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标  题: DSP技术促进现代电子产业发展
发信站: 紫 丁 香 (Thu Jan 20 22:29:01 2000), 转信

【专题报道】

DSP技术促进现代电子产业发展
■ 上海交通大学电子工程系 陈健

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DSP：数字化时代的骄子
---- 在即将告别20世纪、步入21世纪的世纪之交的时刻，让我们首先回顾一下
国际上电子工业最近30年来发展的历程：70年代的电子工业以消费电子为主，
代表性的产品是录像机、摄像机、彩电，主要的生产厂商是日本的Sony、JVC、
荷兰的Philips等家电厂商，依靠的是大规模生产和优秀的质量。80年代是计算
机时代，代表性的产品是PC机、硬盘驱动器、打印机，主要生产厂商是美国的
Intel、IBM、Microsoft、Compaq等公司。90年代起是信息时代，代表性的产品
是个人通信网、网络接入设备、数字化消费类电子产品，主要生产厂商目前尚难
确定，处于战国七雄争霸时代，主要获胜的战略之一是以DSP为核心的技术及其
创新产品。
创新产品。
---- DSP可以代表数字信号处理技术，也可以代表数字信号处理器，其实两者
是不可分割的，前者是理论上的技术，要通过后者变成实际产品。两者结合起
来就成为解决某一实际问题和实现某一方案的手段——数字信号处理解决方案（DSPS）。

---- DSPS正在改变我们生活方式的各个方面，例如人们之间的联系方式正由
电话转向个人通信方式。人类从电话发明到5千万电话用户数花了70年时间，
模拟蜂窝电话达到5千万用户花了14年，而数字蜂窝电话（GSM是其中之一）
只花了5年就达到相同的用户数。

---- 再如我们的娱乐方式，VCD、DVD正替代VHS录像机，数字电视机开始替代
模拟的NTSC或PAL制电视机。家庭影院主要由数字化A/V设备组成，DSP不仅给
你环绕声，还为你虚拟各种现场效果。

---- DSP日益进入人们的生活，所以DSP芯片的年增长率超过50%，在最近几年
整个半导体产量下降的情况下，唯有DSP芯片保持高速增长的势头。

---- DSP的发展面临的挑战是CPU速度的急速增快和价格的持续下降，使DSP制造商
面临两种选择，一种是加快DSP的发展，另一种是退出竞争。看来主要的DSP制造商
都选择了第一种路线，尤其是占全球DSP销售份额45%的美国TI公司在对公司的产品
进行结构性调整的基础上，以多元化投资转到单一化投资，确立以DSPS为主要发展
的产品，即集所有技术、所有产品于DSP。


---- TI公司在原来已被人们熟知的TMS320C1X、TMS320C25、TMS320C3X/4X、TMS320C5X、
TMS320C8X的基础上发展了三种新的DSP系列，它们是：TMS320C2000、TMS320C5000、
TMS320C6000系列，成为当前和未来相当长时期内TI DSP的主流产品，前面提到的
那些老型号产品均将被这三种新系列产品替代。从今年开始，’C1X、’C25、C5X、
C8X的价格每年都会上调，今年提升了10%。而’C2000、’C5000和’C6000三种新
系列芯片的价格会逐年作较大幅度的下调，因此无论从价格还是技术支持或是从
产品开发的连续性出发，建议大家尽量采用新的DSP系列，在进行教学、培训时
也应介绍这三种新的系列。

三种新型TMS320 DSP系列的特点
---- 1.TMS320C2000——作控制用的最佳DSP，可以替代老的’C1X和’C2X。现在
有趋势集中在以下两个方向上：
---- （1）’C20X 16位定点DSP，速度为20MIPS，主要用途是电话、数字相机、
售货机等，其中：’F206带有闪速存储器，售价从5～17美元。

---- （2）’C24X 16位定点DSP，速度为20MIPS，用作数字马达控制、工业自动化、
电力转换系统、空调等，售价从4～18美元。

---- 2.TMS320C5000——低功耗高性能DSP，16位定点，速度40～200MIPS。主要用途
是有线和无线通信、IP、便携式信息系统、寻呼机、助听器等。价格5～75美元。
图1是’C5000系列的发展图。


---- 目前’C5000系列中又有三种新成员，一种是’C5402，这是廉价型的DSP，目标
价格是每片5美元（50K批量），速度保持100MIPS，片内存储空间稍小一些，RAM为16K、
ROM为4K。主要应用对象是无线Modem、新一代PDA、网络电话和其它电话系统以及
消费类电子产品。

---- 第二种是’C5420，它拥有两个DSP核，速度达到200MIPS，200K片内RAM，功耗
0.32mA/MIPS，200MIPS全速工作时不超过120mW，为业内功耗最低的DSP。’C5420是
当今集成度最高的定点DSP，适合于做多通道基站、服务器、Modem和电话系统等要
求高性能、低功耗、小尺寸的场合。

---- 第三种是’C5416，它是TI公司0.15μm器件中的第一款，速度为160MIPS，有三个
多通道缓冲串行口（McBSPs），能够直接与T1或E1线路联接，不需要外部逻辑电路，
有128K片内RAM。应用对象是VoIP、通信服务器、PBX（专用小交换机）和计算机电话
系统等。

---- 3.TMS320C6000——这是TI公司1997年2月推向市场的高性能DSP，综合了目前DSP
的所有优点，具有最佳的性价比和低功耗。’C6000系列中又分成定点和浮点两类。

---- （1）’C62XX 16位定点DSP，速度为1200～2000MIPS，用于无线基站、
ADSL Modem、网络系统、中心局交换机、数字音频广播设备等，价格为21～224美元。

