數(shù)字信號處理（DigitalSignal Processing，簡稱 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，隨著計算機和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)運而生并得到迅速的發(fā)展。在過去的二十多年時間里，數(shù)字信號處理已經(jīng)在通信等領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用。數(shù)字信號處理是利用計算機或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，以數(shù)字形式對信號進行采集、變換、濾波、估值、增強、壓縮、識別等處理，以得到符合人們需要的信號形式。數(shù)字信號處理是圍繞著數(shù)字信號處理的理論、實現(xiàn)和應(yīng)用等幾個方面發(fā)展起來的。數(shù)字信號處理在理論上的發(fā)展推動了數(shù)字信號處理應(yīng)用的發(fā)展。反過來，數(shù)字信號處理的應(yīng)用又促進了數(shù)字信號處理理論的提高。而數(shù)字信號處理的實現(xiàn)則是理論和應(yīng)用之間的橋梁。數(shù)字信號處理是以眾多學(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、隨機過程、數(shù)值分析等都是數(shù)字信號處理的基本工具，與網(wǎng)絡(luò)理論、信號與系統(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、模式識別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，都與數(shù)字信號處理密不可分?？梢哉f，數(shù)字信號處理是把許多經(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)字信號處理的實現(xiàn)方法一般有以下幾種 1. 在通用的計算機（如 PC 機）上用軟件（如 Fortran、C 語言）實現(xiàn)； 2. 在通用計算機系統(tǒng)中加上專用的加速處理機實現(xiàn)； 3. 用通用的單片機（如 MCS-51、96 系列等）實現(xiàn)，這種方法可用于一些不太復(fù)雜的數(shù)字信號處理，如數(shù)字控制等；4. 用通用的可編程 DSP 芯片實現(xiàn)。與單片機相比，DSP 芯片具有更加適合于數(shù)字信號處理的軟件和硬件資源，可用于 復(fù)雜的數(shù)字信號處理算法； 5. 用專用的 DSP 芯片實現(xiàn)。在一些特殊的場合，要求的信號處理速度極高，用通用 DSP 芯片很難實現(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)的信號處理算法在芯片內(nèi)部用硬件實現(xiàn)，無需進行編程。在上述幾種方法中，第 1 種方法的缺點是速度較慢，一般可用于 DSP 算法的模擬；第 2 種和第 5 種方法專用性強，應(yīng)用受到很大的限制，第 2 種方法也不便于系統(tǒng)的獨立運行；第 3 種方法只適用于實現(xiàn)簡單的 DSP 算法；只有第 4 種方法才使數(shù)字信號處理的應(yīng)用打開了新的局面。雖然數(shù)字信號處理的理論發(fā)展迅速，但在 20 世紀(jì) 80 年代以前，由于實現(xiàn)方法的限制，數(shù)字信號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)用到低成本的實際系統(tǒng)中，并且推動了新的理論和應(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)展對近 30 年來通信、計算機、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)計方法

　　總的來說，DSP 系統(tǒng)的設(shè)計還沒有非常好的正規(guī)設(shè)計方法。在設(shè)計 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)、信號處理的要求，通?？捎脭?shù)據(jù)流程圖、數(shù)學(xué)_運算序列、正式的符號或自然語言來描述。第二步是根據(jù)系統(tǒng)的要求進行高級語言的模擬。一般來說，為了實現(xiàn)系統(tǒng)的最終目標(biāo)，需要對輸入的信號進行適當(dāng)?shù)奶幚?，而處理方法的不同會?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)是實際信號經(jīng)采集而獲得的，通常以計算機文件的形式存儲為數(shù)據(jù)文件。如語音壓縮編碼算法模擬時所用的語音信號就是實際采集而獲得并存儲為計算機文件形式的語音數(shù)據(jù)文件。有些算法模擬時所用的輸入數(shù)據(jù)并不一定要是實際采集的信號數(shù)據(jù)，只要能夠驗證算法的可行性，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)計實時 DSP 系統(tǒng)，實時 DSP 系統(tǒng)的設(shè)計包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩個方面。硬件設(shè)計首先要根據(jù)系統(tǒng)運算量的大小、對運算精度的要求、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 DSP 芯片的外圍電路及其他電路。軟件設(shè)計和編程主要根據(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)運算量不大且有高級語言編譯器支持，也可用高級語言（如 C 語言）編程。由于現(xiàn)有的高級語言編譯器的效率還比不上手工編寫匯編語言的效率，因此在實際應(yīng)用系統(tǒng)中常常采用高級語言和匯編語言的混合編程方法，即在算法運算量大的地方，用手工編寫的方法編寫匯編語言，而運算量不大的地方則采用高級語言。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)實時運算的要求。 DSP 硬件和軟件設(shè)計完成后，就需要進行硬件和軟件的調(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 算法時一般采用比較實時結(jié)果與模擬結(jié)果的方法，如果實時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)實際情況進行調(diào)試。硬件調(diào)試一般采用硬件仿真器進行調(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)上運行。當(dāng)然，DSP 系統(tǒng)的開發(fā)，特別是軟件開發(fā)是一個需要反復(fù)進行的過程，雖然通過算法模擬基本上可以知道實時系統(tǒng)的性能，但實際上模擬環(huán)境不可能做到與實時系統(tǒng)環(huán)境完全一致，而且將模擬算法移植到實時系統(tǒng)時必須考慮算法是否能夠?qū)崟r運行的問題。如果算法運算量太大不能在硬件上實時運行，則必須重新修改或簡化算法。