數字信號處理（DigitalSignal Processing，簡(jiǎn)稱(chēng)DSP）是一門(mén)涉及許多學(xué)科而又廣泛應用于許多領(lǐng)域的新興學(xué)科。20世紀60年代以來(lái)，隨著(zhù)計算機和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數字信號處理技術(shù)應運而生并得到迅速的發(fā)展。在過(guò)去的二十多年時(shí)間里，數字信號處理已經(jīng)在通信等領(lǐng)域得到極為廣泛的應用。
數字信號處理是利用計算機或專(zhuān)用處理設備，以數字形式對信號進(jìn)行采集、變換、濾波、估值、增強、壓縮、識別等處理，以得到符合人們需要的信號形式。
數字信號處理是圍繞著(zhù)數字信號處理的理論、實(shí)現和應用等幾個(gè)方面發(fā)展起來(lái)的。數字信號處理在理論上的發(fā)展推動(dòng)了數字信號處理應用的發(fā)展。反過(guò)來(lái)，數字信號處理的應用又促進(jìn)了數字信號處理理論的提高。而數字信號處理的實(shí)現則是理論和應用之間的橋梁。
數字信號處理是以眾多學(xué)科為理論基礎的，它所涉及的范圍極其廣泛。例如，在數學(xué)領(lǐng)域，微積分、概率統計、隨機過(guò)程、數值分析等都是數字信號處理的基本工具，與網(wǎng)絡(luò )理論、信號與系統、控制論、通信理論、故障診斷等也密切相關(guān)。近來(lái)新興的一些學(xué)科，如人工智能、模式識別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )等，都與數字信號處理密不可分?？梢哉f(shuō)，數字信號處理是把許多經(jīng)典的理論體系作為自己的理論基礎，同時(shí)又使自己成為一系列新興學(xué)科的理論基礎。
數字信號處理的實(shí)現方法一般有以下幾種：
(1) 在通用的計算機（如PC機）上用軟件（如Fortran、C語(yǔ)言）實(shí)現；
(2) 在通用計算機系統中加上專(zhuān)用的加速處理機實(shí)現；
(3) 用通用的單片機（如MCS-51、96系列等）實(shí)現，這種方法可用于一些不太復雜的數字信號處理，如數字控制等；
(4) 用通用的可編程DSP芯片實(shí)現。與單片機相比，DSP芯片具有更加適合于數字信號處理的軟件和硬件資源，可用于 復雜的數字信號處理算法；
(5) 用專(zhuān)用的DSP芯片實(shí)現。在一些特殊的場(chǎng)合，要求的信號處理速度極高，用通用DSP芯片很難實(shí)現，例如專(zhuān)用于 FFT、數字濾波、卷積、相關(guān)等算法的DSP芯片，這種芯片將相應的信號處理算法在芯片內部用硬件實(shí)現，無(wú)需進(jìn)行編程。
在上述幾種方法中，第1種方法的缺點(diǎn)是速度較慢，一般可用于DSP算法的模擬；第2種和第5種方法專(zhuān)用性強，應用受到很大的限制，第2種方法也不便于系統的獨立運行；第3種方法只適用于實(shí)現簡(jiǎn)單的DSP算法；只有第4種方法才使數字信號處理的應用打開(kāi)了新的局面。
雖然數字信號處理的理論發(fā)展迅速，但在20世紀80年代以前，由于實(shí)現方法的限制，數字信號處理的理論還得不到廣泛的應用。直到20世紀70年代末80年代初世界上第一片單片可編程DSP芯片的誕生，才將理論研究結果廣泛應用到低成本的實(shí)際系統中，并且推動(dòng)了新的理論和應用領(lǐng)域的發(fā)展?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)，DSP芯片的誕生及發(fā)展對近20年來(lái)通信、計算機、控制等領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展起到十分重要的作用。
在DSP系統中，輸入信號可以有各種各樣的形式。例如，它可以是麥克風(fēng)輸出的語(yǔ)音信號或是電話(huà)線(xiàn)來(lái)的已調數據信號，可以是編碼后在數字鏈路上傳輸或存儲在計算機里的攝像機圖像信號等。
