DSP的特点、发展趋势与应用详谈

DSP器件的应用

　　世界上没有完美的处理器，DSP不是万能的。DSP器件的特点使得它特别适合嵌入式的实时数字信号处理任务。

实时的概念

　　实时的定义因具体应用而异。一般而言，对于逐样本 (sample-by-sample) 处理的系统，如果对单次样本的处理可以在相邻两次采样的时间间隔之内完成，我们就称这个系统满足实时性的要求。即：tproess>tsample，其中，tproess代表系统对单次采样样本的处理时间，tsample代表两次采样之间的时间间隔。举例来说，某个系统要对输入信号进行滤波，采用的是一个100阶的FIR滤波器，即。假设系统的采样率为1KHz，如果系统在1ms之内可以完成一次100阶的FIR滤波运算，我们就认为这个系统满足实时性的要求。如果采样率提高到10KHz，那么实时性条件也相应提高，系统必须在0.1ms内完成所有的运算。需要注意，tproess还应当考虑各种系统开销，包括中断的响应时间，数据的吞吐时间等。

　　正确理解实时的概念是很重要的。工程实现的原则是“量体裁衣”，即从工程的实际需要出发设计系统，选择最合适的方案。对于DSP的工程实现而言，脱离系统的实时性要求，盲目选择高性能的DSP器件是不科学的，因为这意味着系统复杂度、可靠性设计、生产工艺、开发时间、开发成本以及生产成本等方面不必要的开销。从这个角度而言，即使系统开发成功，整个工程项目可能仍然是失败的。

嵌入式应用

　　嵌入式应用对系统成本、体积和功耗等因素敏感。DSP器件在这些方面都具有可比的优势，因此DSP器件特别适合嵌入式的实时数字信号处理应用。反过来，对于某一个具体的嵌入式的实时数字信号处理任务，DSP却往往不是唯一的，或者是最佳的解决方案。我们看到，越来越多的嵌入式RISC处理器开始增强数字信号处理的功能；FPGA厂商为DSP应用所做的努力一直没有停止过；针对某项特定应用的ASIC/ASSP器件的推出时间也越来越快。开发人员面临的问题是如何根据实际的应用需求客观地评价和选择处理器件。表2对给出了这些器件之间的一些简要对比。

　　从表中可以看出，DSP实际上是一种比较折衷的解决方案。以媒体处理应用为例，现行的国际标准较多，包括MPEG1/2/4、H261/3/4等，各种标准在一段时间内共存，新的标准还在不断涌现。如果系统设计需要兼顾实现性能和多标准的适应性，DSP可能是一个较好的选择。但是，如果应用比较固定，对价格又特别敏感，采用专用的ASIC芯片可能就会更加合适。

算法是DSP应用的核心

　　随着DSP器件的发展，DSP系统开发的主要工作已经转向软件开发，软件开发将占据约80％的工作量，必须引起足够的重视。另外，在目前的现状条件下，算法是我们核心知识产权的主要体现，也是产品竞争力的主要因素。因此在最后，笔者仍然希望强调：算法是DSP应用的核心。

作者：清华大学生物医学工程系 张辉 胡广书