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1、专业实验实验报告班 级：通信姓 名：学 号：指导教师师：成 绩：电子与信息工程学院通信工程系191.嵌入入式系统统1.1.嵌入式式系统的的应用嵌入式系系统是以以应用为为中心，以以计算机机技术为为基础，软软件可编编程，硬硬件可剪剪裁、重重构的专专用计算算机系统统。该系系统通常常嵌入在在对象环环境中，并并通过其其在对象象环境下下运行的的特定程程序，完完成对外外界物理理参数地地采集、处处理，达达到对控控制对象象地响应应或人机机交互的的功能。目前，嵌嵌入式系系统的发发展方向向主要是是解决接接口多样样性、适适应性、灵灵活性和和集成开开发环境境等的特特定应用用问题。嵌嵌入式系系统应用用的底层层性与对对象系
2、统统的紧耦耦合性是是其显着着的基本本特征。所所以，最最大限度度的满足足对象数数据采集集、控制制、开发发环境、功功耗，以以及适应应能力、可可靠性等等品质因因数是选选择嵌入入式系统统的标准准。为适应技技术发展展需求，嵌嵌入系统统在不断断追求结结构紧凑凑、坚固固可靠、技技术密集集、高度度分散的的同时，尤尤以不断断创新为为嵌入式式系统的的发展核核心。使使嵌入系系统凸现现了高技技术门槛槛，主要要表现在在软硬件件设计的的紧密相相关性上上，特别别是构建建RTOOS系统统需透彻彻了解RRTOSS的工作作机制和和系统资资源配制制，掌握握底层软软件、系系统软件件和应用用软件的的设计、调调试方法法。随着对嵌嵌入式系
3、系统的智智能化愈愈加关注注，现场场可编程程、调试试、引脚脚配置变变得非常常重要和和必不可可少。所所以，用用户可配配置的SSCO(在片系系统)已已成为现现阶段嵌嵌入式系系统的核核心发展展技术。通通过现场场可编程程阵列把把接口应应用设计计和系统统开发留留给系统统设计者者，提供供灵活、多多样的片片上电路路设计平平台，使使电路板板设计变变成在片片的芯片片配置，将将嵌入系系统地设设计带入入了软硬硬件的双双编程时时期，进进一步缩缩短了产产品开发发周期。而而下一代代的在片片系统还还将发展展成一个个MUCC数量可可缩放的的集合体体。在嵌入式式应用系系统中，虽虽然高端端产品不不断涌现现，但由由于应用用对象、环环
4、境的不不同特点点，嵌入入系统的的8位机机产品仍仍因应用用对象的的有限响响应时间间、完备备的集成成开发环环境、良良好的性性价比等等优势仍仍然占据据着低端端应用系系统的主主流地位位。Cyygneel公司司的C880511F系列列产品就就充分印印证了这这点。回顾嵌入入式系统统的发展展历程，已已经历了了由模拟拟向数字字的演进进过程，现现又逐步步演变为为数模并并存情形形。由最最初软件件编程主主宰的微微处理器器(嵌入入式微处处理器、数数字信号号处理器器、单片片机)，到到硬编程程主宰的的专用集集成电路路时代，再再到今天天的现场场可编配配置时代代。嵌入入式系统统的核心心技术正正沿着“许许氏循环环”的浪浪潮不断
5、断前行。而而配套的的软件设设计平台台也随着着科技进进步在不不断得到到完善。可可以预期期，软硬硬双可编编程的嵌嵌入式系系统时代代必会带带来更加加便捷的的开发环环境和技技术支持持。1.2.嵌入系系统的设设计原则则嵌入系统统设计具具有很强强的针对对性，软软硬件协协同设计计是系统统设计的的关键。需需解决好好软硬件件的同步步与集成成设计问问题，要要结合具具体应用用进行综综合考虑虑，保证证设计工工作的一一致性与与正确性性。在针针对具体体应用系系统的功功能目标标分析基基础上，分分解整个个系统的的各项功功能指标标和技术术要求，结结合系统统的实时时响应要要求、接接口功能能定义与与标准、嵌嵌入芯片片的处理理能力、
6、编编程语言言、开发发环境、产产品的升升级与维维护问题题、开发发投入能能力、产产品综合合成本等等多方面面因素进进行权衡衡考虑。在明确确系统性性能需求求的基础础上，细细化以下下考虑因因素；系统功功能实现现手段的的软硬件件分配。器(部部)件选选择和系系统构建建。包括括微处理理器芯片片、外围围接口电电路、各各种驱动动电路形形式、器器部件类类型、前前后向通通道处理理方式、人人机界面面和手段段等。控制算算法设计计以及软软件系统统的架构构形式。语言选选择。依依据设计计者熟练练程度和和习惯、开开发环境境和控制制功能要要求选取取。抗干扰扰问题的的解决与与设计。包包括软件件的和硬硬件的、常常规的和和特定的的。实现
