dsp结业论文

时间:2024.3.23

课程结业论文

DSP的应用和发展前景

课程名称:DSP原理与应用 任课教师: 所在学院:信息技术学院 专 业:电气工程及其自动化 班 级: 学生姓名: 学 号:

20xx年x月

DSP的应用和发展前景

摘要 数字信号处理(DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。本文概述了数字信号处理技术的发展过程,分析了DSP处理器在多个领域应用状况,介绍了DSP的最新发展,对数字信号处理技术的发展前景进行了展望。

关键词 信号 数字信号处理 信息技术

1.引言 DSP即为数字信号处理器(Digital Signal Processing),是在模拟信号变换成数字信号以后进行高速实时处理的专用处理器。它的工作原理是将现实世界的模拟信号转换成数字信号,再用数学方法处理此信号,得到相应的结果。自从数字信号处理器(Digital Signal Processor)问世以来,由于它具有高速、灵活、可编程、低功耗和便于接口等特点,已在图形、图像处理,语音、语言处理,通用信号处理,测量分析,通信等领域发挥越来越重要的作用。随着成本的降低,控制界已对此产生浓厚兴趣,已在不少场合得到成功应用。DSP数字信号处理器DSP芯片采用了数据总线和程序总线分离的哈佛结构及改进的哈佛结构,较传统处理器的冯?诺依曼结构具有更高的指令执行速度。其处理速度比最快的CPU快10-50倍。在当今数字化时代背景下,DSP 已成为通信、计算机、消费类电子产品等领域的基础器件,被誉为信息社会革命的“旗手”。

2. DSP的发展历程 DSP发展历程大致分为四个阶段:第一阶段是xx年代理论先行,第二阶段是xx年代产品普及,第三阶段是xx年代突飞猛进,第四阶段是21 世纪再创辉煌。

在DSP出现之前数字信号处理只能依靠MPU(微处理器)来完成。但MPU较低的处理速度无法满足高速实时的要求。因此,xx年代有人提出了DSP的理论和算法基础。而DSP仅仅停留在教科书上,即便是研制出来的DSP系统也是由分立组件组成的,其应用领域仅局限于军事、航空航大部门。

随着大规模集成电路技术的发展,19xx年世界上诞生了首枚DSP芯片。这种DSP器件采用微米工艺NMOS技术制作,虽功耗和尺寸稍大,但运算速度却比MPU快了几十倍,尤其在语音合成和编码解码器中得到了广泛应用。DSP芯片的问世标志着DSP应用系统由大型系统向小型化迈进了一大步。随着CMOS技术的进步与发展,第二代基于CMOS工艺的DSP芯片应运而生,其存储容量和运算速度成倍提高,成为语音处理、图像硬件处理技术的基础。xx年代后期,第三代DSP芯片问世,运算速度进一步提高,其应用于范围逐步扩大到通信、计算机领域。

xx年代DSP发展最快,相继出现了第四代和第五代DSP器件。现在的DSP属于第五代产品,它与第四代相比,系统集成度更高,将DSP芯核及外围组件综合集成在单一芯片

上。这种集成度极高的DSP芯片不仅在通信、计算机领域大显身手,而且逐渐渗透到人们日常消费领域,前景十分可观。

3. DSP在各领域的应用

3.1 DSP技术在电力系统模拟量采集和测量中的应用

计算机进入电力系统调度后,引入了EMS/DMS/SCADA的概念,而电力系统数据采集和测量是SCADA的基础部分。传统的模拟量的采集和获得,通过变送器将一次PT和CT的电气量变为直流量,在进行A/D转换送给计算机。应用了交流采用技术以后,经过二次PT、CT的变换后,直接对每周波的多点采样值采用DSP处理算法进行计算,得到电压和电流的有效值和相角,免去了变送器环节。这不仅使得分布布置的分布式RTU很快地发展起来,而且还为变电站自动化提供了功能综合优化的手段。

3.2 DSP在变电站自动化的应用

变电站自动化元件较多,模拟量、开关量比较多而且比较分散,要求的实时性也较高,DSP能快速采集、精确处理各种信息,尤其在并行处理上可实现多机多任务操作,实用十分灵活、方便,片内诸多的接口为通讯及人机接口提供了容易的扩展,由于接口的多样化,使励磁、调速器及继电保护的挂网监控更容易。由于DSP集成度高,硬件设计方便,使设计起来更容易,而且增加了产品的可靠性,DSP在冗余设计上更容易,为水电站实现无人值班,少人值守的发展方向,提供了可靠的新技术。 3.3 DSP在通信领域的应用