---- （2）’C67XX 32位浮点DSP，速度为1Gflops，用于基站数字波束形成、医学
图像处理、语音识别、3-D图形等，价格109～233美元。

---- 图2是’C6000系列的发展图。从图中可看出，’C6000在向两个方向发展，一
是追求更高的性能，二是在保持高性能的同时向廉价型发展。前者如定点’C6202
可以达到2000MIPS的速度，后者如定点’C6211只有25美元、浮点的’C6711仅售20美元。

---- 在老的TI DSP系列中，浮点’C30还是TI公司主推的产品，因此它的售价不像
其它老系列每年都要提升。TI公司还在对这个型号作性能改进和制造廉价型，如新
近推出的’C33采用0.18μm制造工艺，有1M RAM，速度为120Mflops，为老产品的
两倍，而价格仅5美元。速度更高的150Mflops为8美元。’C33与其它’C3X器件
代码兼容，所以用户可以保护其软件环境，在他们换用新器件时还可以减少开发时间。

DSP为电子业创造新的机遇
---- 上面所介绍的TI公司的新一代DSP已经替代80年代和90年代初的老一代产品，
在电子信息产业方面获得了广泛的应用。’C2000系列已用于数字马达控制、数字
照相机、PC照相机；’C5000系列用于蜂窝网手机、程控交换；’C6000系列用于
基站、ADSL、V.90 56K Modem。
---- 有数百家直接依靠TI的DSP而成立的公司，称为TI的第三方（Their Party），
它们有做DSP开发工具的，有从事DSP硬件平台开发的，有从事DSP应用软件开发的。
这些公司基本上是80年代末，90年代初才创建的，开始时往往只有几个人，经过5年、
10年现在均发展到具有相当规模。如D2 Technologies、DSP Research、DSP Tools、
Dialogic、GD DSP、HotHaus、Micro LAB Systems、PenTek、Seed、Spectrum Digital、
Dialogic、GD DSP、HotHaus、Micro LAB Systems、PenTek、Seed、Spectrum Digital、
Spectrum Signal Processing、White Mountain DSP等公司，在DSP开发工具、
应用软件、DSP平台方面都很有成就。

---- 相对国外DSP的应用开发和第三方公司的情况，我国国内差距相当大，知道使用
DSP的单位不多，这些单位中大多数还在使用’C25，’C5X。DSP工具开发已经起步，
但也只有闻亭和合众达两家，而专门从事DSP硬件平台和应用软件开发的单位和公司
还没有，“第三方”在中国基本上是空白。

---- 上海交通大学在1997年初与TI公司联合成立了DSP技术中心，除在本科生和研究生
中进行新一代DSP的教学外，还尽一切努力开展DSP的应用研究，研究的目标完全放在
新产品的开发方面。我们（指上海交大，以下皆同）组成了一支包括教师、研究生在
内的三十余人的DSP应用R&D队伍，配备有TI公司提供的最新DSP开发工具和齐全的资料，
并获得上海市科委的支持，设立了上海数字技术中心。目前我们已经和正在进行研究
和开发的项目主要分成以下三类：

---- 1. 语音编码及其相关产品 在所有的通信系统中，语音通信仍然是最基本的通信
方式，也是应用最普遍的。ITU制订了许多语音压缩标准，我们已经做出来的有用’C542
实现的G.728、G.723、GSM06.10，正在进行的有G.722、G.726、G.729、FS1016等。

---- 在此基础上正在研制多通道电话记录仪。用自制的’C542电话压缩卡，将一张电话
卡的数码率从64kbps降到13kbps，语音质量MOS（平均判分）为3.7，而国内使用最普遍
的语音卡采用ADPCM算法，32kbps时才有相同的音质，号称能用到16kbps，但音质仅
为2分。我们每张卡可同时压缩8路电话，一台PC机可插4张卡，同时压缩32路电话。
另一个正在开发的是数字电话扩容系统（DCME），采用’C6201DSP和ITU-G.728语音
压缩算法、将E1的每路64kbps电话压缩到16kbps，压缩4倍，这样可将30路的E1扩容
至120路的E2系统。

---- 2. Hi-Fi音频压缩及相关产品 最近几年VCD、DVD、MD、DAB、DVB等数字音视频
产品万紫千红，在这些数字化新家电中，DSP最起作用的地方是Hi-Fi的音频处理，我
们已对MPEG音频Layer2、Layer3、MPEG-2 AAC、Dolby AC-3等用C语言仿真研究，在此
基础上用’C549实现了MP3解码器的初样。正在用’C6201和’C6701分别实现MP3编码
器和MPEG-2 AAC编解码器。MPEG-2 AAC重建的音质超过MP3和AC-3将成为21世纪直播
卫星、地面DAB和SW、MW、AM广播数字化的首选标准。

---- 3. 图象压缩及相关产品 完成用’C542实现的脱机的便携式彩色静止图像传输
系统，分辨率有576×480、352×288（CIF）、176×144（QCIF）等可选择，发送端
图像压缩终端如一般的Modem大小，可通过Modem在PSTN（公共交换电话网）上拨号
传输图像，也可通过无线Modem在CDPD分组无线数据网中传输，适用于远程监控、
彩色文件传送。在此基础上正在开发用’C6201 DSP的符合H.263标准的可视电话。

---- 我们对DSP的应用前景充满希望和信心，也盼望有更多的高校、科研机构、公司
开展DSP的应用研究，藉此开发最新的数字化电子产品，为振兴我国电子工业作出贡献。

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    感情是一个难以驯服的野马
    理智却是一个严厉的马夫

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