DSP的应用及发展趋势.pdfVIP

DSP 的应用及发展趋势 一、引言 DSP 即为数字信号处理器(DigitalSignalProcessing)，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。它的工作原理是将现实世界的模拟信号转换成数字 信号，再用数学方法处理此信号，得到相应的结果。自从数字信号处理器(DigitalSignal Processor)问世以来，由于它具有高速、灵活、可编程、低功耗和便于接口等特点，已在图 形、图像处理，语音、语言处理，通用信号处理，测量分析，通信等领域发挥越来越重要的 作用。随着成本的降低，控制界已对此产生浓厚兴趣，已在不少场合得到成功应用。DSP 数字信号处理器DSP芯片采用了数据总线和程序总线分离的哈佛结构及改进的哈佛结构， 较传统处理器的冯 诺依曼结构具有更高的指令执行速度。其处理速度比最快的? CPU快 10-50倍。在当今数字化时代背景下，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 。“ ” 二、DSP技术在各领域的应用 1DSP在电力系统自动化中日益渗透 1.1DSP技术在电力系统模拟量采集和测量中的应用 计算机进入电力系统调度后，引入了EMS／DMS／SCADA的概念，而电力系统数据采 集和测量是SCADA的基础部分。传统的模拟量的采集和获得，通过变送器将一次PT和CT的 电气量变为直流量，再进行A/D转换送给计算机。应用了交流采样技术以后，经过二次PT、 CT的变换后，直接对每周波的多点采样值采用DSP处理算法进行计算，得到电压和电流的 有效值和相角，免去了变送器环节。这不仅使得分散布置的分布式RTU很快地发展起来，而 且还为变电站自动化提供了功能综合优化的手段。 1.2DSP在继电保护中的应用 到目前为止，应用于我国电力系统的微机保护产品采用的CPU大多为单片机，由于受硬 件资源及计算功能的限制，其采样能力及采样速度很难令人满意。因此，对非正常运行条件 下的系统参数测量，在速度和精度上无法满足要求，一些复杂原理和算法的实现，基于常规 CPU的保护产品也都难以胜任。基于DSP的数据采集和处理系统由于其强大的数学运算能力 和特殊设计，都使得它在继电保护方面的实现上得心应手。目前推出的新一代保护大都采用 DSP+MCU的结构，将DSP的数字处理能力和MCU的丰富资源有机的结合起来，做到既快速 实时并且功能强大。 1.3DSP在变电站自动化的应用 变电站自动化元件较多，模拟量、开关量比较多而且比较分散，要求的实时性也较高， DSP能快速采集、精确处理各种信息，尤其在并行处理上可实现多机多任务操 ，使用十分 灵活、方便，片内诸多的接口为通讯及人机接口提供了容易的扩展，由于接口的多样化，使 励磁、调速器及继电保护的挂网监控更容易。由于DSP集成化程度高，硬件设计方便，使设 计起来更容易，而且增加了产品的可靠性，DSP在冗余设计上更容易，为水电站实现无人值 班、少人值守的发展方向，提供了可靠的新技术。 2DSP 已成为数字通讯技术领域的核心 2.1DSP在多媒体通信中的应用 多媒体包括文字、语言、图像、图形和数据等媒体。多媒体信息中绝大部分是视频数据 和音频数据，而数字化的音、视频数据的数据量是非常庞大的，只有采用先进的压缩编码算 法其进行压缩，节省存储空间，提高通信线路的传输效率，才能使高速的多媒体通信系统成 为可能。多媒体通信要求多媒体网络终端应能快速处理信息，并具有较强的交互性。因此， DSP在语音编码、图象压缩与还原的语音通信中得到了成功的应用。如今的DSP基本能实时 实现大部分已形成国际标准的语音编解码算法与协议。移动通信中的语音压缩和调制解调器 也大量采用DSP。现代DSP完全有能力实现中、低速的移频键控、相移键控的调制与解调以 及正交调幅调制与解调等。 2.2DSP在软件无线电的应用 软件无线电是一种新的无线通信技术，是基于同一硬件平台上、安装不同的软件来灵活 实现多通信功能多频段的无线电台，它可进一步扩展至有线领域。随着DSP技术的发展和应 用的成熟，特别是低功耗DSP芯片的出现，使软件无线电的应用研究成为热点．软件无线电 具有系统结构通用、功能实现软件化和互操作性好等一系列优点。其体系结构由电源、天线、 多带射频转换器和A/D/A变换器与DSP组成。信号的数字化是实现软件无线电的先决条件。 关键