7、工工艺和方方式。包包括印制制板设计计、走线线安装、装装配工艺艺、新材材料或新新技术的的应用等等。在各实施施阶段，对对项目进进度、关关键技术术的风险险因素必必须进行行审查评评估，评评价软一一硬件的的功能设设计与分分配，以以及实现现的技术术性能、工工作量和和时间进进度。明明确电路路之间的的接口参参数、软软一硬件件功能衔衔接，以以及项目目中存在在的问题题和缺陷陷，及时时发现关关键部位位或矛盾盾突出点点的瓶颈颈问题，将将隐患排排除在早早期设计计阶段。嵌入系系统中微微处理器器选择应应考虑的的因素；MCUU的算术术、逻辑辑处理能能力；运运算速度度和时钟钟频率；总线控控制功能能、中断断方式和和仲裁机机制；R
8、RAM和和FLAASHRROM容容量；软软件加密密保护。外围接接口功能能的可重重构配置置能力；数据通通讯模式式；前后后向通道道类型；端口电电压的适适应能力力等；开发工工具的在在线调试试或仿真真能力；FLAASH代代码读写写环境；编程语语言的支支持程度度；代码码的可移移植性等等。电源电电压；功功耗等。1.3.嵌入系系统的软软件特点点嵌入式系系统是可可利用资资源有限限、专用用性很强强、实时时性要求求也很高高的应用用控制系系统。故故在软件件设计方方法和实实现手段段上，嵌嵌入系统统软件同同PC机机软件存存在很大大差异，主主要表现现在；实时性性的控制制方法；PC软软件提升升速率方方法，极极大依赖赖处理器
9、器性能提提升，还还体现在在缓存方方案、动动态分配配等技术术手段上上。但在在嵌入式式系统中中应用这这些技术术就存在在硬件资资源不足足、工作作频率低低的现实实问题，会会降低系系统的可可靠性。特定的的异构特特征；嵌入式式控制软软件设计计既要考考虑特定定的硬件件固有部部分，也也要考虑虑来自系系统之外外的各种种通讯、传传感器的的专用信信号处理理接口，以以及不同同控制目目标的实实时期望望和执行行机构的的异步并并发事件件处理能能力。因因此不同同的硬件件系统或或控制目目标，将将会产生生不同的的系统构构建方案案。系统的的性能目目标；编写嵌嵌入式软软件必须须着重考考虑与硬硬件系统统相匹配配的功耗耗、不间间断运行行
10、、故障障恢复、高高可靠性性等方面面的约束束条件，实实现特定定应用环环境下的的控制功功能、实实时性响响应的目目标要求求。因此此，嵌入入系统要要在借鉴鉴通用软软件技术术，遵循循软件工工程理论论，规范范软件开开发过程程的同时时。还应应根据嵌嵌入式系系统特点点研究开开发技术术和算法法结构，提提高开发发效率，确确保系统统软件的的质量和和可靠性性，以及及软件的的复用性性、可移移植性和和易维护护性。纵纵观嵌入入式软件件设计方方法的发发展历程程，走过过了从结结构化设设计、面面向对象象设计、基基于构件件的设计计阶段，经经历了单单任务到到多任务务的系统统转变。2.ZiigBeee应用用2.1简简介ZigBBee技
11、技术是一一种应用用于短距距离范围围内，低低传输数数据速率率下的各各种电子子设备之之间的无无线通信信技术。ZigBee名字来源于蜂群使用的赖以生存和发展的通信方式，蜜蜂通过跳ZigZag形状的舞蹈来通知发现的新食物源的位置、距离和方向等信息，以此作为新一代无线通讯技术的名称。ZigBee过去又称为“HomeRF Lite”、“RF-EasyLink”或“FireFly”无线电技术，目前统一称为ZigBee技术。2.2.ZiggBeee技术的的特点自从马可可尼发明明无线电电以来，无无线通信信技术一一直向着着不断提提高数据据速率和和传输距距离的方方向发展展。例如如：广域域网范围围内的第第三代移移动通
12、信信网络（3G）目的在于提供多媒体无线服务，局域网范围内的标准从IEEE802.11的1Mbit/s到IEEE802.11g的54Mbit/s的数据速率。而当前得到广泛研究的ZigBee技术则致力于提供一种廉价的固定、便携或者移动设备使用的极低复杂度、成本和功耗的低速率无线通信技术。这种无线通信技术具有如下特点；功耗低低：工作作模式情情况下，ZZigBBee技技术传输输速率低低，传输输数据量量很小，因因此信号号的收发发时间很很短，其其次在非非工作模模式时，ZZigBBee节节点处于于休眠模模式。设设备搜索索时延一一般为330mss，休眠眠激活时时延为115mss，活动动设备信信道接入入时延为为
