MATLAB基于DSP的数据采集程序设计(2)
1.1 DSP研究背景
1.1.1 DSP的发展
数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以的到符合人们需要的信号形式。
数字型号处理是围绕着数字信号处理理论、实现和应用等几个方面发展起来的。数字信号处理在理论上的发展推动了数字信号处理应用的发展。反过来，数字信号处理的应用又促进了数字信号处理理论的提高。而数字信号处理的实现则是理论和应用之间的桥梁。
数字信号处理是以众多的学科为理论基础的，它涉及的范围及其的广泛。例如，在数学领域，微积分、概率统计、随机过程、数值分析等都是数字信号处理的基本工具，与网络理论、信号与系统、控制论、通信理论、故障诊断等也密切相关。一些新兴的学科，如人工智能、模式识别、神经网络等，都与数字信号处理密不可分。可以说，数字信号处理是把许多经典的理论体系作为自己的理论基础，同时又使自己成为一系列新兴学科的理论基础[1]。
虽然数字信号处理的理论发展迅速，但在20世纪80年代以前，由于实现方法的限制，数字信号处理的理论还得不到广泛的应用。直到20世纪80年代初世界上第一片单片机可编程DSP芯片的诞生，才将理论研究的结果广泛地应用到低成本的实际系统中，并且推动了新理论和应用领域的发展。可以毫不夸张地说，DSP芯片的诞生及发展对二十多年来通信、计算机、控制等领域的发展起到了十分重要的作用。
数字信号处理器（DSP）芯片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，其处理速度比最快的CPU还快10～50倍。在当今的数字化时代背景下，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。业内人士预言，DSP将是未来集成电路中发展最快的电子产品，并成为电子产品更新换代的决定因素，它将彻底改变人们的工作、学习和生活方式。
DSP发展历程大致分为三个阶段：20世纪70年代理论先行，80年代产品普及，90年代突飞猛进。在DSP出现之前数字信号处理只能依靠MPU来完成。直到70年代，有人才提出了DSP的理论和算法基础。随着大规模集成电路技术的发展，1982年世界上诞生首枚DSP芯片。这种DSP器件采用微米工艺NMOS技术制作，虽然功耗和尺寸稍大，但运算速度却比MPU快了几十倍，尤其是在语音合成和编码解码器中得到了广泛应用。DSP芯片的问世是个里程碑，它标志着DSP应用系统由大型系统向小型系统迈进了一步。至80年代中期，随着CMOS技术提高，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[2]。
经过20多年的发展，DSP产品的应用已经扩大到人们生活、学习和工作的各个方面，并将逐渐成为电子产品更新换代的决定因素。目前，对DSP爆炸性需求的时代已经来临，DSP前景十分可观。主要体现在如下几个方面：
（1）在生产工艺上，采用1μm以下的COMS制造工艺和砷化镓集成电路制造技术，是集成度更高，功耗更低，从而使高频、高速的DSP处理器得到更大的发展。
（2）研制高速、高性能DSP器件将以RISC（精简指令系统计算机）结构和Transporter（单片并行计算机）基本结构为主导，以完成并行处理系统操作。脉冲阵列和数据流阵列也将成为并行处理器的主要体系结构。
（3）由于具备设计、测试简单，易模块化，易于实现流水线操作和多处理器结构，专用单片机DSP芯片将有较大的发展。
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