第一章概述
數字訊號處理（簡稱dsp）是一門涉及多門學科並廣泛應用於很多科學和工程領域的新興學科。dsp兩種涵義：digital signal processing（數字訊號處理（技術））和digital signal processor（數字訊號處理器）。
dsp可以代表數字訊號處理技術（digital signalprocessing）,也可以代表數字訊號處理器（digitalsignalprocessor）。前者是理論和計算方法上的技術,後者是指實現這些技術的通用或專用可程式設計微處理器晶元。
數字訊號處理是以眾多學科為理論基礎,它所涉及的範圍極其廣泛。如數學領域中的微積分、概率統計、隨機過程、數字分析等都是數字訊號處理的基礎工具。它與網路理論、訊號與系統、控制理論、通訊理論、故障診斷等密切相關。
數字訊號處理的定義： 數字訊號處理是利用計算機和專用的處理裝置，以數字的形式對訊號進行分析、採集、合成、變換、濾波、估算、壓縮、識別等加工處理，以便提取有用的資訊並進行有效的傳輸與應用。可以認為凡是利用數字計算機的專用數字硬體，對數碼訊號進行的一切變換或按預定規則進行的一切加工處理都可稱為數字訊號處理。
數字訊號處理包括兩個方面的內容:
1．演算法的研究
演算法的研究是指如何以最小的運算量和儲存器的使用量來完成指定的任務，如20世紀60年代出現的快速傅利葉變換（fft），使數字訊號處理技術發生了革命性的變化。近幾年來，數字訊號處理的理論和方法得以了迅速的發展，並取得了很大的進步，為各種實時處理的應用提供了演算法基礎。
2.數字訊號處理的實現
在通用計算機上用軟體來實現
在通用計算機中加入專用的加速處理機實現
用微控制器來實現
用通用的可程式設計dsp晶元實現
用專用的dsp晶元實現
用基於通用dsp核的asic晶元實現
數碼訊號的優點：
（1）精度高
模擬系統的精度由元器件決定，模擬元器件的精度很難達到10-3以上。而數字系統的精度與a/d轉換器的位數、計算機字長有關，17位字長精度就可達到10-5，所以在高精度系統中，有時只能採用數字系統
（2）靈活性大
在模擬系統中，當需要改變系統的應用時，不得不重新修改硬體設計或調整硬體引數。而在數字訊號處理中，通過執行不同數字訊號處理的軟體來適應不同的需要。例如，乙個模擬濾波器一旦製造出來，其特性（如通帶頻率範圍）是不容易改變的，使用微處理器實現數字濾波器，只需改變濾波的係數，對其重新程式設計就可得到不同的濾波特性。
（3）可靠性和可重複性強
模擬系統各引數都有一定的溫度係數，易受環境條件，如溫度、振動、電磁感應等影響，產生雜散效應甚至振盪等。數字系統只有兩個訊號電平0和1，受雜訊及環境條件影響小，因而可靠性高。
（4）易於大規模整合
數字部件由於高度的規範性，對電路引數要求不嚴，因此便於大規模整合和生產，特別是dsp器件，其體積小、功能強、功耗小、一致性好、使用方便、價效比高。而模擬系統的整合度不高，**高。
（5）可獲得高效能指標
由於數字訊號處理的特點，可獲得高效能指標。例如，模擬頻譜儀在頻率低端只能分析到10hz以上的頻率，且難於做到高解析度（足夠窄的頻寬）。但在數字的譜分析中，已能做到10-3hz的譜分析。
又如，有限長衝激響應數字濾波器可實現準確的線性相位特性，而這在模擬系統中是很難達到的。
數字訊號處理也有侷限性，在實時性和對高頻訊號的處理方面是數字訊號處理是無法取代模擬訊號處理的。
實時性：模擬系統：除開電路的延時外，處理是實時的。
數字系統：由計算機的處理速度決定。
高頻訊號的處理：模擬系統：可以處理包括微波、公釐波乃至光波訊號。
數字系統：按照奈奎斯特準則的要求，受a/d和處理速度的限制。
模擬與數碼訊號的轉換：現實世界的訊號絕大多數是模擬的（溫度、速度、壓力等），轉換成的電訊號也是模擬的（電流、電壓等），要實現數字處理就必須進行轉換。
dsp晶元的應用：
(1) 訊號處理——如數字濾波、自適應濾波、快速傅利葉變換、相關運算、譜分析、卷積、模式匹配、加窗、波形產生等
(2) 通訊——如數據機、自適應均衡、資料加密、資料壓縮、回波抵消、多路復用、傳真、擴頻通訊、糾錯編碼、可視**等
(3) 語音——如語音編碼、語音合成、語音識別、語音增強、說話人辨認、說話人確認、語音郵件、語音儲存等
(4) 圖形/影象——如二維和三維圖形處理、影象壓縮與傳輸、影象增強、動畫、機械人視覺等；