輸入信號首先進(jìn)行帶限濾波和抽樣，然后進(jìn)行A/D（Analog toDigital）變換將信號變換成數字比特流。根據奈奎斯特抽樣定理，為保證信息不丟失，抽樣頻率至少必須是輸入帶限信號最高頻率的2倍。
DSP芯片的輸入是A/D變換后得到的以抽樣形式表示的數字信號，DSP芯片對輸入的數字信號進(jìn)行某種形式的處理，如進(jìn)行一系列的乘累加操作（MAC）。數字處理是DSP的關(guān)鍵，這與其他系統（如電話(huà)交換系統）有很大的不同，在交換 系統中，處理器的作用是進(jìn)行路由選擇，它并不對輸入數據進(jìn)行修改。因此雖然兩者都是實(shí)時(shí)系統，但兩者的實(shí)時(shí)約束條件卻有很大的不同。最后，經(jīng)過(guò)處理后的數字樣值再經(jīng)D/A（Digital toAnalog）變換轉換為模擬樣值，之后再進(jìn)行內插和平滑濾波就可得到連續的模擬波形。
必須指出的是，上面給出的DSP系統模型是一個(gè)典型模型，但并不是所有的DSP系統都必須具有模型中的所有部件。如語(yǔ)音識別系統在輸出端并不是連續的波形，而是識別結果，如數字、文字等；有些輸入信號本身就是數字信號（如CD：Compact Disk），因此就不必進(jìn)行模數變換了。
數字信號處理系統是以數字信號處理為基礎，因此具有數字處理的全部?jì)?yōu)點(diǎn)：
(1) 接口方便。DSP系統與其他以現代數字技術(shù)為基礎的系統或設備都是相互兼容的，與這樣的系統接口以實(shí)現某種功能要比模擬系統與這些系統接口要容易得多；
(2) 編程方便。DSP系統中的可編程DSP芯片可使設計人員在開(kāi)發(fā)過(guò)程中靈活方便地對軟件進(jìn)行修改和升級；
(3) 穩定性好。DSP系統以數字處理為基礎，受環(huán)境溫度以及噪聲的影響較小，可靠性高；
(4) 精度高。16位數字系統可以達到10^(-5)的精度；
(5) 可重復性好。模擬系統的性能受元器件參數性能變化比較大，而數字系統基本不受影響，因此數字系統便于測試、調試和大規模生產(chǎn)；
(6) 集成方便。DSP系統中的數字部件有高度的規范性，便于大規模集成。
當然，數字信號處理也存在一定的缺點(diǎn)。例如，對于簡(jiǎn)單的信號處理任務(wù)，如與模擬交換線(xiàn)的電話(huà)接口，若采用DSP則使成本增加。DSP系統中的高速時(shí)鐘可能帶來(lái)高頻干擾和電磁泄漏等問(wèn)題，而且DSP系統消耗的功率也較大。此外，D SP技術(shù)更新的速度快，數學(xué)知識要求多，開(kāi)發(fā)和調試工具還不盡完善。
雖然DSP系統存在著(zhù)一些缺點(diǎn)，但其突出的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)使之在通信、語(yǔ)音、圖像、雷達、生物醫學(xué)、工業(yè)控制、儀器儀表等許多領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應用。
總的來(lái)說(shuō)，DSP系統的設計還沒(méi)有非常好的正規設計方法。
在設計 DSP 系統之前，首先必須根據應用系統的目標確定系統的性能指標、信號處理的要求，通?？捎脭祿鞒虉D、數學(xué)_運算序列、正式的符號或自然語(yǔ)言來(lái)描述。
第二步是根據系統的要求進(jìn)行高級語(yǔ)言的模擬。一般來(lái)說(shuō)，為了實(shí)現系統的最終目標，需要對輸入的信號進(jìn)行適當的處理，而處理方法的不同會(huì )導致不同的系統性能，要得到最佳的系統性能，就必須在這一步確定最佳的處理方法，即數字信號處理的算法（Algorithm），因此這一步也稱(chēng)算法模擬階段。例如，語(yǔ)音壓縮編碼算法就是要在確定的壓縮比條件下，獲得最佳的合成語(yǔ)音。算法模擬所用的輸入數據是實(shí)際信號經(jīng)采集而獲得的，通常以計算機文件的形式存儲為數據文件。如語(yǔ)音壓縮編碼算法模擬時(shí)所用的語(yǔ)音信號就是實(shí)際采集而獲得并存儲為計算機文件形式的語(yǔ)音數據文件。有些算法模擬時(shí)所用的輸入數據并不一定要是實(shí)際采集的信號數據，只要能夠驗證算法的可行性，輸入假設的數據也是可以的。
