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      標簽　>　信號處理器

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      信號處理器簡介

      　　信號處理器也稱頻道處理器，它的作用是把天線接收到VHF和UHF頻段廣播電視信號。

      　　信號處理器也稱頻道處理器，它的作用是把天線接收到VHF和UHF頻段廣播電視信號，經過處理后再變換到有線電視系統工作頻段所指定的頻道上，實質上它是一種功能更全、結構更復雜、指標更高的頻道變換器。

      信號處理器百科

      　　信號處理器也稱頻道處理器，它的作用是把天線接收到VHF和UHF頻段廣播電視信號。

      　　信號處理器也稱頻道處理器，它的作用是把天線接收到VHF和UHF頻段廣播電視信號，經過處理后再變換到有線電視系統工作頻段所指定的頻道上，實質上它是一種功能更全、結構更復雜、指標更高的頻道變換器。

      　　DSP的應用

      　　DSP的產生主要是為了滿足通信、雷達、數字電視等領域對實時數字信號處理的需要。典型的數字信號處理算法包括數字濾波、FFT等。這些算法的共同特點是要進行密集的數學計算，因此DSP在體系結構上采取了一系列措施，使之在數學計算方面具有特別突出的性能；而在其它方面，例如文字處理、數據庫管理等則不如GPP。除了密集的數學計算之外，DSP應用的另一個突出特點是實時性。在許多應用領域，如通信中的調制、解調、雷達中信號檢測等等，數據是以幀為單位更新的，每她的長度一般為微秒到毫秒量級，DSP必須在這段時間之內完成處理并輸出結果，這就是所謂實時處理。顯然，實時處理要求處理器具有極高的處理速度，能夠對外部事件迅速做出反應（能夠及時迅速地響應中斷），并且具有強大的IO吞吐能力。 DSP的應用范圍非常廣泛，在下表中大致歸納出一些。

      　　image:bk063721d-1.jpg

      　　面對DSP巨大的市場和廣闊的發展前景，世界上最大的幾個半導體公司都對此投入巨資、開展競爭。如TI、AD、Agere、Motorola、Siemens、Semiconductor等公司都在全力開發和生產DSP器件，不同公司DSP的側重點都有所不同。

      　　DSP的結構特點

      　　1.MAC指令，硬件乘法器和累加器。

      　　2.存儲器結構

      　　image:bk063721d-2.jpg

      　　GPP一般采用Von Neumann結構，如圖所示，系統只有一套總線（包括數據總線和地址總線）和單一存儲器，無論是數據還是指令都要經過同樣的數據通道進入處理器內核。

      　　哈佛結構將指令存儲空間和數據存儲空間分離開，各自擁有獨立的總線，這就使取指令和訪問數據可以同時進行，從而緩解了存儲器的瓶頸效應。

      　　3.尋址方式。在進行數字信號處理時，處理器往往要同時維護多個數據緩沖區，而且每個緩沖區的指針都要頻繁移動。 GPP雖然有基址和變址寄存器，但是這些寄存器不能自動更新；而且數量也有限，每個寄存器往往要管理多個緩沖區。DSP用特殊的硬件來尋址數據存儲器，有大量寄存器可以用作數據指針（如ADSP21060有16個），指針的更新可以和其他操作并行執行，所以不占用處理時間。DSP還支持一些特殊的尋址方式，如用來實現環形緩沖區的環形尋址，實現FFT變換所必需的逆序尋址等。

      　　4.零耗循環（zero overhead loop）

      　　GPP每執行一次循環都要用軟件判斷循環結束條件是否滿足，更新循環計數器，還要進行條件轉移。這些例行操作要消耗幾個周期的時間，這種消耗對于短循環是相當可觀的。與GPP不同，DSP可以用硬件實現更新計數器等例行操作，不用額外消耗任何時間，所以是一種零耗循環。由于數字信號處理程序百分之九十的執行時間是在循環中度過，所以零耗循環對提高程序效率是非常重要的。