(5) 軍事——如保密通訊、雷達處理、聲納處理、導航、飛彈制導等
(6) 儀器儀表——如頻譜分析、函式發生、鎖相環、**處理等
(7) 自動控制——如引擎控制、聲控、自動駕駛、機械人控制、磁碟控制等
(8) 醫療——如助聽、超聲裝置、診斷工具、病人監護等；
(9) 家用電器——如高保真音響、**合成、音調控制、玩具與遊戲、數字**/電視等
dsp系統的構成：
dsp晶元的種類（按基礎特性分類 ）：
靜態dsp
如果在某時鐘頻率範圍內的任何時鐘頻率上，dsp晶元都能正常工作，除計算速度有變化外，沒有效能的下降，這類dsp晶元一般稱為靜態dsp晶元。例如美國ti公司的tms320c22x系列晶元。
一致型dsp
如果有兩種或兩種以上dsp晶元，它們的指令集、相應的機器**及管腳結構相互相容，則這類dsp晶元稱為一致型dsp晶元，例如美國ti公司的tms320c54系列晶元。
dsp晶元的種類（按資料格式分類 ）：
定點dsp
資料以定點格式工作的dsp晶元稱為定點dsp晶元。
浮點dsp
以浮點格式工作的dsp晶元稱為浮點dsp晶元。
dsp晶元的種類（按用途分類 ）：
通用型dsp
通用型dsp晶元適合普通的dsp應用。
專用型dsp
專用dsp晶元是為特定的dsp運算而應用，更適合特殊的運算，如數字濾波、卷積和fft。
dsp晶元的選擇：
（1）dsp晶元的運算速度：
指令週期：即執行一條指令所需的時間，通常以ns（納秒）為單位。
mac時間：即完成一次乘法-累加運算所需要的時間。
fft執行時間：即執行乙個n點fft程式所需的時間。
mips：即每秒執行百萬條指令；
mops：即每秒執行百萬次操作；
mflops:即每秒執行百萬次浮點操作；
bops：即每秒執行十億次操作。
（2）dsp晶元的**
dsp晶元的**也是選擇dsp晶元所需考慮的乙個重要因素。若採用**昂貴的dsp晶元，即使效能再高，其應用範圍也會受到一定的限制。因此，晶元的**是dsp應用產品能否規模化、民間化的重要決定因素。
不過，由於dsp晶元發展迅速，dsp晶元的**往往下降較快。因此，在系統的開發階段，可選用某種**稍貴的dsp晶元，等到系統開發完畢後，其**可能已經下降很多。
（3）定點dsp與浮點dsp的選擇
定點dsp晶元的字長通常為16位，但有些公司的定點晶元為24位。浮點晶元的字長一般為32位，累加器為40位。雖然合理地設計系統演算法可以提高和保證運算精度，但需要相應地增加程式的複雜性和運算量。
通常在演算法確定後折中考慮。
（4）dsp晶元的硬體資源
不同的dsp晶元所提供的硬體資源是不相同的，如片內ram、rom的數量，外部可擴充套件的程式和資料空間，匯流排介面，i/o介面等。即使是同一系列的dsp晶元，不同型號的晶元，其內部硬體資源也有所不同。
（5）dsp晶元的開發工具
快捷、方便的開發工具和完善的軟體支援是開發大型、複雜dsp應用系統的必備條件。如果沒有開發工具的支援，要想開發乙個複雜的dsp系統是不可能的。所以，在選擇dsp晶元的同時必須注意其開發工具的支援情況，包括軟體和硬體的開發工具等。
近幾年來，各大dsp廠商已經重視並努力解決這一問題。如ti公司推出的code composer studio整合開發環境、expressdsp實時軟體技術、dsp/bios和tm′ddsp演算法標準為使用者快速開發實時、高效的應用系統提供了幫助。
（5）dsp晶元的功耗
在某些dsp應用場合，功耗也是乙個需要特別注意的問題。如可攜式的dsp裝置、手持裝置、野外應用的dsp裝置等都對功耗有著特殊的要求。目前，3.
3v供電的低功耗高速dsp晶元已大量使用。
（6）其他因素
選擇dsp晶元還應考慮封裝的形式、質量標準、供貨情況、生命週期等。
通常情況下，定點dsp晶元的**較便宜，功耗較低，但運算精度稍低。而浮點dsp晶元的優點是運算精度高，但**稍貴，功耗也較大。例如ti公司的tms320c2/54系列屬於定點dsp晶元，低功耗和低成本是其主要的特點。
而tms320c3x/c4x/c67x屬於浮點dsp晶元，運算精度高，用c語言程式設計方便，開發周期短，但同時其**和功耗也相對較高。
第一章概述
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