在完成第二步之后，接下來(lái)就可以設計實(shí)時(shí)DSP系統，實(shí)時(shí)DSP系統的設計包括硬件設計和軟件設計兩個(gè)方面。硬件設計首先要根據系統運算量的大小、對運算精度的要求、系統成本限制以及體積、功耗等要求選擇合適的DSP芯片。然后設計DSP芯片的外圍電路及其他電路。軟件設計和編程主要根據系統要求和所選的DSP芯片編寫(xiě)相應的DSP匯編程序，若系統運算量不大且有高級語(yǔ)言編譯器支持，也可用高級語(yǔ)言（如C語(yǔ)言）編程。由于現有的高級語(yǔ)言編譯器的效率還比不上手工編寫(xiě)匯編語(yǔ)言的效率，因此在實(shí)際應用系統中常常采用高級語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言的混合編程方法，即在算法運算量大的地方，用手工編寫(xiě)的方法編寫(xiě)匯編語(yǔ)言，而運算量不大的地方則采用高級語(yǔ)言。采用這種方法，既可縮短軟件開(kāi)發(fā)的周期，提高程序的可讀性和可移植性，又能滿(mǎn)足系統實(shí)時(shí)運算的要求。
DSP硬件和軟件設計完成后，就需要進(jìn)行硬件和軟件的調試。軟件的調試一般借助于DSP開(kāi)發(fā)工具，如軟件模擬器、DSP開(kāi)發(fā)系統或仿真器等。調試DSP算法時(shí)一般采用比較實(shí)時(shí)結果與模擬結果的方法，如果實(shí)時(shí)程序和模擬程序的輸入相同，則兩者的輸出應該一致。應用系統的其他軟件可以根據實(shí)際情況進(jìn)行調試。硬件調試一般采用硬件仿真器進(jìn)行調試，如果沒(méi)有相應的硬件仿真器，且硬件系統不是十分復雜，也可以借助于一般的工具進(jìn)行調試。
系統的軟件和硬件分別調試完成后，就可以將軟件脫離開(kāi)發(fā)系統而直接在應用系統上運行。當然，DSP系統的開(kāi)發(fā)，特別是軟件開(kāi)發(fā)是一個(gè)需要反復進(jìn)行的過(guò)程，雖然通過(guò)算法模擬基本上可以知道實(shí)時(shí)系統的性能，但實(shí)際上模擬環(huán)境不可能做到與實(shí)時(shí)系統環(huán)境完全一致，而且將模擬算法移植到實(shí)時(shí)系統時(shí)必須考慮算法是否能夠實(shí)時(shí)運行的問(wèn)題。如果算法運算量太大不能在硬件上實(shí)時(shí)運行，則必須重新修改或簡(jiǎn)化算法。
DSP芯片，也稱(chēng)數字信號處理器，是一種特別適合于進(jìn)行數字信號處理運算的微處理器，其主要應用是實(shí)時(shí)快速地實(shí)現各種數字信號處理算法。根據數字信號處理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特點(diǎn)：
(1)在一個(gè)指令周期內可完成一次乘法和一次加法；
(2)程序和數據空間分開(kāi)，可以同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)指令和數據；
(3)片內具有快速 RAM，通?？赏ㄟ^(guò)獨立的數據總線(xiàn)在兩塊中同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)；
(4)具有低開(kāi)銷(xiāo)或無(wú)開(kāi)銷(xiāo)循環(huán)及跳轉的硬件支持；
(5)快速的中斷處理和硬件I/O支持；
(6)具有在單周期內操作的多個(gè)硬件地址產(chǎn)生器；
(7)可以并行執行多個(gè)操作；
(8)支持流水線(xiàn)操作，使取指、譯碼和執行等操作可以重疊執行。
當然，與通用微處理器相比，DSP芯片的其他通用功能相對較弱些。
DSP芯片的發(fā)展