近年来,随着通信技术的飞速发展,DSP已经成为信号与信息处理领域里一门十分重要的新兴学科,它代表着当今无线系统的主流发展方向。现在,通信领域中许多产品都与DSP密切联系,例如,Modem、数据加密、扩频通信、可视电话等。而寻找DSP芯片来实现算法最开始的目标是在可以接受的时间内对算法做仿真,随后是将波形存储起来,然后再加以处理。图1所示,给出了一个典型的DSP应用系统。数字蜂窝电话是DSP最为重要的应用领域。因DSP具有强大的计算能力,使得移动通信的蜂窝电话重新崛起,并创造了一批诸如GSM、CDMA等全数字蜂窝电话网[3]。由于采用DSP 技术,蜂窝电话的更新换代变得更为容易,只需在统一的硬件平台基础上,通过软件的不断升级生产各式各样的新款手机。

输入信号首先进行带限滤波和抽样,然后进行模/数转换,将模拟信号转换成数字比特流。根据香农抽样定理,为保持信息的不丢失,抽样频率至少必须是输入带限信号最高频率的两倍。

3.4 DSP在软件无线电的应用

软件无线电是一种新的无线通信技术,是基于同一硬件平台上、安装不同的软件来灵活实现多通信功能多频段的无线电台,他可进一步扩展至有线领域。随着DSP技术的发展和应用的成熟,特别是低功耗DSP芯片的出现,使软件无线电的应用研究成为热点。软件无线电具有系统结构通用、功能实现软件化和互操作性好等一系列优点。其体系结构有电源、天线、多带射频转换器和A/D/A变换器与DSP组成。信号的数字化是实现软件无线电的先决条件。关键步骤是以可编程能力强的DSP来代替专用的数字电路,使系统硬件结构与功能相对独立。这样就可基于一个相对通用的硬件平台,通过软件实现不同的通信功能,并可对工作频率、系统频宽、调制方式和新品编码等进行编程控制,系统的灵活性大大加强了。

3.5 DSP在机器人控制中的应用

目前,由于人工智能、计算机科学、传感器技术及其它相关学科的长足进步,使得机器

人的研究在高水平上进行,同时也对机器人控制系统的性能提出了更高的要求。随着机器人控制系统对实时性、数据量和计算要求的不断提高,采用高速、高性能的DSP将成为主要的控制方式。将DSP应用于机器人的控制系统,充分利用DSP实时运算速度快的特点,这是当前发展的趋势。尤其是随着数字信号芯片速度的不断提高,并易于构成并行处理网络,可大大提高控系统的性能。 3.6 DSP在仪器仪表领域的应用

DSP已经涉足测量仪表和测试仪器行业,而且大有取代高档单片机的趋势。使用DSP开发测量仪表和测试仪器可将产品提升到一个崭新的水平。新款DSP丰富的片内资源可以大大简化仪器仪表的硬件电路,实现仪器仪表的SOC(System On Chip,即片上系统)设计。

仪器仪表的测量精度和速度是一项重要的指标,使用DSP芯片开发产品可使这两项指标大大提高。以TMS320F2810为例,其高效的32位CPU内核、优异的12位A/D转换器、丰富的片内存储器以及灵活的指令系统为我们开发快速、高精度仪器搭建了广阔的平台。

目前DSP正处于一个高速发展的时期,仪器仪表是DSP的一个重要应用领域,相信DSP的应用会推进仪器仪表的技术革新。

3.7 DSP在PC领域中的应用

可编程多媒体DSP是PC领域的主流产品。以XDSL Modem为代表的高速通信技术与MPEG图像技术相结合,使得高品位的音频和视频形式的计算机数据有可能实现实时交换。预计在今后的PC机中,一个DSP即可完成全部所需的多媒体的处理功能。

3.8 DSP在全新数码助听器中的应用

由于传统助听器线路功能的局限性,无法满足大部分听障患者的要求,这个使命理所当然的留给了全数码助听器。在国外,助听器的技术正由传统的电子放大电路逐步被DSP所取代。DSP具有强大的处理功能,能让听障患者听到更清晰的、想要听到的声音,去除患者不想听到的声音,从而使现代的助听器技术产生一个质的飞跃。数字信号处理是全数码助听器的核心部分。它为调整输入/输出特性和系统的频率响应特性提供很强的灵活性 。

