DSP: Prinzip und Anwendung der digitalen Signalverarbeitung

Was sind DSPs? DSP hat im Allgemeinen zwei Interpretationen:

1. Digitale Signalverarbeitung, digitale Signalverarbeitungstechnologie, auch DSP genannt. Es handelt sich um eine aufstrebende Disziplin, die viele Disziplinen umfasst und in vielen Bereichen weit verbreitet ist. Die digitale Signalverarbeitung basiert auf der Theorie, Realisierung und Anwendung der digitalen Signalverarbeitung. Die theoretische Entwicklung der digitalen Signalverarbeitung hat die Entwicklung digitaler Signalverarbeitungsanwendungen vorangetrieben. Umgekehrt hat die Anwendung der digitalen Signalverarbeitung die Verbesserung der Theorie der digitalen Signalverarbeitung gefördert. Die Realisierung der digitalen Signalverarbeitung ist die Brücke zwischen Theorie und Anwendung. Die digitale Signalverarbeitung basiert auf vielen Disziplinen und umfasst ein breites Spektrum von Bereichen. Im Bereich der Mathematik sind beispielsweise Analysis, Wahrscheinlichkeitsstatistik, stochastische Prozesse, numerische Analyse usw. grundlegende Werkzeuge der digitalen Signalverarbeitung und stehen in engem Zusammenhang mit Netzwerktheorie, Signal und System, Kybernetik, Kommunikationstheorie und Fehlerdiagnose , usw. Einige aufstrebende Disziplinen wie künstliche Intelligenz, Mustererkennung, neuronale Netze usw. sind untrennbar mit der digitalen Signalverarbeitung verbunden. Man kann sagen, dass die digitale Signalverarbeitung viele klassische theoretische Systeme als eigene theoretische Grundlage nutzt und sich gleichzeitig zur theoretischen Grundlage einer Reihe aufstrebender Disziplinen macht.

2. Digitaler Signalprozessor, digitaler Signalprozessor, auch DSP-Prozessor genannt. Es handelt sich um einen einzigartigen Mikroprozessor, ein Gerät, das große Informationsmengen mit digitalen Signalen verarbeitet. Sein Arbeitsprinzip besteht darin, ein analoges Signal zu empfangen, es in ein digitales Signal von 0 oder 1 umzuwandeln, dann das digitale Signal zu ändern, zu löschen und zu verstärken und die digitalen Daten wieder in analoge Daten oder das tatsächliche Umgebungsformat in anderen Systemchips zu interpretieren . Er ist nicht nur programmierbar, sondern seine Echtzeit-Laufgeschwindigkeit kann auch mehrere zehn Millionen komplexe Befehlsprogramme pro Sekunde erreichen und übertrifft damit die von Allzweck-Mikroprozessoren bei weitem. Er ist ein immer wichtiger werdender Computerchip in der digitalen elektronischen Welt. Seine leistungsstarke Datenverarbeitungsfähigkeit und seine hohe Arbeitsgeschwindigkeit sind die beiden lobenswertesten Merkmale. 

Der DSP-Chip, auch digitaler Signalprozessor genannt, ist eine Art Mikroprozessor, der sich besonders für digitale Signalverarbeitungsvorgänge eignet. Seine Hauptanwendung besteht darin, verschiedene digitale Signalverarbeitungsalgorithmen in Echtzeit und schnell zu realisieren. Entsprechend den Anforderungen der digitalen Signalverarbeitung weisen DSP-Chips im Allgemeinen folgende Hauptmerkmale auf:

(1) Eine Multiplikation und eine Addition können in einem Befehlszyklus abgeschlossen werden;

(2) Der Programm- und Datenraum ist getrennt, und auf Anweisungen und Daten kann gleichzeitig zugegriffen werden.

(3) Auf dem Chip befindet sich ein schnelles RAM, auf das in der Regel in zwei Blöcken gleichzeitig über einen unabhängigen Datenbus zugegriffen werden kann;

(4) Hardware-Unterstützung mit Schleifen und Sprüngen mit geringem oder keinem Overhead;

(5) Schnelle Interrupt-Verarbeitung und Hardware-I/O-Unterstützung;

(6) Mehrere Hardware-Adressgeneratoren, die in einem einzigen Zyklus arbeiten;

(7) Mehrere Operationen können parallel ausgeführt werden;

(8) Unterstützen Sie den Pipeline-Betrieb, sodass Vorgänge wie das Abrufen, Dekodieren und Ausführen von Befehlen überlappen können.

Im Vergleich zu Allzweck-Mikroprozessoren sind andere Allzweckfunktionen von DSP-Chips relativ schwächer.

Bei der digitalen Signalverarbeitung handelt es sich um eine Methode zur Verarbeitung realer Signale, die durch Zahlenfolgen dargestellt werden, mithilfe mathematischer Tricks, um Transformationen durchzuführen oder Informationen zu extrahieren. In den letzten zwei Jahrzehnten wurde die digitale Signalverarbeitung in großem Umfang in Kommunikations- und Informationssystemen, Signal- und Informationsverarbeitung, automatischer Steuerung, Radar, Militär, Luft- und Raumfahrt, Medizin, Haushaltsgeräten und vielen anderen Bereichen eingesetzt. In der Vergangenheit wurden Allzweck-Mikroprozessoren verwendet, um eine große Anzahl digitaler Signalverarbeitungsvorgänge durchzuführen, was langsam und schwierig war, den tatsächlichen Anforderungen gerecht zu werden; während die gleichzeitige Verwendung von Bit-Slice-Mikroprozessoren und schnellen parallelen Multiplizierern eine effektive Möglichkeit war, dies zu erreichen Um eine digitale Signalverarbeitung zu erreichen, verfügt diese Methode jedoch über viele Komponenten, ein komplexes Logik- und Programmdesign, einen hohen Stromverbrauch und einen hohen Preis. Das Aufkommen des digitalen Signalprozessors DSP bietet eine gute Lösung für die oben genannten Probleme. DSP kann die Verarbeitung von Signalerfassung, -transformation, -filterung, -auswertung, -verbesserung, -komprimierung, -identifizierung usw. schnell realisieren, um die Signalform zu erhalten, die den Bedürfnissen der Menschen entspricht.

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