世界上第一個(gè)單片 DSP 芯片應當是1978年 AMI公司發(fā)布的 S2811，1979年美國Intel公司發(fā)布的商用可編程器件2920是DSP芯片的一個(gè)主要里程碑。這兩種芯片內部都沒(méi)有現代DSP芯片所必須有的單周期乘法器。1980年，日本 NEC 公司推出的μP D7720是第一個(gè)具有乘法器的商用 DSP 芯片。
在這之后，最成功的DSP 芯片當數美國德州儀器公司（Texas Instruments，簡(jiǎn)稱(chēng)TI）的一系列產(chǎn)品。TI 公司在1982年成功推出其第一代 DSP 芯片 TMS32010及其系列產(chǎn)品TMS32011、TMS320C10/C14/C15/C16/C17等，之后相繼推出了第二代DSP芯片TMS32020、TMS320C25/C26/C28，第三代DSP芯片TMS320C30/C31/C32，第四代DSP芯片TMS320C40/C44，第五代 DSP 芯片TMS320C5X/C54X，第二代DSP芯片的改進(jìn)型TMS320C2XX，集多片DSP芯片于一體的高性能DSP芯片TMS320C8X以及目前速度最快的第六代DSP芯片TMS320C62X/C67X等。TI將常用的DSP芯片歸納為三大系列，即：TMS320C2000系列（包括TMS320C2X/C2XX）、TMS320C5000系列（包括TMS320C5X/C54X/C55X）、TMS320C6000系列（TMS320C62X/C67X）。如今，TI公司的一系列DSP產(chǎn)品已經(jīng)成為當今世界上最有影響的DSP芯片。TI公司也成為世界上最大的 DSP 芯片供應商，其DSP市場(chǎng)份額占全世界份額近 50％。
第一個(gè)采用CMOS工藝生產(chǎn)浮點(diǎn)DSP芯片的是日本的 Hitachi 公司，它于1982年推出了浮點(diǎn)DSP芯片。1983 年 日本Fujitsu 公司推出的MB8764，其指令周期為 120ns，且具有雙內部總線(xiàn)，從而使處理吞吐量發(fā)生了一個(gè)大的飛躍。而第一個(gè)高性能浮點(diǎn)DSP芯片應是 AT&T 公司于1984 年推出的DSP32。
與其他公司相比，Motorola公司在推出 DSP 芯片方面相對較晚。1986年，該公司推出了定點(diǎn)處理器MC56001。1990年，推出了與IEEE 浮點(diǎn)格式兼容的浮點(diǎn) DSP 芯片 MC96002。
美國模擬器件公司（AnalogDevices，簡(jiǎn)稱(chēng)AD）在DSP芯片市場(chǎng)上也占有一定的份額，相繼推出了一系列具有自己特點(diǎn)的DSP芯片，其定點(diǎn)DSP芯片有ADSP2101/2103/2105、ASDP2111/2115、ADSP2161/2162/2164以及ADSP2171/2181，浮點(diǎn)DSP芯片有ADSP21000/21020、ADSP21060/21062等。自1980年以來(lái)，DSP芯片得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，DSP芯片的應用越來(lái)越廣泛。從運算速度來(lái)看，MAC（一次乘法和一次加法）時(shí)間已經(jīng)從20世紀80年代初的400ns（如TMS32010）降低到10ns以下（如TMS320C54X、TMS320C62X/67X等），處理能力提高了幾十倍。DSP芯片內部關(guān)鍵的乘法器部件從1980年的占模片區（diearea）的40%左右下降到5%以下，片內RAM數量增加一個(gè)數量級以上。從制造工藝來(lái)看，1980年采用4μm
的 N溝道MOS（NMOS）工藝，而現在則普遍采用亞微米（Micron）CMOS工藝。DSP芯片的引腳數量從1980年的最多64個(gè)增加到現在的200個(gè)以上，引腳數量的增加，意味著(zhù)結構靈活性的增加，如外部存儲器的擴展和處理器間的通信等。此外，DSP芯片的發(fā)展使DSP系統的成本、體積、重量和功耗都有很大程度的下降。表1.1 是TI公司DSP芯片1982年、1992年、1999年的比較表。表1.2則是世界上主要DSP芯片供應商的代表芯片的一些數據。
