产品的设计上加入中国因素，通过设计部门与中国现场服务工程师进行信息沟通、汇总，实际上是把他们在发达国家的市场策略引入中国。驱动世界一流的跨国公司进行中国调整的因素很多，一是中国DSP市场在全球重要性日益明显，二是他们自身在技术和市场发展上的需要。种种迹象表明，中国市场是亚洲发展潜力最大的市场，数字革命促进了高性能DSP的广泛应用，如数码相机、VoIP电话和手持电子设备等。而中国在电子产品制造上的地位越来越重要，世界一流的跨国公司已经迅速转向中国并建立设计中心和制造厂。中国在消费电子产品上的发展更为引人注目，许多消费类电子产品需要更低成本、更易使用的DSP产品，如音响设备、DVR、机项盒等。整体来看，DSP应用在通讯领域、数字影音的产品将越来越普及，使得相关市场需求越来越大，未来DSP市场竞争将越趋激烈。参考文献：[1]刘艳萍.DSP技术原理及应用教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005[2]程佩青，数字信号处理教程[M]，清华大学出版社，2007[3]晓云；陈杰；曾云；DSP技术的最新发展及其应用现状，半导体技术，2003[4]许伟.DSP的应用和发展方向[J].电子技术应用.1999