dsp基礎

第1章   概述1.1數字信號處理器的基本概念數字信號處理器（Digital Signal Processor,簡(jiǎn)稱(chēng)DSP）是一種專(zhuān)門(mén)用來(lái)實(shí)現各種數字信號處理算法的微處理器。根據使用方法的不同，DSP可以分成專(zhuān)用的DSP和通用的DSP。專(zhuān)用的DSP用來(lái)實(shí)現某些特定的數字信號處理功能，如數字濾波、FFT等。它不需要編程，使用方便、處理速度快，但是缺乏靈活性。通用DSP則有完整的指令系統，通過(guò)編程來(lái)實(shí)現各種數字信號處理功能。

DSP的產(chǎn)生主要是為了滿(mǎn)足通信、雷達、數字電視、軟件無(wú)線(xiàn)電等領(lǐng)域對數字信號處理的需要。DSP的特點(diǎn)之一是適合于數學(xué)計算密集的應用，如典型的數字信號處理算法包括FFT、數字濾波等，其特點(diǎn)就是數學(xué)計算密集。DSP在其體系結構上采取了一系列措施，使其在數學(xué)計算方面具有優(yōu)越的性能。DSP的另一個(gè)特點(diǎn)是實(shí)時(shí)計算，在通信領(lǐng)域的調制和解調、雷達中的信號檢測中，必須在若干微秒至毫秒內完成數據處理，并且給出運算結果，這就是所謂實(shí)時(shí)處理。

1.2數字信號處理器的特點(diǎn)數字信號處理相對于模擬信號處理有很大的優(yōu)越性，表現在精度高、靈活性大、可靠性好、易于大規模集成等方面。隨著(zhù)人們對實(shí)時(shí)信號處理要求的不斷提高和大規模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，數字信號處理技術(shù)也發(fā)生著(zhù)日新月異的變革。實(shí)時(shí)數字信號處理技術(shù)的核心和標志是數字信號處理器。自第一個(gè)微處理器問(wèn)世以來(lái)，微處理器技術(shù)水平得到了十分迅速的提高，而快速傅立葉交換等實(shí)用算法的提出促進(jìn)了專(zhuān)門(mén)實(shí)現數字信號處理的一類(lèi)微處理器的分化和發(fā)展。數字信號處理有別于普通的科學(xué)計算與分析，它強調運算處理的實(shí)時(shí)性，因此DSP除了具備普通微處理器所強調的高速運算和控制功能外，針對實(shí)時(shí)數字信號處理，在處理器結構、指令系統、指令流程上具有許多新的特征，其特點(diǎn)如下：

（1）       算術(shù)單元

具有硬件乘法器和多功能運算單元，硬件乘法器可以在單個(gè)指令周期內完成乘法操作，這是DSP區別于通用的微處理器的一個(gè)重要標志。多功能運算單元可以完成加減、邏輯、移位、數據傳送等操作。新一代的DSP內部甚至還包含多個(gè)并行的運算單元。以提高其處理能力。

針對濾波、相關(guān)、矩陣運算等需要大量乘和累加運算的特點(diǎn)，DSP的算術(shù)單元的乘法器和加法器，可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內完成相乘、累加兩個(gè)運算。近年出現的某些DSP如ADSP2106X、DSP96000系列DSP可以同時(shí)進(jìn)行乘、加、減運算，大大加快了FFT的蝶形運算速度。

（2）       總線(xiàn)結構

傳統的通用處理器采用統一的程序和數據空間、共享的程序和數據總線(xiàn)結構，即所謂的馮