DSP芯片可以按照下列三種方式進(jìn)行分類(lèi)。
1．按基礎特性分
這是根據DSP芯片的工作時(shí)鐘和指令類(lèi)型來(lái)分類(lèi)的。如果在某時(shí)鐘頻率范圍內的任何時(shí)鐘頻率上，DSP芯片都能正常工作，除計算速度有變化外，沒(méi)有性能的下降，這類(lèi)DSP芯片一般稱(chēng)為靜態(tài)DSP芯片。例如，日本OKI 電氣公司的DSP芯片、TI公司的TMS320C2XX系列芯片屬于這一類(lèi)。
如果有兩種或兩種以上的DSP芯片，它們的指令集和相應的機器代碼機管腳結構相互兼容，則這類(lèi)DSP芯片稱(chēng)為一致性DSP芯片。例如，美國TI公司的TMS320C54X就屬于這一類(lèi)。
2．按數據格式分
這是根據DSP芯片工作的數據格式來(lái)分類(lèi)的。數據以定點(diǎn)格式工作的DSP芯片稱(chēng)為定點(diǎn)DSP芯片，如TI公司的TMS320C1X/C2X、TMS320C2XX/C5X、TMS320C54X/C62XX系列，AD公司的ADSP21XX系列，AT&T公司的DSP16/16A，Motolora公司的MC56000等。以浮點(diǎn)格式工作的稱(chēng)為浮點(diǎn)DSP芯片，如TI公司的TMS320C3X/C4X/C8X，AD公司的ADSP21XXX系列，AT&T公司的DSP32/32C，Motolora公司的MC96002等。
不同浮點(diǎn)DSP芯片所采用的浮點(diǎn)格式不完全一樣，有的DSP芯片采用自定義的浮點(diǎn)格式，如TMS320C3X，而有的DSP芯片則采用IEEE的標準浮點(diǎn)格式，如Motorola公司的MC96002、FUJITSU公司的MB86232和ZORAN公司的ZR35325等。
3．按用途分
按照DSP的用途來(lái)分，可分為通用型DSP芯片和專(zhuān)用型DSP芯片。通用型DSP芯片適合普通的DSP應用，如TI公司的一系列DSP芯片屬于通用型DSP芯片。專(zhuān)用DSP芯片是為特定的DSP運算而設計的，更適合特殊的運算，如數字濾波、卷積和FFT，如Motorola公司的DSP56200，Zoran公司的ZR34881，Inmos公司的IMSA100等就屬于專(zhuān)用型DSP芯片。
本書(shū)主要討論通用型DSP芯片。
DSP芯片的選擇 設計DSP應用系統，選擇DSP芯片是非常重要的一個(gè)環(huán)節。只有選定了DSP芯片，才能進(jìn)一步設計其外圍電路及系統的其他電路?？偟膩?lái)說(shuō)，DSP芯片的選擇應根據實(shí)際的應用系統需要而確定。不同的DSP應用系統由于應用場(chǎng)合、應用目的等不盡相同，對DSP芯片的選擇也是不同的。一般來(lái)說(shuō)，選擇DSP芯片時(shí)應考慮到如下諸多因素。
1．DSP芯片的運算速度。
運算速度是DSP芯片的一個(gè)最重要的性能指標，也是選擇DSP芯片時(shí)所需要考慮的一個(gè)主要因素。DSP芯片的運算速度可以用以下幾種性能指標來(lái)衡量：
(1) 指令周期：即執行一條指令所需的時(shí)間，通常以ns（納秒）為單位。如TMS320LC549-80在主頻為80MHz時(shí)的指令周期為12.5ns；
(2) MAC時(shí)間：即一次乘法加上一次加法的時(shí)間。大部分DSP芯片可在一個(gè)指令周期內完成一次乘法和加法操作，如TMS320LC549-80的MAC時(shí)間就是12.5ns；
(3) FFT執行時(shí)間：即運行一個(gè)N點(diǎn)FFT程序所需的時(shí)間。由于FFT運算涉及的運算在數字信號處理中很有代表性，因此FFT運算時(shí)間常作為衡量DSP芯片運算能力的一個(gè)指標；
(4) MIPS：即每秒執行百萬(wàn)條指令。如TMS320LC549-80的處理能力為80 MIPS，即每秒可執行八千萬(wàn)條指令；
(5)MOPS：即每秒執行百萬(wàn)次操作。如TMS320C40的運算能力為275 MOPS；
