你了解DSP芯片嗎？它的作用是什么？

DSP(Digital Signal Processing)即數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，DSP芯片即指能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的芯片。DSP芯片的內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開(kāi)的哈佛結(jié)構(gòu)，具有專門(mén)的硬件乘法器，廣泛采用流水線操作，提供特殊的DSP指令，可以用來(lái)快速的實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法。

DPS芯片也被人們稱為數(shù)字信號(hào)處理器，它常用于軍事、醫(yī)療、家用電器等領(lǐng)域。我們根據(jù)它的工作時(shí)鐘和指令類型，可以將它分為靜態(tài)DSP芯片和一致性DSP芯片。按照它的工作數(shù)據(jù)格式將它分為定點(diǎn)DSP芯片和浮點(diǎn)DSP芯片。我們還可以根據(jù)它的用途不同，將它分為通用型DSP芯片和專用型DSP芯片。

DPS芯片的特點(diǎn)

通常來(lái)說(shuō)dsp芯片的程序和數(shù)據(jù)是分開(kāi)存放的，它的內(nèi)部存在快速的RAM，這樣導(dǎo)致我們可以通過(guò)數(shù)據(jù)總線同時(shí)訪問(wèn)指令和數(shù)據(jù)。Dsp芯片能夠支持無(wú)開(kāi)銷(xiāo)循環(huán)及跳轉(zhuǎn)的硬件，能夠并行執(zhí)行多個(gè)操作，像取指、譯碼等操作可以重復(fù)操作，具有穩(wěn)定性好、精度高、大規(guī)模集成性等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。不過(guò)它的功率消耗大，成本高。

數(shù)字信號(hào)處理器的選擇具有以下原理：

1.算法格式。定點(diǎn)算法的動(dòng)態(tài)范圍較小。例如，16位定點(diǎn)算法的動(dòng)態(tài)范圍僅為96dB，這容易出現(xiàn)溢出問(wèn)題，但成本低，功耗低。因此，大多數(shù)數(shù)字信號(hào)處理器都是定點(diǎn)的，約占67%。浮點(diǎn)算法具有較大的動(dòng)態(tài)范圍，例如32位浮點(diǎn)算法，其動(dòng)態(tài)范圍為1536dB。處理速度遠(yuǎn)高于定點(diǎn)，總線寬度也比定點(diǎn)寬。編程更容易，但是成本更高，功耗更高。。浮點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器主要用于高端產(chǎn)品。

2.數(shù)據(jù)寬度。所有浮點(diǎn)DSP均為32位寬，而定點(diǎn)DSP大多為16位寬，也有24位，例如摩托羅拉的DSP563xx系列。和Zoran的ZR3800系列(均為20位)。數(shù)據(jù)寬度直接影響DSP芯片的尺寸，封裝引腳的數(shù)量以及外圍存儲(chǔ)器的容量，因此直接影響DSP的成本。

3.速度。選擇DSP時(shí)，速度是最重要的考慮因素。DSP的速度通常是指令周期的時(shí)間，但也指核心功能(例如FIR或IIR濾波器)的計(jì)算時(shí)間。一些DSP使用非常大的指令字組(VLIW)結(jié)構(gòu)，可以在一個(gè)周期內(nèi)執(zhí)行多個(gè)指令。它與時(shí)鐘的工作頻率密切相關(guān)。

數(shù)字信號(hào)處理的常見(jiàn)用途

數(shù)字信號(hào)處理能夠做非凡的事情，但它也有簡(jiǎn)單的用途。例如，當(dāng)您收聽(tīng)音樂(lè)播放列表時(shí)，許多播放器使用 DSP 來(lái)確保歌曲之間不會(huì)出現(xiàn)巨大的音量跳躍。

模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換是 DSP 的另一個(gè)常見(jiàn)用例。通常，轉(zhuǎn)換將在專門(mén)用于此目的的專用 DSP 芯片中進(jìn)行，稱為 DAC 或 AD/DA 轉(zhuǎn)換器，具體取決于它是否僅進(jìn)行單向轉(zhuǎn)換。將現(xiàn)實(shí)世界的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)本身就是一門(mén)藝術(shù)，因此您會(huì)在市場(chǎng)上找到一些昂貴的轉(zhuǎn)換器。

您可能會(huì)遇到并經(jīng)常關(guān)注的 DSP 用途之一是降噪。耳機(jī)上的外接麥克風(fēng)和數(shù)字信號(hào)處理相結(jié)合，可以消除您周?chē)穆曇簟?

正如蘋(píng)果所說(shuō)，同樣使用 DSP 的硬幣的另一面是透明模式。它使用相同的麥克風(fēng)可以消除噪音，但它不是消除噪音，而是放大聲音，讓您更容易聽(tīng)到周?chē)穆曇簟?

數(shù)字均衡器是數(shù)字信號(hào)處理的另一種常見(jiàn)用途。如果你曾經(jīng)在手機(jī)或電腦上使用過(guò)音樂(lè)應(yīng)用來(lái)調(diào)節(jié) EQ，這就是數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)際應(yīng)用。當(dāng)您調(diào)整滑塊時(shí)，該過(guò)程會(huì)以數(shù)字方式放大或降低某些頻率的幅度。

最后一個(gè)例子是房間校正。許多家庭影院系統(tǒng)現(xiàn)在包括一個(gè)自動(dòng)調(diào)整各種設(shè)置的系統(tǒng)，以確保聲音針對(duì)您房間的大小和形狀進(jìn)行優(yōu)化。它還設(shè)置每個(gè)揚(yáng)聲器的時(shí)間，以便聲音完美同步地到達(dá)您的沙發(fā)。

目前，市場(chǎng)上所銷(xiāo)售的DSP器件中，占據(jù)主流產(chǎn)品的依然是16位的定點(diǎn)可編程DSP器件，隨著DSP定點(diǎn)運(yùn)算器件成本的不斷低，能耗越來(lái)越小的優(yōu)勢(shì)日漸明顯，未來(lái)定點(diǎn)DSP芯片仍將是市場(chǎng)的主角。