数字信号处理器件，数字信号处理器的概念及工作原理

很多朋友对数字信号处理器件，数字信号处理器的概念及工作原理不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

众所周知，处理器是一个简单的芯片或逻辑电路，它根据基本指令和输入过程来控制处理单元。处理器是智能手机、嵌入式系统、笔记本电脑、电脑等电子系统中必不可少的组件。

处理器的两个基本组件是ALU和控制单元。目前市场上有微控制器、微处理器、数字信号处理器、嵌入式处理器等不同类型的处理器可供选择。在本文中，边肖将简要介绍数字信号处理器的特点、功能和类型。数字信号处理器的概念

数字信号处理(DSP)是在金属氧化物半导体集成电路上制造的特殊类型的微处理器。数字信号处理广泛应用于数字图像处理、电信、音频信号处理、语音识别系统、声纳、雷达等不同的应用，以及手机、高清电视产品、磁盘驱动器等产品。数字信号处理器的工作原理

数字信号处理器的工作原理主要是利用音频、语音、温度、视频等现实世界的信号，将其数字化，然后对其进行数学运算。数字信号处理器非常快速地执行不同的数学功能，例如加、减、乘、除。数字信号处理器包括程序存储器、数据存储器、计算引擎、输入/输出等主要部件，其中：程序存储器用于存储处理数据的程序；数据存储器用于存储待处理的数据；

计算引擎执行数学运算并访问数据存储器中的数据和程序存储器中的程序；输入/输出提供不同的功能来连接外部组件。数字信号处理器的框图一个数字信号处理器的框图如下图所示：在上面的框图中，使用麦克风作为传感器，将声音信号转换成电信号。此后，从麦克风产生的模拟电信号被提供给运算放大器以调整模拟信号。

抗混叠滤波器是位于ADC输入端的LPF(低通滤波器)，用于限制宽带信号的带宽。之后，一个简单的ADC转换器单元使用模拟信号，并以二进制数字流的形式输出。在该框图中，数字信号处理器是系统的核心。目前，CMOS集成电路用于制造高数据吞吐量、专用指令集和高速的数字信号处理器。

之后，DAC将数字信号转换成模拟信号。平滑滤波器是另一种LPF，用于通过消除不必要的高频成分来平滑输出。扬声器是输出传感器。当然，你也可以根据自己的要求使用其他任何设备，从而实现不同的功能。数字信号处理器的特点数字信号处理器的特点主要包括以下几个方面：用来存储程序的内存和用来存储数据的内存不同。不提供支持多任务的硬件。

模块和反转位寻址的特殊指令。可在主机或支架下作为DMA(直接内存访问)设备使用。包括专门设计的体系结构，以获得多种数据。包括用于优化不同功能的架构。使用特殊的硬件以较低的成本循环。可用的乘法器或累加器是非常并行的。一个单元直接处理数据流路径中的浮点数。通常通过定点运算过程进行计算，以加快计算速度。数字信号处理器的体系结构

数字信号处理器的架构有冯诺依曼架构和哈佛架构。超级哈佛建筑。1、冯诺依曼架构冯诺依曼的数字信号处理器架构主要包括单个存储器和单条总线，用于与CPU(中央处理器)之间传输数据。任意两个数相乘至少需要3个CLK周期，其中1个CLK周期用于通过总线将三个数从存储器传输到CPU。

这里不计算将输出传输回存储器所用的时间，因为假设它将留在中央处理器中进行额外的操作。当您对连续执行所有必要的任务感到满意时，这种类型的架构非常适合。目前大部分计算机使用冯诺依曼架构，其他架构只需要非常快的处理。2、哈佛建筑

哈佛建筑的名字取自哈佛大学在霍华德艾肯的领导下于20世纪40年代所做的工作。如下面的设计所示，它包括两个用于数据和程序指令的独立存储器，每个存储器包括一个单独的总线。当总线独立工作时，数据和程序指令可以一起获得，以提高单总线的速度。目前，数字信号处理器使用这种双总线结构。3、超级哈佛建筑

数字信号处理器的超级哈佛架构如下图所示。这个名称是ADI公司为了解释其新的ADSP-211xx和ADSP-2106x系列数字信号处理器的内部功能而创造的，称为SHARC DSP，是对长期的超级哈佛架构的简化。

该架构是通过包含一些功能来增加吞吐量而实现的。虽然超级哈佛架构的数字信号处理器已经在很多方面进行了优化，但有两个方面足够重要，包括指令缓存和I/O控制器。数字信号处理器的类型数字信号处理器主要包括定点处理器和浮点处理器。1、定点数字信号处理器

在定点数字信号处理器中，即使可以使用不同的长度，每个数字也可以由至少16位来指定。数字可以用不同的方式表示。定点是指可以假设小数点位置固定，操作数和运算结果相同。由于定点处理器功耗低、成本低，因此被用于不同的灵活嵌入式应用中。该定点数字信号处理器为：TI的TM320C54x、ADI DSP BF53X、TM320C55x、TM320C64x、TM320C62x和摩托罗拉MSC810x。

2、浮点数字信号处理器浮点数字信号处理器主要使用至少32位来存储每个值。浮点信号处理器的显著特点是符号数间距不均匀。浮点数字信号处理器可以简单地处理定点，这是实现计数器和从模数转换器接收信号并传送到数模转换器的要求。

对于定点和浮点信号处理器的运算，SHARC系列信号处理器的设计、优化和执行效率是等效的。与定点DSP相比，浮点DSP程序简单，但通常非常昂贵，功耗也更大。浮点DSP的类型有TI的TMS320c67x和ADI的ADSP 2116 X/2126 X .数字信号处理器指令集数字信号处理器指令集只支持数字密集型信号处理操作和一般应用，如高速控制和多处理，其主要类型包括累加器、算术和逻辑指令。

辅助寄存器和数据页指针指令。TREG，怀孕和乘法指令。分支指令。控制指令。I/O和内存操作。数字信号处理器和微处理器的区别包括以下几个方面：数字信号处理器的优缺点包括以下几个方面：整体噪声小，检错纠错简单，数据存储容易加密，可以传输更多的数据。

在数字处理系统中，很容易修改一些命令或改变一些代码行。通过以更宽的频率在数字系统中工作，DSP可以级联，而不会有任何负载问题。通过改变数字可编程系统中的程序，可以简单地改变DSP的操作。通过使用DSP方法，复杂的信号处理算法可以简单地实现，重量轻且紧凑。DSP系统是可扩展的，因为它们是由软件控制的。数字信号处理器的缺点包括以下几个方面：

与模拟通信相比，数字通信需要高带宽来传输数据。大多数数字信号处理器都很昂贵。由于使用了额外的元件，DSP系统的复杂度会增加。数字信号处理器使用多个晶体管，比模拟信号处理器消耗更多的功率。每个DSP的硬件架构和软件指令都是不同的，因此需要高技能的工程师来对设备进行编程。数字信号处理器应用

数字信号处理器的主要应用包括音频和语音处理、雷达、声纳等传感器阵列处理、统计信号处理、谱密度估计、数据压缩、数字图像处理、音频编码、视频编码、图像压缩、控制系统的信号处理、电信、地震学、生物医学工程等。

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