DSP芯片行业概述：己成为通信、计算机、消费类电子产品等领域的基础器件

• 袁静美 2023年9月14日 来源：中研网 1141 73
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DSP芯片行业概述

一、定义

DSP即数字信号处理技术，DSP芯片即指能够实现数字信号处理技术的芯片。DSP芯片是一种快速强大的微处理器，独特之处在于它能即时处理资料。DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。在当今的数字化时代背景下，DSP己成为通信、计算机、消费类电子产品等领域的基础器件。

DSP芯片的诞生是时代所需。20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。在DSP芯片出现之前数字信号处理只能依靠微处理器来完成。但由于微处理器较低的处理速度不快，根本就无法满足越来越大的信息量的高速实时要求。因此应用更快更高效的信号处理方式成了日渐迫切的社会需求。

上世纪70年代，DSP芯片的理论和算法基础已成熟。但那时的DSP仅仅停留在教科书上，即使是研制出来的DSP系统也是由分立元件组成的，其应用领域仅局限于军事、航空航天部门。

1978年，AMI公司发布世界上第一个单片DSP芯片S2811，但没有现代DSP芯片所必须有的硬件乘法器;

1979年，美国Intel公司发布的商用可编程器件2920是DSP芯片的一个主要里程碑，但其依然没有硬件乘法器;

1980年，日本NEC公司推出的MPD7720是第一个具有硬件乘法器的商用DSP芯片，从而被认为是第一块单片DSP器件。

1982年世界上诞生了第一代DSP芯片TMS32010及其系列产品。这种DSP器件采用微米工艺NMOS技术制作，虽功耗和尺寸稍大，但运算速度却比微处理器快了几十倍。DSP芯片的问世是个里程碑，它标志着DSP应用系统由大型系统向小型化迈进了一大步。至80年代中期，随着CMOS工艺的DSP芯片应运而生，其存储容量和运算速度都得到成倍提高，成为语音处理、图像硬件处理技术的基础。

80年代后期，第三代DSP芯片问世。运算速度进一步提高，其应用范围逐步扩大到通信、计算机领域;

90年代DSP发展最快，相继出现了第四代和第五代DSP芯片。第五代与第四代相比系统集成度更高，将DSP芯核及外围元件综合集成在单一芯片上。

进入21世纪后，第六代DSP芯片横空出世。第六代芯片在性能上全面碾压第五代芯片，同时基于商业目的的不同发展出了诸多个性化的分支，并开始逐渐拓展新的领域。

二、分类

DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种具有特殊结构的微处理器。DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可以用来快速地实现各种数字信号处理算法。

DSP的芯片可以按照以下的三种方式进行分类。

1.按基础特性分

这是根据DSP芯片的工作时钟和指令类型来分类的。如果DSP芯片在某时钟频率范围内的任何频率上能正常工作，除计算速度有变化外，没有性能的下降，这类DSP芯片一般称之为静态DSP芯片。

如果有两种或两种以上的DSP芯片，它们的指令集和相应的机器代码机管脚结构相互兼容，则这类DSP芯片称之为一致性的DSP芯片。

2.按数据格式分

这是根据DSP芯片工作的数据格式来分类的。数据以定点格式工作的DSP芯片称之为定点DSP芯片。以浮点格式工作的称为DSP芯片。不同的浮点DSP芯片所采用的浮点格式不完全一样，有的DSP芯片采用自定义的浮点格式，有的DSP芯片则采用IEEE的标准浮点格式。

3.按用途分

按照DSP芯片的用途来分，可分为通用型DSP芯片和专用型的DSP芯片。通用型DSP芯片适合普通的DSP应用，如TI公司的一系列DSP芯片。专用型DSP芯片是为特定的DSP运算而设计，更适合特殊的运算，如数字滤波，卷积和FFT等。

三、产业链与价值挖掘

DSP芯片强调数字信号处理的实时性。DSP作为数字信号处理器将模拟信号转换成数字信号，用于专用处理器的高速实时处理。它具有高速，灵活，可编程，低功耗的界面功能，在图形图像处理，语音处理，信号处理等通信领域起到越来越重要的作用。

DSP芯片下游应用：

应用DSP的领域较多，未来新应用领域有望层出不穷。根据美国的权威资讯公司统计，目前DSP芯片在市场上应用最多的是通信领域，占56.1%;其次是计算机领域，占21.16%;消费电子和自动控制占10.69%;军事/航空占4.59%;仪器仪表占3.5%;工业控制占3.31%;办公自动化占0.65%。

1)DSP芯片在多媒体通信领域的应用。

媒体数据传输产生的信息量是巨大的，多媒体网络终端在整个过程中需要对获取的信息量进行快速分析和处理，因此DSP被运用在语音编码，图像压缩和减少语音通信上。如今DSP对于语音解码计算产生实时效果，设计协议要求已经成为最基本的一条国际标准。

2)DSP芯片在工业控制领域的应用。

在工业控制领域，工业机器人被广泛应用，对机器人控制系统的性能要求也越来越高。机器人控制系统重中之重就是实时性，在完成一个动作的同时会产生较多的数据和计算处理，这里可以采用高性能的DSP。DSP通过应用到机器人的控制系统后，充分利用自身的实时计算速度特性，使得机器人系统可以快速处理问题，随着不断提高DSP数字信号芯片速度，在系统中容易构成并行处理网络，大大提高控制系统的性能，使得机器人系统得到更为广泛的发展。

3)DSP芯片在仪器仪表领域的应用。

DSP丰富的片内资源可以大大简化仪器仪表的硬件电仪路，实现仪器仪表的SOC设计。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。例如TI公司的TMS320F2810具有高效的32位CPU内核，12位A/D转换器，丰富的片上存储器和灵活的指挥系统，为高精密仪器搭建了广阔的平台。高精密仪器现在已经发展成为DSP的一个重要应用，正处于快速传播时期，将推动产业的技术创新。

3)DSP芯片在汽车安全与无人驾驶领域的应用。

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。

4)DSP芯片在军事领域的应用。

DSP的功耗低、体积小、实时性反应速度都是武器装备中特别需要的。如机载空空导弹，在有限的体积内装有红外探测仪和相应的DSP信号处理器等部分，完成目标的自动锁定与跟踪。先进战斗机上装备的目视瞄准器和步兵个人携带的头盔式微光仪，需用DSP技术完成图像的滤波与增强，智能化目标搜索捕获。DSP技术还用于自动火炮控制、巡航导弹、预警飞机、相控阵天线等雷达数字信号处理中。

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