(6) MFLOPS：即每秒執行百萬(wàn)次浮點(diǎn)操作。如TMS320C31在主頻為40MHz時(shí)的處理能力為40 MFLOPS；
(7)BOPS：即每秒執行十億次操作。如TMS320C80的處理能力為2 BOPS。
2．DSP芯片的價(jià)格。
DSP芯片的價(jià)格也是選擇DSP芯片所需考慮的一個(gè)重要因素。如果采用價(jià)格昂貴的DSP芯片，即使性能再高，其應用范圍肯定會(huì )受到一定的限制，尤其是民用產(chǎn)品。因此根據實(shí)際系統的應用情況，需確定一個(gè)價(jià)格適中的DSP芯片。當然，由于DSP芯片發(fā)展迅速，DSP芯片的價(jià)格往往下降較快，因此在開(kāi)發(fā)階段選用某種價(jià)格稍貴的DSP芯片，等到系統開(kāi)發(fā)完畢，其價(jià)格可能已經(jīng)下降一半甚至更多。
3．DSP芯片的硬件資源。
不同的DSP芯片所提供的硬件資源是不相同的，如片內RAM、ROM的數量，外部可擴展的程序和數據空間，總線(xiàn)接口，I/O接口等。即使是同一系列的DSP芯片（如TI的TMS320C54X系列），系列中不同DSP芯片也具有不同的內部硬件資源，可以適應不同的需要。
4．DSP芯片的運算精度。
一般的定點(diǎn)DSP芯片的字長(cháng)為16位，如TMS320系列。但有的公司的定點(diǎn)芯片為24位，如Motorola公司的MC56001等。浮點(diǎn)芯片的字長(cháng)一般為32位，累加器為40位。
5．DSP芯片的開(kāi)發(fā)工具。
在DSP系統的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，開(kāi)發(fā)工具是必不可少的。如果沒(méi)有開(kāi)發(fā)工具的支持，要想開(kāi)發(fā)一個(gè)復雜的DSP系統幾乎是不可能的。如果有功能強大的開(kāi)發(fā)工具的支持，如C語(yǔ)言支持，則開(kāi)發(fā)的時(shí)間就會(huì )大大縮短。所以，在選擇DSP芯片的同時(shí)必須注意其開(kāi)發(fā)工具的支持情況，包括軟件和硬件的開(kāi)發(fā)工具。
6．DSP芯片的功耗。
在某些DSP應用場(chǎng)合，功耗也是一個(gè)需要特別注意的問(wèn)題。如便攜式的DSP設備、手持設備、野外應用的DSP設備等都對功耗有特殊的要求。目前，3.3V供電的低功耗高速DSP芯片已大量使用。
7．其他。
除了上述因素外，選擇DSP芯片還應考慮到封裝的形式、質(zhì)量標準、供貨情況、生命周期等。有的DSP芯片可能有DIP、PGA、PLCC、PQFP等多種封裝形式。有些DSP系統可能最終要求的是工業(yè)級或軍用級標準，在選擇時(shí)就需要注意到所選的芯片是否有工業(yè)級或軍用級的同類(lèi)產(chǎn)品。如果所設計的DSP系統不僅僅是一個(gè)實(shí)驗系統，而是需要批量生產(chǎn)并可能有幾年甚至十幾年的生命周期，那么需要考慮所選的DSP芯片供貨情況如何，是否也有同樣甚至更長(cháng)的生命周期等。
在上述諸多因素中，一般而言，定點(diǎn)DSP芯片的價(jià)格較便宜，功耗較低，但運算精度稍低。而浮點(diǎn)DSP芯片的優(yōu)點(diǎn)是運算精度高，且C語(yǔ)言編程調試方便，但價(jià)格稍貴，功耗也較大。例如TI的TMS320C2XX/C54X系列屬于定點(diǎn)DSP芯片，低功耗和低成本是其主要的特點(diǎn)。而TMS320C3X/C4X/C67X屬于浮點(diǎn)DSP芯片，運算精度高，用C語(yǔ)言編程方便，開(kāi)發(fā)周期短，但同時(shí)其價(jià)格和功耗也相對較高。
DSP應用系統的運算量是確定選用處理能力為多大的DSP芯片的基礎。運算量小則可以選用處理能力不是很強的DSP芯片，從而可以降低系統成本。相反，運算量大的DSP系統則必須選用處理能力強的DSP芯片，如果DSP芯片的處理能力達不到系統要求，則必須用多個(gè)DSP芯片并行處理。那么如何確定DSP系統的運算量以選擇DSP芯片呢？下面我們來(lái)考慮兩種情況。