13、15mms。由由于工作作时间较较短、收收发信息息功耗较较低且采采用了休休眠模式式，使得得ZiggBeee节点非非常省电电，ZiigBeee节点点的电池池工作时时间可以以长达66个月到到2年左左右。同同时，由由于电池池时间取取决于很很多因素素，例如如：电池池种类、容容量和应应用场合合，ZiigBeee技术术在协议议上对电电池使用用也作了了优化。对对于典型型应用，碱碱性电池池可以使使用数年年，对于于某些工工作时间间和总时时间（工工作时间间+休眠眠时间）之之比小于于1%的的情况，电电池的寿寿命甚至至可以超超过100年。数据传传输可靠靠：ZiigBeee的媒媒体接入入控制层层（MAAC层）采采用taa
14、lk-wheen-rreaddy的碰碰撞避免免机制。在在这种完完全确认认的数据据传输机机制下，当当有数据据传送需需求时则则立刻传传送，发发送的每每个数据据包都必必须等待待接收方方的确认认信息，并并进行确确认信息息回复，若若没有得得到确认认信息的的回复就就表示发发生了碰碰撞，将将再传一一次，采采用这种种方法可可以提高高系统信信息传输输的可靠靠性。同同时为需需要固定定带宽的的通信业业务预留留了专用用时隙，避避免了发发送数据据时的竞竞争和冲冲突。同同时ZiigBeee针对对时延敏敏感的应应用做了了优化，通通信时延延和休眠眠状态激激活的时时延都非非常短。网络容容量大：ZiggBeee低速率率、低功功耗
15、和短短距离传传输的特特点使它它非常适适宜支持持简单器器件。ZZigBBee定定义了两两种器件件：全功功能器件件（FFFD）和和简化功功能器件件（RFFD）。对对全功能能器件，要要求它支支持所有有的499个基本本参数。而而对简化化功能器器件，在在最小配配置时只只要求它它支持338个基基本参数数。一个个全功能能器件可可以与简简化功能能器件和和其他全全功能器器件通话话，可以以按3种种方式工工作，分分别为：个域网网协调器器、协调调器或器器件。而而简化功功能器件件只能与与全功能能器件通通话，仅仅用于非非常简单单的应用用。一个个ZiggBeee的网络络最多包包括有2255个个ZiggBeee网路节节点，其
16、其中一个个是主控控（Maasteer）设设备，其其余则是是从属（SSlavve）设设备。若若是通过过网络协协调器（NNetwworkk Cooorddinaatorr），整整个网络络最多可可以支持持超过6640000个ZZigBBee网网路节点点，再加加上各个个Nettworrk CCoorrdinnatoor可互互相连接接，整个个ZiggBeee网络节节点的数数目将十十分可观观。兼容性性：ZiigBeee技术术与现有有的控制制网络标标准无缝缝集成。通通过网络络协调器器（Cooorddinaatorr）自动动建立网网络，采采用载波波侦听/冲突检检测（CCSMAA-CAA）方式式进行信信道接入入
17、。为了了可靠传传递，还还提供全全握手协协议。安全性性：Ziigbeee提供供了数据据完整性性检查和和鉴权功功能，在在数据传传输中提提供了三三级安全全性。第第一级实实际是无无安全方方式，对对于某种种应用，如如果安全全并不重重要或者者上层已已经提供供足够的的安全保保护，器器件就可可以选择择这种方方式来转转移数据据。对于于第二级级安全级级别，器器件可以以使用接接入控制制清单（AACL）来来防止非非法器件件获取数数据，在在这一级级不采取取加密措措施。第第三级安安全级别别在数据据转移中中采用属属于高级级加密标标准（AAES）的的对称密密码。AAES可可以用来来保护数数据净荷荷和防止止攻击者者冒充合合法器
18、件件。实现成成本低：模块的的初始成成本估计计在6美美元左右右，很快快就能降降到1.5-22.5美美元，且且Ziggbeee协议免免专利费费用。目目前低速速低功率率的UWWB芯片片组的价价格至少少为200美元。而而ZiggBeee的价格格目标仅仅为几美美分。2.3.ZiggBeee协议框框架Zigbbee是是一组基基于IEEEE批批准通过过的8002.115.44无线标标准研制制开发的的组网、安安全和应应用软件件方面的的技术标标准。与与其他无无线标准准如8002.111或8802.16不不同，ZZigbbee和和8022.155.4以以2500Kbpps的最最大传输输速率承承载有限限的数据据流量
