數(shù)字信號(hào)處理（DigitalSignal Processing，簡(jiǎn)稱 DSP）是一門涉及許多學(xué)科而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學(xué)科。20 世紀(jì) 60 年代以來，隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并得到迅速的發(fā)展。在過去的二十多年時(shí)間里，數(shù)字信號(hào)處理已經(jīng)在通信等領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用。數(shù)字信號(hào)處理是利用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，以數(shù)字形式對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集、變換、濾波、估值、增強(qiáng)、壓縮、識(shí)別等處理，以得到符合人們需要的信號(hào)形式。數(shù)字信號(hào)處理是圍繞著數(shù)字信號(hào)處理的理論、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用等幾個(gè)方面發(fā)展起來的。數(shù)字信號(hào)處理在理論上的發(fā)展推動(dòng)了數(shù)字信號(hào)處理應(yīng)用的發(fā)展。反過來，數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用又促進(jìn)了數(shù)字信號(hào)處理理論的提高。而數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)現(xiàn)則是理論和應(yīng)用之間的橋梁。數(shù)字信號(hào)處理是以眾多學(xué)科為理論基礎(chǔ)的，它所涉及的范圍極其廣泛。例如，在數(shù)學(xué)領(lǐng)域，微積分、概率統(tǒng)計(jì)、隨機(jī)過程、數(shù)值分析等都是數(shù)字信號(hào)處理的基本工具，與網(wǎng)絡(luò)理論、信號(hào)與系統(tǒng)、控制論、通信理論、故障診斷等也密切相關(guān)。近來新興的一些學(xué)科，如人工智能、模式識(shí)別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，都與數(shù)字信號(hào)處理密不可分?？梢哉f，數(shù)字信號(hào)處理是把許多經(jīng)典的理論體系作為自己的理論基礎(chǔ)，同時(shí)又使自己成為一系列新興學(xué)科的理論基礎(chǔ)。

　　數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)現(xiàn)方法一般有以下幾種 1. 在通用的計(jì)算機(jī)（如 PC 機(jī)）上用軟件（如 Fortran、C 語言）實(shí)現(xiàn)； 2. 在通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中加上專用的加速處理機(jī)實(shí)現(xiàn)； 3. 用通用的單片機(jī)（如 MCS-51、96 系列等）實(shí)現(xiàn)，這種方法可用于一些不太復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理，如數(shù)字控制等；4. 用通用的可編程 DSP 芯片實(shí)現(xiàn)。與單片機(jī)相比，DSP 芯片具有更加適合于數(shù)字信號(hào)處理的軟件和硬件資源，可用于 復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理算法； 5. 用專用的 DSP 芯片實(shí)現(xiàn)。在一些特殊的場(chǎng)合，要求的信號(hào)處理速度極高，用通用 DSP 芯片很難實(shí)現(xiàn)，例如專用于 FFT、數(shù)字濾波、卷積、相關(guān)等算法的 DSP 芯片，這種芯片將相應(yīng)的信號(hào)處理算法在芯片內(nèi)部用硬件實(shí)現(xiàn)，無需進(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 種方法專用性強(qiáng)，應(yīng)用受到很大的限制，第 2 種方法也不便于系統(tǒng)的獨(dú)立運(yùn)行；第 3 種方法只適用于實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的 DSP 算法；只有第 4 種方法才使數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用打開了新的局面。雖然數(shù)字信號(hào)處理的理論發(fā)展迅速，但在 20 世紀(jì) 80 年代以前，由于實(shí)現(xiàn)方法的限制，數(shù)字信號(hào)處理的理論還得不到廣泛的應(yīng)用。直到 20 世紀(jì) 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(jié)果廣泛應(yīng)用到低成本的實(shí)際系統(tǒng)中，并且推動(dòng)了新的理論和應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展?？梢院敛豢鋸埖卣f，DSP 芯片的誕生及發(fā)展對(duì)近 30 年來通信、計(jì)算機(jī)、控制等領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展起到十分重要的作用。

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　　DSP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法