3.9 DSP在图形图像技术领域的应用

DVD里应用的活动图像压缩/解压缩用MPEG2编码/译码器,同时也广泛地应用于视频点播VOD、高品位有线电视和卫星广播等诸多领域。在这些领域里,应用的DSP应该具备更高的处理速度和功能。而且,活动图像压缩/解压技术也日新月异,例如,DCT变换域编码很难提高压缩比与重构图像质量,于是出现了对以视觉感知特性为指导的小波分析图像压缩方法。新的算法出现,要求相应的高性能DSP。最近,日本各大学和高技术企业对于开发虚拟现实VR系统,投入相当力量,利用现代计算机图像学CG生成3维图形,迫切需要多个DSP并行处理系统。其中,系统里的结点DSP单元,要求采用与并行处理相适应的体系结构。

3.10 DSP在汽车电子系统及其他应用领域

汽车电子系统日益兴旺发达起来,诸如装设红外线和毫米波雷达,将需用DSP进行分析。如今,汽车愈来愈多,防冲撞系统已成为研究热点。而且,利用摄像机拍摄的图像数据需要经过DSP处理,才能在驾驶系统里显示出来,供驾驶人员参考。应用DSP的领域可以说是不胜枚举,电视会议系统里,也大量应用DSP器件。视听机器里也都应用DSP。随着科学技术的发展,将会出现许许多多的DSP新应用领域。

4. DSP的发展前景 目前,DSP市场正处于高速成长阶段,在数字化、个人化和网络化的推动下,20xx年世界DSP市场营业额已超过800亿美元,预计未来的年增长率高达40%,在全球DSP市场中,仅就美国而言,据估计,美国有超过1亿辆汽车、几千万台个人通信装置、每个家庭中就有5~20个联网的家用电器以及数以百万计的工厂使用DSP系统。中国已成为DSP芯片的最大市场,数码相机、IP电话和手持电子设备的热销带来了对DSP芯片的巨大需求。尽管DSP市场日趋成熟,但仍有成长空间。互联网和设备个性化是当前信息社会的特征。互联网是PC时代全球经济新的增长点,由于PC市场仍未饱和,市场潜力巨大,也是DSP潜在的应用领域。而手机、PDA、MP3播放器以及手提电脑等则是设备个性化的典型代表,这些设备的发展水平取决于DSP的发展。新的形势下,DSP面临的要求是处理速度更高,功能更多更全,功耗更低,存储器用量更少。DSP的技术发展将会有以下一些走势:

(1)系统级集成DSP是潮流。小DSP芯片尺寸始终是DSP的技术发展方向。当前的DSP尺寸小、功耗低、性能高。各DSP厂商纷纷采用新工艺,改进DSP芯核,并将几个DSP芯核、MPU芯核、专用处理单元、外围电路单元、存储单元统统集成在一个芯片上,成为DSP系统级集成电路。

(2)追求更高的运算速度和进一步降低功耗和几何尺寸[4]。由于电子设备的个人化和客户化趋势,DSP必须追求更高更快的运算速度,才能跟上电子设备的更新步伐。同时由于DSP的应用范围已扩大到人们工作生活的各个领域,特别是便携式手持产品对于低功耗和尺寸的要求很高,所以DSP有待于进一步降低功耗。按照CMOS的发展趋势,依靠新工艺改进芯片结构,DSP运算速度的提高和功耗尺寸的降低是完全可能的。

(3)DSP的内核结构进一步改善[5]。DSP的结构主要是针对应用,并根据应用优化DSP设计以极大改进产品的性能。多通道结构和单指令多重数据(SIMD)、超长指令字结构(VLIM)、超标量结构、超流水结构、多处理、多线程及可并行扩展的超级哈佛结构(SHARC)在新的高性能处理器中将占据主导地位。

(4)DSP嵌入式系统[5]。DSP嵌入式系统是 DSP系统嵌入到应用电子系统中的一种通用系统[4> 。这种系统既具有DSP器件在数据处理方面的优势,又具有应用目标所需要的技术特征。在许多嵌入式应用领域,既需要在数据处理方面具有独特优势的DSP,也需要在智能控制方面技高一筹的微处理器(MCU)。因此,将DSP与MCU融合在一起的双核平台,将成为DSP技术发展的一种新潮流。

5. 总结

目前DSP技术的应可以说是日新月异,它的应用领域就像一个是个大金矿,还远没有探测完。当前对数字信号处理问题的关心仍然是产业界流行的趋势。每天,我们翻开一本新的杂志,都会有关于DSP技术最新发展的报道,数字化的到来对我们既是机遇也是挑战。相信DSP技术的发展和应用将对我们的工作和生活以及观念产生更大的影响,值得为之奋斗。