19、。ZZigBBee V1.0版本本的网络络标准连连同灯光光控制设设备描述述已于220044年底推推出，其其它应用用领域及及相关设设备的描描述也会会在随后后的时间间里陆续续发布。在标准规规范的制制订方面面，主要要是IEEEE 8022.155.4小小组与ZZigBBee Allliannce两两个组织织，两者者分别制制订硬件件与软件件标准，两两者的角角色分工工就如同同IEEEE 8802.11小小组与WWi-FFi之关关系。在在IEEEE 8802.15.4方面面，20000年年12月月IEEEE成立立了8002.115.44小组，负负责制订订MACC与PHHY（物物理层）规规范，在在20003
20、年55月通过过8022.155.4标标准，8802.15.4任务务小组目目前在着着手制订订8022.155.4bb标准，此此标准主主要是加加强8002.115.44标准，包包括：解解决标准准有争议议的地方方、降低低复杂度度、提高高适应性性并考虑虑新频段段的分配配等。ZZigBBee建建立在8802.15.4标准准之上，它它确定了了可以在在不同制制造商之之间共享享的应用用纲要。8802.15.4仅仅仅定义了了实体层层和介质质访问层层，并不不足以保保证不同同的设备备之间可可以对话话，于是是便有了了ZiggBeee联盟。ZigBBee兼兼容的产产品工作作在IEEEE8802.15.4的PPHY上上，
21、其频频段是免免费开放放的，分分别为22.4GGHz（全全球）、9915MMHz（美美国）和和8688MHzz（欧洲洲）。采采用ZiigBeee技术术的产品品可以在在2.44GHzz上提供供2500kbiit/ss（166个信道道）、在在9155MHzz提供440kbbit/s（110个信信道）和和在8668MHHz上提提供200kbiit/ss（1个个信道）的的传输速速率。传传输范围围依赖于于输出功功率和信信道环境境，介于于10mm到1000m之间间，一般般是300m左右右。由于于ZiggBeee使用的的是开放放频段，已已有多种种无线通通讯技术术使用。因因此为避避免被干干扰，各各个频段段均采用
22、用直接序序列扩频频技术。同同时，PPHY的的直接序序列扩频频技术允允许设备备无需闭闭环同步步。在这3个个不同频频段，都都采用相相位调制制技术，22.4GGHz采采用较高高阶的QQPSKK调制技技术以达达到2550kbbit/s的速速率，并并降低工工作时间间，以减减少功率率消耗。而而在9115MHHz和8868MMHz方方面，则则采用BBPSKK的调制制技术。相相比较22.4GGHz频频段，9900MMHz频频段为低低频频段段，无线线传播的的损失较较少，传传输距离离较长，其其次此频频段过去去主要是是室内无无绳电话话使用的的频段，现现在因室室内无绳绳电话转转到2.4GHHz，干干扰反而而比较少少。
23、在MACC层上，主主要沿用用WLAAN中8802.11系系列标准准的CSSMA/CA方方式，以以提高系系统兼容容性，所所谓的CCSMAA/CAA是在传传输之前前，会先先检查信信道是否否有数据据传输，若若信道无无数据传传输，则则开始进进行数据据传输，若若产生碰碰撞，则则稍后一一段时间间重传。在网络层层方面，ZZigBBee联联盟制订订可以采采用星形形和网状状拓扑，也也允许两两者的组组合，称称为丛集集树状。根根据节点点的不同同角色，可可分为全全功能设设备（FFulll-Fuuncttionn Deevicce；FFFD）与与精简功功能设备备（Reeducced-Funnctiion Devvice
24、e；RFFD）。相相较于FFFD，RRFD的的电路较较为简单单且存储储体容量量较小。FFFD的的节点具具备控制制器（CConttrolllerr）的功功能，能能够提供供数据交交换，而而RFDD则只能能传送数数据给FFFD或或从FFFD接收收数据。ZigBBee协协议套件件紧凑且且简单，具具体实现现的硬件件需求很很低，88位微处处理器880c551即可可满足要要求，全全功能协协议软件件需要332K字字节的RROM，最最小功能能协议软软件需求求大约44K字节节的ROOM。22.4.基于ZZigBBee技技术的应应用随着ZiigBeee规范范的进一一步完善善，许多多公司均均在着手手开发基基于Ziig