　　總的來說，DSP 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還沒有非常好的正規(guī)設(shè)計(jì)方法。在設(shè)計(jì) DSP 系統(tǒng)之前，首先必須根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的目標(biāo)確定系統(tǒng)的性能指標(biāo)、信號(hào)處理的要求，通?？捎脭?shù)據(jù)流程圖、數(shù)學(xué)_運(yùn)算序列、正式的符號(hào)或自然語言來描述。第二步是根據(jù)系統(tǒng)的要求進(jìn)行高級(jí)語言的模擬。一般來說，為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最終目標(biāo)，需要對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚幚矸椒ǖ牟煌瑫?huì)導(dǎo)致不同的系統(tǒng)性能，要得到最佳的系統(tǒng)性能，就必須在這一步確定最佳的處理方法，即數(shù)字信號(hào)處理的算法（Algorithm），因此這一步也稱算法模擬階段。例如，語音壓縮編碼算法就是要在確定的壓縮比條件下，獲得最佳的合成語音。算法模擬所用的輸入數(shù)據(jù)是實(shí)際信號(hào)經(jīng)采集而獲得的，通常以計(jì)算機(jī)文件的形式存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)文件。如語音壓縮編碼算法模擬時(shí)所用的語音信號(hào)就是實(shí)際采集而獲得并存儲(chǔ)為計(jì)算機(jī)文件形式的語音數(shù)據(jù)文件。有些算法模擬時(shí)所用的輸入數(shù)據(jù)并不一定要是實(shí)際采集的信號(hào)數(shù)據(jù)，只要能夠驗(yàn)證算法的可行性，輸入假設(shè)的數(shù)據(jù)也是可以的。在完成第二步之后，接下來就可以設(shè)計(jì)實(shí)時(shí) DSP 系統(tǒng)，實(shí)時(shí) DSP 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。硬件設(shè)計(jì)首先要根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)算量的大小、對(duì)運(yùn)算精度的要求、系統(tǒng)成本限制以及體積、功耗等要求選擇合適的 DSP 芯片。然后設(shè)計(jì) DSP 芯片的外圍電路及其他電路。軟件設(shè)計(jì)和編程主要根據(jù)系統(tǒng)要求和所選的 DSP 芯片編寫相應(yīng)的 DSP 匯編程序，若系統(tǒng)運(yùn)算量不大且有高級(jí)語言編譯器支持，也可用高級(jí)語言（如 C 語言）編程。由于現(xiàn)有的高級(jí)語言編譯器的效率還比不上手工編寫匯編語言的效率，因此在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中常常采用高級(jí)語言和匯編語言的混合編程方法，即在算法運(yùn)算量大的地方，用手工編寫的方法編寫匯編語言，而運(yùn)算量不大的地方則采用高級(jí)語言。采用這種方法，既可縮短軟件開發(fā)的周期，提高程序的可讀性和可移植性，又能滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)算的要求。 DSP 硬件和軟件設(shè)計(jì)完成后，就需要進(jìn)行硬件和軟件的調(diào)試。軟件的調(diào)試一般借助于 DSP 開發(fā)工具，如軟件模擬器、DSP 開發(fā)系統(tǒng)或仿真器等。調(diào)試 DSP 算法時(shí)一般采用比較實(shí)時(shí)結(jié)果與模擬結(jié)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(yīng)該一致。應(yīng)用系統(tǒng)的其他軟件可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)試。硬件調(diào)試一般采用硬件仿真器進(jìn)行調(diào)試，如果沒有相應(yīng)的硬件仿真器，且硬件系統(tǒng)不是十分復(fù)雜，也可以借助于一般的工具進(jìn)行調(diào)試。系統(tǒng)的軟件和硬件分別調(diào)試完成后，就可以將軟件脫離開發(fā)系統(tǒng)而直接在應(yīng)用系統(tǒng)上運(yùn)行。當(dāng)然，DSP 系統(tǒng)的開發(fā)，特別是軟件開發(fā)是一個(gè)需要反復(fù)進(jìn)行的過程，雖然通過算法模擬基本上可以知道實(shí)時(shí)系統(tǒng)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(tǒng)環(huán)境完全一致，而且將模擬算法移植到實(shí)時(shí)系統(tǒng)時(shí)必須考慮算法是否能夠?qū)崟r(shí)運(yùn)行的問題。如果算法運(yùn)算量太大不能在硬件上實(shí)時(shí)運(yùn)行，則必須重新修改或簡(jiǎn)化算法。