参考文献

【1】 申敏. DSP原理及其在移动通信中的应用.【M】.人民邮电出版社. 1999

【2】 徐伟. DSP应用的结构和发展方向.【J】.电子技术应用. 1999


第二篇:团校结业论文


团校结业论文 通过团校学习,我更加清楚地认识到,作为一名合格的共青团员,必须要每时每刻都进行自我反省、认清自我,不断提高自身素质,同时要努力增强我们作为当代大学生的社会责任感,保持自身卓越,树立成才意识,承担起为祖国未来的发展献出我们全部力量的重大使命。

以下是我在团校中收获的心得体会。 责任,从大的方面来说,主要有两个,一个是道德上的,一个是法律上的。所谓道德认识,就是一种良知。承担责任,我是痛快的;帮助别人,我是愉悦的;伤害别人,我是内疚的。这种道德意识、道德情感,产生道德行为。从具体的方面来说,责任既有对自己、对家庭的责任,又有对社会、对国家的责任。 当代大学生的社会责任感层次不一,有的大学生有自我责任、家庭责任,有的有社会责任、国家责任,有的却连最基本的自我责任都没有。但从总体上说,当代大学生的主流是好的、积极向上的,他们的社会责任感在逐步提升。我们曾比较过香港、台湾和大陆三地的大学生的责任感,香港和台湾的学生对自己的事情关心的多,对国内国际大事关心的少。大陆的学生则刚好相反。也就是说,大陆的大学生的社会责任感要强于香港和台湾的学生。从近年来的调查发现,大学生的责任感向着越来越求真务实的方向发展。 当代大学生已经逐渐把步入社会,参与社会实践,加强与社会的紧密联系,以培养自身的综合能力,提高自身整体素质作为大学阶段学习生活的最高目标。因此,随之而来的是,在校大学生自己创业或参与各种勤工助学活动的现象屡见不鲜。毋庸置疑,勤工助学对大学生各方面能力的培养具有重要作用,它有助于大学生综合素质的提高和人的全面发展。而在经过团校的教育学习后,我不由得在迷惘的前行中驻足,回顾起自己的生活,感觉甚是惭愧,身边的人都如此积极的面对生活,对社会有如此深刻的见解,而我却是个弱者。我应该现在就理清头绪,定好目标并为之不懈努力,不管我将遇到的是多么大的困难险阻,只要我振作精神,以团员的标准严格要求自己,相信我一定会成功。很感谢团校教育给我敲响了警钟,让我适时的认清自我,重新定位。同时更加认真地接受教育,以更好的姿态向党组织靠拢。

现代社会是一个高速发展、瞬息万变的社会,每一刻的变化都足以影响发展的道路。我们的学生工作必须适应这个高效的社会,做到与时俱进。要将繁琐的日常事务高效化是有一些窍门的。面对大任务或大困难时,可以将其分化为若干个小部分,分工到人,责任承包制,权责明确,将困难一一击破。这样可以精简不必要的人手,缩短工作时间,提高工作效率。对于学生干部来说,恐怕很多人不懂得说"NO",即使是力所不能及的工作,上级安排下来,也会默默的接受下来,这样"明知不可为而为之"的工作精神是好的,但是完成工作的程度与效果却往往无法尽如人意。我想,要想更高效的完成工作,我们首先应该学会的就是拒绝。对自己无法胜任的任务或没有经验和把握的工作应该坦诚地提早表明,以寻求帮助和支持。这样才不会浪费宝贵的时间走弯路,能够更省力地达到良好的效果,提高工作效率。 团校教育也给我带来了认识上的进步以及思想上的提高。经过这样一个比较系统的学习,我对党团的政策导向以及时事动态都有了比较清晰的了解,也形成了以下一些新的认识:歌德曾说过“人不是靠他生来就有的一切,而是靠他在学习中所得到的一切来造就自己”,任何人或组织都要在学习中不断完善。而中国共产党是一个在成立之初就具有先进性的政党,一直以来领导着中国的革命走向成功。世界形势瞬息万变,中国共产党只有不断学习,保持先进性,才能一如既往地领导中国不断前进。而这个先进性并不是一个静止的标准线,它所表示的是真正把握时代的脉搏,始终站在时代的最前列,团课教育就是要培养大家与时俱进的意识,意识的形成不是一个短期过程,所以作好对作为共产党后备军的共青团员的意识教育工作显得尤其重要。我们要摒弃只有党员才要保持先进性的错误认识,团员更应该不断学习,打好基础,准备着为共产党注入先进的血液!

材料科学与工程学院无机一班

石永恒

20xx.3.25

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