25、Beee的产产品。采采用ZiigBeee技术术的无线线网络应应用领域域有家庭庭自动化化、家庭庭安全、工工业与环环境控制制与医疗疗护理、检检测环境境、监测测、监察察保鲜食食品的运运输过程程及保质质情况等等等。其其典型应应用领域域如下：2.4.1.数数字家庭庭领域可以应用用于家庭庭的照明明、温度度、安全全、控制制等。ZZigBBee模模块可安安装在电电视、灯灯泡、遥遥控器、儿儿童玩具具、游戏戏机、门门禁系统统、空调调系统和和其它家家电产品品等，例例如在灯灯泡中装装置ZiigBeee模块块，则人人们要开开灯，就就不需要要走到墙墙壁开关关处，直直接通过过遥控便便可开灯灯。当你你打开电电视机时时，灯光光
26、会自动动减弱；当电话话铃响起起时或你你拿起话话机准备备打电话话时，电电视机会会自动静静音。通通过ZiigBeee终端端设备可可以收集集家庭各各种信息息，传送送到中央央控制设设备，或或是通过过遥控达达到远程程控制的的目的，提提供家居居生活自自动化、网网络化与与智能化化。韩国国第三大大移动手手持设备备制造商商Curriteel CCommmuniicattionns公司司已经开开始研制制世界上上第一款款Ziggbeee手机，该该手机将将可通过过无线的的方式将将家中或或是办公公室内的的个人电电脑、家家用设备备和电动动开关连连接起来来。这种种手机融融入了“ZZigbbee”技技术，能能够使手手机用户户
27、在短距距离内操操纵电动动开关和和控制其其他电子子设备。2.4.2.工工业领域域通过ZiigBeee网络络自动收收集各种种信息，并并将信息息回馈到到系统进进行数据据处理与与分析，以以利工厂厂整体信信息之掌掌握，例例如火警警的感测测和通知知，照明明系统之之感测，生生产机台台之流程程控制等等，都可可由ZiigBeee网络络提供相相关信息息，以达达到工业业与环境境控制的的目的。韩韩国的NNURII Teeleccom在在基于AAtmeel和EEmbeer的平平台上成成功研发发出基于于ZiggBeee技术的的自动抄抄表系统统。该系系统无需需手动读读取电表表、天然然气表及及水表，从从而为公公用事业业企业节
28、节省数百百万美元元，此项项技术正正在进行行前期测测试，很很快将在在美国市市场上推推出。2.4.3.智智能交通通如果沿着着街道、高高速公路路及其他他地方分分布式地地装有大大量ZiigBeee终端端设备，你你就不再再担心会会迷路。安安装在汽汽车里的的器件将将告诉你你，你当当前所处处位置，正正向何处处去。全全球定位位系统（GGPS）也也能提供供类似服服务，但但是这种种新的分分布式系系统能够够向你提提供更精精确更具具体的信信息。即即使在GGPS覆覆盖不到到的楼内内或隧道道内，你你仍能继继续使用用此系统统。从ZZigBBee无无线网络络系统能能够得到到比GPPS多很很多的信信息，如如限速、街街道是单单行
29、线还还是双行行线、前前面每条条街的交交通情况况或事故故信息等等。使用用这种系系统，也也可以跟跟踪公共共交通情情况，你你可以适适时地赶赶上下一一班车，而而不至于于在寒风风中或烈烈日下在在车站等等上数十十分钟。基基于ZiigBeee技术术的系统统还可以以开发出出许多其其他功能能，例如如在不同同街道根根据交通通流量动动态调节节红绿灯灯，追踪踪超速的的汽车或或被盗的的汽车等等。2.5.ZiggBeee发展现现状及展展望为了推动动ZiggBeee技术的的发展，CChippconn（已被被TI收收购）与与Embber、FFreeescaale、HHoneeyweell、MMisttubiishii、Moo
30、torrolaa、Phhiliips和和Sammsunng等公公司共同同成立了了ZiggBeee联盟（ZZigBBee Allliannce），目目前该联联盟已经经包含1130多多家会员员。该联联盟主席席Robbertt F.Haiile曾曾于20004年年11月月亲自造造访中国国，以免免专利费费的方式式吸引中中国本地地企业加加入。据据市场研研究机构构预测，低低功耗、低低成本的的ZiggBeee技术将将在未来来两年内内得到快快速增长长，20005年年全球ZZigBBee器器件的出出货量将将达到1100万万个，220066年底将将超过880000万个，220088年将超超过1.5亿个个。这一一预