1．按樣點(diǎn)處理
所謂按樣點(diǎn)處理就是DSP算法對每一個(gè)輸入樣點(diǎn)循環(huán)一次。數字濾波就是這種情況。在數字濾波器中，通常需要對每一個(gè)輸入樣點(diǎn)計算一次。例如，一個(gè)采用LMS算法的256 抽頭的自適應FIR濾波器，假定每個(gè)抽頭的計算需要3個(gè)MAC周期，則256抽頭計算需要256×3＝768個(gè)MAC周期。如果采樣頻率為8kHz，即樣點(diǎn)之間的間隔為125ms，DSP芯片的MAC周期為200ns，則768個(gè)MAC周期需要153.6ms的時(shí)間，顯然無(wú)法實(shí)時(shí)處理，需要選用速度更高的DSP芯片。表1.3示出了兩種信號帶寬對三種 DSP 芯片的處理要求，三種DSP芯片的MAC周期分別為200ns、50ns和25ns。從表中可以看出，對話(huà)帶的應用，后兩種DSP芯片可以實(shí)時(shí)實(shí)現，對聲頻應用，只有第三種DSP芯片能夠實(shí)時(shí)處理。當然，在這個(gè)例子中，沒(méi)有考慮其他的運算量。
2．按幀處理 有些數字信號處理算法不是每個(gè)輸入樣點(diǎn)循環(huán)一次，而是每隔一定的時(shí)間間隔（通常稱(chēng)為幀）循環(huán)一次。例如，中低速語(yǔ)音編碼算法通常以10ms或20ms為一幀，每隔10ms或20ms語(yǔ)音編碼算法循環(huán)一次。所以，選擇DSP芯片時(shí)應該比較一幀內DSP芯片的處理能力和DSP算法的運算量。假設DSP芯片的指令周期為 p（ns），一幀的時(shí)間為Dt
（ns），則該DSP芯片在一幀內所能提供的最大運算量為 Dt/p條指令。例如TMS320LC549-80的指令周期為12.5ns，設幀長(cháng)為20ms，則一幀內TMS320LC549-80所能提供的最大運算量為160萬(wàn)條指令。因此，只要語(yǔ)音編碼算法的運算量不超過(guò)160萬(wàn)條指令，就可以在TMS320LC549-80上實(shí)時(shí)運行。
DSP芯片的應用
自從20世紀70年代末80年代初DSP芯片誕生以來(lái)，DSP芯片得到了飛速的發(fā)展。DSP芯片的高速發(fā)展，一方面得益于集成電路技術(shù)的發(fā)展，另一方面也得益于巨大的市場(chǎng)。在近20年時(shí)間里，DSP芯片已經(jīng)在信號處理、通信、雷達等許多領(lǐng)域得到廣泛的應用。目前，DSP芯片的價(jià)格越來(lái)越低，性能價(jià)格比日益提高，具有巨大的應用潛力。DSP芯片的應用主要有：
(1) 信號處理——如數字濾波、自適應濾波、快速傅立葉變換、相關(guān)運算、譜分析、卷積、模式匹配、加窗、波形產(chǎn)生等；
(2) 通信——如調制解調器、自適應均衡、數據加密、數據壓縮、回波抵消、多路復用、傳真、擴頻通信、糾錯編碼、可視電話(huà)等；
(3) 語(yǔ)音——如語(yǔ)音編碼、語(yǔ)音合成、語(yǔ)音識別、語(yǔ)音增強、說(shuō)話(huà)人辨認、說(shuō)話(huà)人確認、語(yǔ)音郵件、語(yǔ)音存儲等；
(4) 圖形/圖像——如二維和三維圖形處理、圖像壓縮與傳輸、圖像增強、動(dòng)畫(huà)、機器人視覺(jué)等；
(5) 軍事——如保密通信、雷達處理、聲納處理、導航、導彈制導等；
(6) 儀器儀表——如頻譜分析、函數發(fā)生、鎖相環(huán)、地震處理等；
(7) 自動(dòng)控制——如引擎控制、聲控、自動(dòng)駕駛、機器人控制、磁盤(pán)控制等；
(8) 醫療——如助聽(tīng)、超聲設備、診斷工具、病人監護等；
(9) 家用電器——如高保_真音響、音樂(lè )合成、音調控制、玩具與游戲、數字電話(huà)/電視等。
隨著(zhù)DSP芯片性能價(jià)格比的不斷提高，可以預見(jiàn)DSP芯片將會(huì )在更多的領(lǐng)域內得到更為廣泛的應用。
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