DSP在医学领域中的应用.docVIP

摘 要：DSP（digital signal processor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号，再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。 关键字：DSP，医学领域，应用 引言 随着半导体集成电路的飞速发展,高速实时数字信号处理技术的要求和数字信号处理应用领域的不断延伸,在80 年代初至今的十几年中,DSP 芯片取得了划时代的发展。从运算速度看,MAC(乘法并累加) 时间已从80 年代的400 ns 降低到40 ns 以下,数据处理能力提高了几十倍。MIPS(每秒执行百万条指令) 从80 年代初的5MIPS 增加到现在的40 MIPS 以上。DSP 芯片内部关键部件乘法器从80 年代初的占模片区的40 %左右下降到小于5 % 片内RAM 增加了一个数量级以上。从制造工艺看,80 年代初采用4μm 的NMOS 工艺而现在则采用亚微米CMOS 工艺,DSP 芯片的引脚数目从80 年代初最多64 个增加到现在的200 个以上,引脚数量的增多使得芯片应用的灵活性增加,使外部存储器的扩展和各个处理器间的通信更为方便。和早期的DSP 芯片相比,现在的DSP 芯片有浮点和定点两种数据格式,浮点DSP 芯片能进行浮点运算,使运算精度极大提高。DSP 芯片的成本、体积、工作电压、重量和功耗较早期的DSP 芯片有了很大程度的下降。在DSP 开发系统方面,软件和硬件开发工具不断完善。目前某些芯片具有相应的集成开发环境,它支持断点的设置和程序存储器、数据存储器和DMA 的访问及程序的单部运行和跟踪等,并可以采用高级语言编程,有些厂家和一些软件开发商为DSP 应用软件的开发准备了通用的函数库及各种算法子程序和各种接口程序,这使得应用软件开发更为方便,开发时间大大缩短,因而提高了产品开发的效率。 随着DSP芯片性能的不断改善,用DSP芯片构造数字信号处理系统作信号的实时处理已成为当今和未来数字信号处理技术发展的一个热点。随着各个DSP 芯片生产厂家研制的投入,DSP 芯片的生产技术不断更新,产量增大,成本和售价大幅度下降,这使得DSP 芯片应用的范围不断扩大,现在DSP 芯片的应用遍及电子学及与其相关的各个领域。 如同其它数字图像处理一样,DSP 芯片已在医学图像处理,医学图像重构等领域,如CT、核磁成象技术等方面得到了广泛的应用,已取得了令人满意的效果。在助听,电子耳涡等方面也取得了相当的进展。国内、外也有关于脑电、心电、心音和肌电信号处理方面基于DSP芯片系统的报道。不但传统的CT成像、超声波扫描继续要求强大的数字信号处理能力，很多便携式的家用医疗设备要求在保证低功耗的前提下，提供高处理性能。随着中国老龄化社会的到来，以医院为中心的传统医疗模式将不堪重负。因此，需要以家庭为中心提供医疗保健服务，监控、急救、保健等便携式医疗设备的市场前景极为可观。 结论 以DSP 芯片为核心构造的数字信号处理系统,可集数据采集、传输、存储和高速实时处理为一体,能充分体现数字信号处理系统的优越性,能很好地满足医学领域设备测量精度、可靠性、信道带宽、功耗、工作电压和重量等方面的要求。目前,DSP 芯片正在向高性能、高集成化及低成本的方向发展,各种各类通用及专用的新型DSP 芯片在不断推出,应用技术和开发手段在不断完善。这样为实时数字信号处理的应用———尤其是在医学领域中的应用提供了更为广阔的空间。我们有理由相信,DSP 芯片进一步的发展和应用将会对医疗信号处理领域产生深远的影响。 参考文献 [1]刘松强. 数字信号处理系统及其应用 . 北京:清华大学出版社,1996 [2]张辉，胡广书．DSP的特点、发展趋势与应用．电子产品世界．2004 [3]张兴华,汤黎明．TMS320C6000系列数字信号处理器在医学中的应用．医疗设备信息．2001 [4]宋士银，吴晓莹．浅谈数字信号处理器 DSP系统构成及其应用．山东省农业干部管理学院学报．2005