31、言正正在从ZZigBBee联联盟及其其成员近近期的一一系列活活动和进进展中得得到验证证。在标标准林立立的短距距离无线线通信领领域，ZZigBBee的的快速发发展可以以说是有有些令人人始料不不及的，从从20004年底底标准确确立，到到20005年底底相关芯芯片及终终端设备备总共卖卖出15500亿亿美元，应应该说比比被业界界“炒”了了多年的的蓝牙、WWi-FFi进展展都要快快。ZigBBee技技术在ZZigBBee联联盟和IIEEEE8022.155.4的的推动下下，结合合其他无无线技术术，可以以实现无无所不在在的网络络。它不不仅在工工业、农农业、军军事、环环境、医医疗等传传统领域域有具有有巨大的
32、的运用价价值，在在未来其其应用可可以涉及及到人类类日常生生活和社社会生产产活动的的所有领领域。由由于各方方面的制制约，ZZigBBee技技术的大大规模商商业应用用还有待待时日，但但已经展展示出了了非凡的的应用价价值，相相信随着着相关技技术的发发展和推推进，一一定会得得到更大大的应用用。但是是，我们们还应该该清楚的的认识到到，基于于ZiggBeee技术的的无线网网络才刚刚刚开始始发展，它它的技术术、应用用都还远远谈不上上成熟，国国内企业业应该抓抓住商机机，加大大投入力力度，推推动整个个行业的的发展。3.DSSP应用用数字信号号处理（DDSP）是是一门涉涉及许多多学科而而又广泛泛应用于于许多领领域
33、的新新兴学科科。在通通常的实实时信号号处理中中，它具具有可程程控、可可预见性性、精度度高、稳稳定性好好、可靠靠性和可可重复性性好、易易于实现现自适应应算法、大大规模集集成等优优点，这这都是模模拟系统统所不及及的。3.1.DSPP的发展展的三个个阶段在数字信信号处理理技术发发展的初初期（二二十世纪纪 500600年代），人人们只能能在微处处理器上上完成数数字信号号的处理理。直到到70年年代，有有人才提提出了DDSP的的理论和和算法基基础。一一般认为为，世界界上第一一个单片片 DSSP 芯芯片应当当是19978年年AMII公司发发布的SS28111。119799年美国国Inttel公公司发布布的商
34、用用可编程程器件229200是DSSP 芯芯片的一一个主要要里程碑碑。这两两种芯片片内部都都没有现现代DSSP芯片片所必须须有的单单周期乘乘法器。119800 年，日日本 NNEC 公司推推出的mmP DD77220是第第一个具具有硬件件乘法器器的商用用 DSSP 芯芯片，从从而被认认为是第第一块单单片DSSP器件件。随着大规规模集成成电路技技术的发发展，119822年美国国德州仪仪器公司司推出世世界上第第一代DDSP芯芯片TMMS3220100及其系系列产品品，标志志着实时时数字信信号处理理领域的的重大突突破。TTI公司司之后不不久相继继推出了了第二代代DSPP芯片TTMS3320220、T
35、TMS3320CC25/C266/C228、第第三代DDSP芯芯片TMMS3220C330/CC31/C322。900年代DDSP发发展最快快，TII公司相相继推出出第四代代DSPP芯片 TMSS3200C400/C444、第第五代DDSP芯芯片TMMS3220C55X/CC54XX、第二二代DSSP芯片片的改进进型TMMS3220C22XX、集集多片DDSP芯芯片于一一体的高高性能DDSP芯芯片TMMS3220C88X以及及目前速速度最快快的第六六代DSSP芯片片 TMMS3220C662X/C677X等。随着CMMOS技技术的进进步与发发展，日日本的HHitaachii 公司司在19982
36、年年推出第第一个基基于CMMOS工工艺的浮浮点DSSP芯片片，19983年年日本FFujiitsuu公司推推出的 MB887644，其指指令周期期为1220nss，且具具有双内内部总线线，从而而使处理理吞吐量量发生了了一个大大的飞跃跃。而第第一个高高性能浮浮点DSSP芯片片应是AAT&TT公司于于19884年推推出的DDSP332。与其他公公司相比比，Mootorrolaa公司在在推出 DSPP 芯片片方面相相对较晚晚。19986年年，该公公司推出出了定点点处理器器MC5560001。119900年，推推出了与与IEEEE浮点点格式兼兼容的浮浮点DSSP芯片片MC9960002。美国模拟拟器件
