DSP在高速数据处理的嵌入式系统研究与应用(2)

会使用ＲＩＳＣ架构的微处理器来做简单且快速的指令动作；而个人电脑或者是上网机等讲求多用途的功能性产品，就比较偏重于使用ＣＩＳＣ架构的微处理器；ＤＳＰ微处理器的主要应用于移动电话、语音识别或者是多媒体播放系统上。目前，ＲＩＳＣ、ＣＩＳＣ和ＤＳＰ架构的微处理器在嵌入式系统的市场上各自拥有自己一片天地，厂商可以依照各种不同的应用规格与产品价格，来选择合适的微处理器作为嵌入式系统的控制核心。

ＤＳＰ技术及发展（实时系统——硬实时系统和软实时系统） 信号处理（ｓｉＩｌｇａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）的本质是信息处理和提取，将信息通过模拟、数字或光学方法从这种噪声、干扰的环境中提取出来，并变换为一种便于人或机器所使用的形式。通常待测信号大多数是模拟信号，数字信号处理技术先将模拟信号数字化后（包括时域的离散化和幅值的量化处理），再进行数字处理，最后还原成为模拟信号。相对于传统的模拟处理技术，数字信号的突出优点是精度高、灵活性强、可靠性高、易于大规模集成等。 ＤＳＰ的发展日新月异，今后主要有以下几个发展方向： （１）系统级集成ＤＳＰ 缩小ＤＳＰ芯片尺寸始终是ＤＳＰ的技术发展方向。改进ＤＳＰ内核，并将几个ＤＳＰ内核、ＭＰＵ内核、专用处理单元、外围电路单元纷纷集成在一个芯片上，成为ＤＳＰ系统集成电路。 （２）可编程ＤＳＰ 采用可编程ＤＳＰ，设计简单，易于修改，性价比高。 （３）追求更高运算速度 Ｈ）定点ＤＳＰ是主流 从理论上讲，虽然浮点ＤＳＰ的动态范围比定点ＤＳＰ大，而且更合适于各个类型的ＤＳＰ应用场合，但定点运算的ＤＳＰ器件的成本较低，对存储器的要求也较低，而且耗电较省。因此，定点运算的可编程ＤＳＰ器件仍然是市场上的主流 （５）与可编程器件结合 将来的许多新应用需要比传统ＤＳＰ处理器更加强大的数字信号处理能力。设计者将会借助ＰＬＤ和ＦＰＧＡ来满足日益提高的信号处理需求。 ５ 西安建筑科技大学硕士学位论文 当前信息、控制的很多领域都涌现出“实时系统”（Ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ Ｓｙｓｔｅｍ），其特点在于系统的输入、处理和输出等各个阶段都具有绝对的时间限制，若超过所限定的时间，系统将被认定为不起作用而失败。因此处理单元的速度比需要足够快，以满足操作的实时性限制。如电话网上的一个用于回音消除的语音信号处理系统，处理数据的吞吐率必须要跟得上语音信号的输入输出速率，否则无法工作。

实时系统又分为硬实时系统和软实时系统。 硬实时系统（Ｈａｒｄ Ｒｅａｌ—ｌｉｍｅ Ｓｙｓｔｅｍ）是必须满足其灵活性接近零死线要求的实时系统。死线要求必须满足，否则就会发生灾难，死线之后得到的结果是零级无用，或是高度贬值，因为在系统产生响应之前，时间从丢失的死线进一步流失。 软实时系统（Ｓｏｆｔ Ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ Ｓｙｓｔｅｍ）是必须满足死线要求的，但他有一定的灵活性的实时系统。死线可包含可变的容忍等级，平均的时间死线，甚至是带有不同程度的可接收性的时间响应的统计分布。在软实时系统中，死线的丢失不会导致系统失败，但是，根据应用的性质，代价会随着延迟时间成比例的增加。１．３本课题研究的意义和内容 本课题是以铁路自动化应用为背景，在国外先进技术和设备的基础上，将基于ＤＳＰ的嵌入式实时系统的应用为思路，开发和实现出一套能解决实际问题的高速实时嵌入式系统，以适应中国铁路的需要。所以，本论文属于应用基础性研究，既涉及了ＤＳＰ的硬件设计，又有软件编程方面的内容，在探讨ＤＳＰ与周边器件接口相关技术的同时，对ＤＳＰ在大数据量实时处理方面的应用亦进行了一定深度的研究。从而掌握了算法移植的一般流程，为能够在高速ＤＳＰ硬件平台设计及系统应用开发方面跟踪国内外先进技术，进而达到国内领先水平奠定基础。

开发工作主要涉及以下几个方面： （１）系统。给出系统中各个处理单元之间的高速数据传输方案，并予以实现。 （２）硬件。系统核心解码板控制电路硬件电路设计。采用高性能的ＴＩＴＭｓ３２０Ｖｃ５４０９Ａ ＤＳＰ和ＭＡＸ７０００Ｓ系列的ＣＰＬＤ。并使用串口扩展芯片１６Ｃ５５４提供串口扩展功能，实现了系统中数据的传输和大数据量硬实时系统的功能。 （３）软件。对ＤＳＰ系统进行编程。 （４）算法。实现对数据的Ｃ