      　　5. 程序執行時間可預測

      　　實時處理不僅要求處理器必須具有極高的計算速度，而且還要求程序的執行時間要容易預測，否則開發人員無法判斷自己的系統是否滿足實時要求。高性能GPP普遍采用了CACHE和動態分支預測技術，這些動態特性雖然能夠從統計角度提高處理速度，但也使處時間很難精確預測，因為當前指令的執行時間要受到程序運行的歷史過程的影響。盡管從理論上說，程序員可以推測出最壞情況下的執行時間，但是由于各種動態特性的相互影響，最壞執行時間可能遠遠超過程序的典型執行時間，這將導致系統設計過于保守，嚴重浪費資源。與GPP不同，DSP的動態特性較少，而且還通過設置MAX（求最大值）、MIN（求最小值）、CLIP時，DSP生產商還提供了能夠精確模擬每—條指令執行狀態的軟件仿真器Simulator。使設計人員在硬件系統完成之前就能夠調試程序并驗證處理時間。值得注意的是，TI的最新產品TMS320C6011設置了可選擇的兩級CACHE，而AD將要推出的TigerrSHARC采用了動態分支預測技術。這是否意味著DSP正在喪失程序執行時間可預測的特點，或者正在猴備采取其他措施（如提供工具軟件）來彌補因芯片結構日趨復雜對預測時間造成的不利影響，我們將拭目以待。

      　　6.外圍設備

      　　GPP硬件系統（如PC機）的開發一般由專業公司承擔，用戶只從事軟件開發。而DSP工程師往往要自己設計硬件平臺，而且許多DSP應用系統特別是嵌入式系統對體積、功耗有嚴格的限制，所以DSP必須具備開發簡便的特點。多數DSP支持IEEE1149.1標準，用戶可以通過JTAG端口對DSP進行在線實時仿真。另外DSP體現了片上系統（System on chip）的設計思想，在片上集成了DMA、中斷控制、串行通信口、上位機接口、定時器等外圍設備，有的DSP還包含AD和DA轉換器。所以用戶通常只需要外加很少的器件就可以構成自己的DSP系統。

      　　DSP的組成（以ADSP-21xx為例）

      　　DSP芯片能夠以很高的速度實現各種DSP算法，在其內部包括以下功能單元。

      　　計算單元——每個處理器包括3個獨立的、功能完備的計算單元：算術／邏輯單元（ALU）、乘法/累加器（MAC）和桶狀移位器。

      　　計算單元直接處理16位數據并對多精度計算提供硬件支持。

      　　數據地址產生器和程序控制器——兩個專用的地址產生器和—個程序控制器提供對片內、片外存儲器的尋址。程序掉制器支持單周期的條件分支和無開銷循環。雙數據地址生器使處理器能同時產生兩個操作數的地址。數據地址產生器和程序控制器使計算單元保持連續工作狀態，使流量達到最大化。

      　　存儲器——采用修改的哈佛結構，其中數據存儲器存放數據，程序存儲器既可存放指令又可存放數據。所有的處理器都有片內RAM，該片內RAM構成程序存儲空間和數據存儲空間的一部分。片內存儲器的速度很高，處理器可以在一個周期讀取兩個操作數（一個來自數據存儲器，另一個來自程序存儲器）和一條指令（來自程序存儲器）。

      　　串口——串口（SPORT）提供帶有硬件數據壓擴部件的完整的串行接口。支持按μ律和A律壓縮的擴展。SPORT可以容易地和多種流行的串行設備直接接口。每個SPORT能產生一個可編程的內部時鐘或接收—個外部時鐘。SPORT有多通道選項。

      　　定時器一一一個帶有8位預分頻器的定時器/計數器可產生周期性的中斷。

      　　主機接口——主機接口（HIP）有16根數據引腳和11根控制引腳，可以和主機處理器直接連接，無須連接邏輯。HIP非常靈活，易于和各種主機處理器接口。如：Motorola 6800、Intel8051或其他ADSP-21xx系列處理器可以容易地接到HIP上。

      　　DMA接口——內部DMA接口（IDMA）和字節DMA接口（BDMA）可對內部存儲器進行有效的數據傳送。IDMA接口具有16位多路復用的地址和數據總線，支持24位寬的程序存儲器。IDMA接口是完全異步的，在DSP全速運行時，可以寫入數據。字節DMA接口允許引導裝載并且存儲程序指令和數據。

      　　模擬接口——DSP片內集成了模擬和數字信號混合處理電路。該電路由模數轉換器、數模轉換器、模擬和數字濾波器、處理器核的并行接口等組成。轉換器采用Σ-Δ技術獲取樣本。

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      信號處理器知識

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