37、公公司（AAD）在在DSPP芯片市市场上也也占有一一定的份份额，相相继推出出了一系系列具有有自己特特点的DDSP芯芯片，其其定点DDSP芯芯片有AADSPP21001/221033/ 221055、ASSDP221111/21115、AADSPP21661/221622/21164以以及ADDSP221711/21181，浮浮点DSSP芯片片有ADDSP2210000/ 210020、AADSPP210060/210062等等。自19880年以以来，DDSP芯芯片得到到了突飞飞猛进的的发展，DDSP芯芯片的应应用越来来越广泛泛，并逐逐渐成为为电子产产品更新新换代的的决定因因素。从从运算速速度来
38、看看， MMAC（一一次乘法法和一次次加法）时时间已经经从200世纪880年代代初的4400nns（如如TMSS320010）降降低到110nss以下（如如TMSS3200C544X、TTMS3320CC62XX/677X等），处处理能力力提高了了几十倍倍。DSSP芯片片内部关关键的乘乘法器部部件从119800年占模模片区（ddie areea）的的40%左右下下降到55%以下下，片内内RAMM数量增增加一个个数量级级以上。DDSP芯芯片的引引脚数量量从19980年年的最多多64个个增加到到现在的的2000个以上上，引脚脚数量的的增加，意意味着结结构灵活活性的增增加，如如外部存存储器的的扩展和
39、和处理器器间的通通信等。3.2.DSPP系统构构成及其其特点 3.2.1. DSSP系统统构成 数字信号号处理器器是利用用计算机机或专用用处理设设备，在在模拟信信号变换换成数字字信号以以后，以以数字形形式对信信号进行行采集、变变换、滤滤波、估估值、增增强、压压缩、识识别等高高速实时时处理的的专用处处理器，其其处理速速度比最最快的CCPU还还快100500倍。图图1所示示为一个个典型的的DSPP系统。输入信号号首先进进行带限限滤波和和抽样，然然后进行行A/DD变换将将信号变变换成数数字比特特流。DDSP芯芯片的输输入是AA/D变变换后得得到的以以抽样形形式表示示的数字字信号，DDSP芯芯片对输输
40、入的数数字信号号进行某某种形式式的处理理，如进进行一系系列的乘乘累加操操作（MMAC）。最最后，经经过处理理后的数数字样值值再经DD/A（DDigiitall too Annaloog）变变换转换换为模拟拟样值，之之后再进进行内插插和平滑滑滤波就就可得到到连续的的模拟波波形。 抗混叠滤波器DSP芯片平滑滤波器输出A/D输入D/A图1 DDSP系系统必须指出出的是，上上面给出出的DSSP系统统模型是是一个典典型模型型，但并并不是所所有的DDSP系系统都必必须具有有模型中中的所有有部件。 3.2.2 DDSP系系统的特特点数字信号号处理系系统是以以数字信信号处理理为基础础，因此此具有数数字处理理的
41、全部部优点：接口和和编程方方便。DDSP系系统与其其他以现现代数字字技术为为基础的的系统或或设备都都是相互互兼容的的，与这这样的系系统接口口以实现现某种功功能要比比模拟系系统与这这些系统统接口容容易得多多；另外外，DSSP系统统中的可可编程DDSP芯芯片可使使设计人人员在开开发过程程中灵活活方便地地对软件件进行修修改和升升级。稳定性性和可重重复性好好。DSSP系统统以数字字处理为为基础，受受环境温温度、湿湿度、噪噪声、电电磁场的的干扰和和影响较较小，可可靠性高高；数字字系统的的性能基基本不受受元器件件参数性性能变化化的影响响，因此此数字系系统便于于测试、调调试和大大规模生生产。精度高高。166
42、位数字字系统可可以达到到10 -5的的精度。特殊应应用。有有些应用用只有数数字系统统才能实实现，例例如信息息无失真真压缩、VV型滤波波器、线线性相位位滤波器器等等。集成方方便。DDSP系系统中的的数字部部件有高高度的规规范性，便便于大规规模集成成。 当然，数数字信号号处理在在高频信信号处理理上也存存在一定定的缺点点。DSSP系统统中的高高速时钟钟可能带带来高频频干扰和和电磁泄泄漏等问问题，而而且DSSP系统统消耗的的功率也也较大。此此外，DDSP技技术更新新的速度度快，数数学知识识要求多多，开发发和调试试工具还还不尽完完善。 3.3.DSPP芯片的的应用 3.3.1.DSPP的应用用领域 DS
