DSP 又称数字信号处理器。数字信号处理是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术，它与模拟信号处理共同构成信号处理的子集。数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波，因此在进行数字信号处理之前需要将信号从模拟域转换到数字域，这通常通过模数转换器实现；而数字信号处理的输出也经常需要变换回模拟域，这通过数模转换器实现。

图 1　数字信号处理系统的基本组成

一、数字信号处理与数字信号处理器的区别和联系

数字信号处理（Digital Signal Processing，DSP）与数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）的缩写都是 DSP，两者容易混淆。数字信号处理是“将信号以数字方式表示并处理的理论和技术”，侧重理论方面，包括采样定理、Z 变换、线性时不变理论、滤波器及其设计方法（包括 FIR 与 IIR）、频谱分析（DFT、FFT）等内容；更高级的内容还包括自适应滤波、功率谱估计、多速率信号处理、小波变换等。按照这一定义，凡是以数字方式处理信号的理论都属于数字信号处理的范畴。

数字信号处理器则侧重具体的实现技术，是一类专门用于实现数字信号处理算法的半导体器件。这类器件主要针对数字信号处理的典型算法（如 FIR 滤波、FFT 等）专门优化了内核硬件结构：例如在寻址方式上提供圆周寻址以更有效地实现 FIR 滤波，针对 FFT 算法中的位反转运算提供专门的指令等。这些有别于通用处理器的设计，使数字信号处理器非常适合数字信号处理算法应用较多的场合，如通信、语音、视频、雷达等领域。

两者的联系十分明显：数字信号处理提供理论支持，数字信号处理器在理论的指导下实现具体算法的功能。针对某个特定应用，如果没有成熟的算法，即使 DSP 硬件电路搭建得再好、编程语言再熟悉，终究无法解决问题；反过来，如果算法成熟，但没有设计优良的硬件电路和完善的软件代码，同样难以解决问题。在这个意义上，两者相互依存，解决实际问题缺一不可。

两者的区别也很明显：数字信号处理更偏重理论的分析和推导，常用的工具是数学语言；数字信号处理器更偏重实践，常用的工具是硬件设计的辅助软件和专门的编程环境与语言。数字信号处理更本质，具有更大的普遍性，其基础理论（滤波器设计与频谱分析）具有长久的生命力；而数字信号处理器则具有易变性，随着半导体技术不断发展，新的芯片层出不穷。此外，数字信号处理器只是实现数字信号处理的一类芯片，其他类型的芯片（例如 FPGA）同样可以实现数字信号处理算法，功能甚至可能更强大，这也体现了数字信号处理的普遍性。

二、DSP 芯片的特点

DSP 芯片是一种具有特殊结构的微处理器，其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，并提供特殊的指令，可以用来快速地实现各种数字信号处理算法。

图 2　DSP 芯片

TMS320x24x 系列数字信号处理器是 TI 公司推出的一种面向数字马达控制、嵌入式控制系统和数字控制系统开发的新型可编程 DSP 芯片。LF2407 是 x240x 系列中性能最强、片上设施最完备的一个型号，被广泛用于代码开发、系统仿真及实际系统中，其主要特点包括：

（1）采用高性能静态 CMOS 技术，供电电压降为 3.3 V，减小了控制器的功耗；30 MIPS 的执行速度使指令周期缩短到 33 ns（30 MHz），提高了控制器的实时控制能力。

（2）两个事件管理器模块 EVA 和 EVB，每个包括两个 16 位通用定时器和 8 个 16 位的脉宽调制（PWM）通道，适用于控制交流感应电机、无刷直流电机、步进电机和逆变器等。

（3）10 位 A/D 转换器最小转换时间为 500 ns，可选择由两个事件管理器触发两个 8 通道输入的 A/D 转换器，或一个 16 通道输入的 A/D 转换器。

三、DSP 芯片的分类

基于 DSP 芯片构成的控制系统事实上是一个单片系统：整个控制所需的各种功能都可由 DSP 芯片来实现，因此可以减小目标系统的体积、减少外部元件的个数、增加系统的可靠性。对于性能和精度要求高、实时性强、体积小的场合，基于 DSP 芯片构成控制系统具有很高的性能价格比。DSP 芯片可按下列三种方式进行分类：

（1）按基础特性分。如果在某时钟频率范围内的任何时钟频率上 DSP 芯片都能正常工作，这类芯片一般称为静态 DSP 芯片；如果有两种或两种以上的 DSP 芯片，它们的指令集、相应的机器代码及管脚结构相互兼容，则这类芯片称为一致性 DSP 芯片。

（2）按数据格式分。数据以定点格式工作的 DSP 芯片称为定点 DSP 芯片；不同浮点 DSP 芯片所采用的浮点格式不完全一样，有的采用自定义的浮点格式，有的则采用 IEEE 标准浮点格式。

（3）按用途分。可分为通用型 DSP 芯片和专用型 DSP 芯片。

四、DSP 芯片的应用

自 DSP 芯片诞生以来，它得到了飞速的发展：一方面得益于集成电路的发展，另一方面也得益于巨大的市场。在短短的十多年时间里，DSP 芯片已经在信号处理、通信、雷达等许多领域得到广泛应用，主要包括：

（1）信号处理——数字滤波、自适应滤波、快速傅里叶变换、相关运算、频谱分析、卷积等；
（2）通信——调制解调器、自适应均衡、数据加密、数据压缩、回波抵消、多路复用、传真、扩频通信、纠错编码、波形产生等；
（3）语音——语音编码、语音合成、语音识别、语音增强、说话人辨认、说话人确认、语音邮件、语音储存等；
（4）图像／图形——二维和三维图形处理、图像压缩与传输、图像增强、动画、机器人视觉等；
（5）军事——保密通信、雷达处理、声纳处理、导航等；
（6）仪器仪表——频谱分析、函数发生、锁相环、地震处理等；
（7）自动控制——引擎控制、深空探测、自动驾驶、机器人控制、磁盘控制等；
（8）医疗——助听、超声设备、诊断工具、病人监护等。