43、P主主要应用用市场为为3C领领域，合合占整个个市场需需求的990%。数数字蜂窝窝电话是是DSPP最为重重要的应应用领域域之一。由由于DSSP具有有强大的的计算能能力，使使得移动动通信的的蜂窝电电话重新新崛起，并并创造了了一批诸诸如GSSM、CCDMAA等全数数字蜂窝窝电话网网。在MModeem器件件中，DDSP更更是成效效卓著，不不仅大幅幅度提高高了传输输速率，且且具有接接收动态态图像能能力。另外，可可编程多多媒体DDSP是是PC领领域的主主流产品品。以XXDSLL Moodemm为代表表的高速速通信技技术与MMPEGG图像技技术相结结合，使使得高品品位的音音频和视视频形式式的计算算机数据据有
44、可能能实现实实时交换换。目前前的硬盘盘空间相相当大，这这主要得得益于CCDSPP（可定定制DSSP）的的巨大作作用。预预计在今今后的PPC机中中，一个个DSPP即可完完成全部部所需的的多媒体体处理功功能。DDSP也也是消费费类电子子产品中中的关键键器件。由由于DSSP的广广泛应用用，数字字音响设设备的更更新换代代周期变变得非常常短暂。用用于图像像处理的的DSPP，一种种用于JJPEGG标准的的静态图图像数据据处理；另一种种用于动动态图像像数据处处理。3.3.2 DDSP的的市场规规模 从80年年代开始始起步的的DSPP市场，目目前正处处于高速速成长的的阶段。在在数字化化、个人人化和网网络化的的
45、推动下下，19997年年世界DDSP市市场营销销额超过过32亿亿美元，预预计未来来的年均均增长率率高达440%，按按照这一一增长速速度，至至20007年，世世界DSSP市场场营销额额将突破破5000 亿美美元。在全球DDSP产产品市场场中，TTI公司司独占鳌鳌头，占占世界市市场455%的份份额，其其次是朗朗讯（228%）、AADI（112%）、摩摩托罗拉拉（122%）、其其他公司司（3%）。 3.4 DSPP的发展展前景 3.4.1 DDSP的的技术展展望努力向向系统级级集成DDSP迈迈进。缩缩小DSSP 芯芯片尺寸寸始终是是DSPP的技术术发展方方向。当当前的DDSP多多数基于于RISSC（
46、精精简指令令集计算算）结构构，这种种结构的的优点是是尺寸小小、功耗耗低、性性能高。各各DSPP厂商纷纷纷采用用新工艺艺，改进进DSPP芯核，并并将几个个DSPP 芯核核、MPPU芯核核、专用用处理单单元、外外围电路路单元、存存储单元元统统集集成在一一个芯片片上，成成为DSSP系统统级集成成电路。这这样的集集成缩小小了整机机的体积积，缩短短了产品品上市的的时间，是是一个重重要的发发展趋势势。DSPP的内核核结构进进一步改改善。DDSP的的结构主主要是针针对应用用，并根根据应用用优化DDSP设设计以极极大改进进产品的的性能。多多通道结结构和单单指令多多重数据据（SIIMD）、超超长指令令字结构构（
47、VLLIM）、超超标量结结构、超超流水结结构、多多处理、多多线程及及可并行行扩展的的超级哈哈佛结构构(SHHARCC)在新新的高性性能处理理器中将将占据主主导地位位。可编程程DSPP是主导导产品。可可编程DDSP给给生产厂厂商提供供了很大大的灵活活性。生生产厂商商可在同同一个DDSP平平台上开开发出各各种不同同型号的的系列产产品，以以满足不不同用户户的需求求。同时时，可编编程DSSP也为为广大用用户提供供了易于于升级的的良好途途径。人人们已经经发现，许许多微控控制器能能做的事事情，使使用可编编程DSSP将做做得更好好更便宜宜。追求更更高的运运算速度度和进一一步降低低功耗和和几何尺尺寸。由由于电
48、子子设备的的个人化化和客户户化趋势势，DSSP必须须追求更更高更快快的运算算速度，才才能跟上上电子设设备的更更新步伐伐。同时时由于DDSP的的应用范范围已扩扩大到人人们工作作生活的的各个领领域，特特别是便便携式手手持产品品对于低低功耗和和尺寸的的要求很很高，所所以DSSP有待待于进一一步降低低功耗。按按照CMMOS的的发展趋趋势，依依靠新工工艺改进进芯片结结构，DDSP运运算速度度的提高高和功耗耗尺寸的的降低是是完全可可能的。定点DDSP是是主流。虽虽然浮点点DSPP的运算算精度更更高，动动态范围围更大，但但定点DDSP器器件的成成本较低低，对存存储器的的要求也也较低，而而且耗电电较省。因因此，定定点运算算的可编编程DSSP器件件仍是市市场上的的主流产产品。据据统计，目目前销售售的DSSP器件件中的880%以以上属于于16位位定点可可编程DDSP器器件，预预计今后后的比重重将逐渐渐增大。与可编编程器件件结合。DDSP的的许多新新应用需需要比传传统DSSP处理理器更加加强大的的数字信信号处理理能力，设设计者