dsp數(shù)字信號處理芯片的發(fā)展和應(yīng)用

1、 可修改 歡迎下載 精品 Word 可修改 歡迎下載 精品 Word 可修改 歡迎下載 精品 Word數(shù)字信號處理芯片的開展和應(yīng)用關(guān)鍵詞：數(shù)字信號處理；芯片； HYPERLINK :/ 開展；應(yīng)用 摘要：數(shù)字信號處理DSP系統(tǒng)由于受運算速度的限制，其實時性在相當(dāng)?shù)臅r間內(nèi)遠(yuǎn)不如模擬信號處理系統(tǒng)。從80年代至今的十多年中，DSP芯片在運算速度、運算精度、制造工藝、芯片本錢、體積、工作電壓、重量和功耗方面取得了劃時代的開展，開發(fā)工具和手段不斷完善。DSP芯片有著非?？斓倪\算速度，使許多基于DSP芯片的實時數(shù)字信號處理系統(tǒng)得以實現(xiàn)。目前，DSP芯片已應(yīng)用在通信、自動控制、航天航空及醫(yī)療領(lǐng)域，取得了相當(dāng)

2、的成果。在載人航天領(lǐng)域，基于DSP芯片的技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。 數(shù)字信號處理作為信號和信息處理的一個分支學(xué)科，已滲透到 HYPERLINK :/ 科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、 HYPERLINK :/ 工業(yè)生產(chǎn)、國防和國民 HYPERLINK :/ 經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，取得了豐碩的成果。對信號在時域及變換域的特性進(jìn)行分析、處理，能使我們對信號的特性和本質(zhì)有更清楚的認(rèn)識和理解，得到我們需要的信號形式，提高信息的利用程度，進(jìn)而在更廣和更深層次上獲取信息。數(shù)字信號處理系統(tǒng)的優(yōu)越性表現(xiàn)為：1.靈活性好：當(dāng)處理方法和參數(shù)發(fā)生變化時，處理系統(tǒng)只需通過改變軟件設(shè)計以適應(yīng)相應(yīng)的變化。2.精度高：信號處理系統(tǒng)可以通過A/

3、D變換的位數(shù)、處理器的字長和適當(dāng)?shù)乃惴M足精度要求。3.可靠性好：處理系統(tǒng)受環(huán)境溫度、濕度，噪聲及電磁場的干擾所造成的影響較小。4.可大規(guī)模集成：隨著半導(dǎo)體集成電路技術(shù)的開展，數(shù)字電路的集成度可以作得很高，具有體積小、功耗小、產(chǎn)品一致性好等優(yōu)點。 然而，數(shù)字信號處理系統(tǒng)由于受到運算速度的限制，其實時性在相當(dāng)長的時間內(nèi)遠(yuǎn)不如模擬信號處理系統(tǒng)，使得數(shù)字信號處理系統(tǒng)的應(yīng)用受到了極大的限制和制約。自70年代末80年代初DSP數(shù)字信號處理芯片誕生以來，這種情況得到了極大的改善。DSP芯片，也稱數(shù)字信號處理器，是一種特別適合進(jìn)行數(shù)字信號處理運算的微處理器。DSP芯片的出現(xiàn)和開展，促進(jìn)數(shù)字信號處理技術(shù)的提高

4、，許多新系統(tǒng)、新算法應(yīng)運而生，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。目前，DSP芯片已廣泛應(yīng)用于通信、自動控制、航天航空、軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域。 DSP芯片的開展 70年代末80年代初，AMI公司的S2811芯片，Intel公司的2902芯片的誕生標(biāo)志著DSP芯片的開端。隨著半導(dǎo)體集成電路的飛速開展，高速實時數(shù)字信號處理技術(shù)的要求和數(shù)字信號處理應(yīng)用領(lǐng)域的不斷延伸，在80年代初至今的十幾年中，DSP芯片取得了劃時代的開展。從運算速度看，MAC乘法并累加時間已從80年代的400ns降低到40ns以下，數(shù)據(jù)處理能力提高了幾十倍。MIPS每秒執(zhí)行百萬條指令從80年代初的5MIPS增加到現(xiàn)在的40MIPS以上。DSP芯片內(nèi)部

5、關(guān)鍵部件乘法器從80年代初的占模片區(qū)的40%左右下降到小于5%，片內(nèi)RAM增加了一個數(shù)量級以上。從制造工藝看，80年代初采用4m的NMOS工藝而現(xiàn)在那么采用亞微米CMOS工藝，DSP芯片的引腳數(shù)目從80年代初最多64個增加到現(xiàn)在的200個以上，引腳數(shù)量的增多使得芯片應(yīng)用的靈活性增加，使外部存儲器的擴展和各個處理器間的通信更為方便。和早期的DSP芯片相比，現(xiàn)在的DSP芯片有浮點和定點兩種數(shù)據(jù)格式，浮點DSP芯片能進(jìn)行浮點運算，使運算精度極大提高。DSP芯片的本錢、體積、工作電壓、重量和功耗較早期的DSP芯片有了很大程度的下降。在DSP開發(fā)系統(tǒng)方面，軟件和硬件開發(fā)工具不斷完善。目前某些芯片具有相應(yīng)

6、的集成開發(fā)環(huán)境，它支持?jǐn)帱c的設(shè)置和程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器和DMA的訪問及程序的單部運行和跟蹤等，并可以采用高級語言編程，有些廠家和一些軟件開發(fā)商為DSP應(yīng)用軟件的開發(fā)準(zhǔn)備了通用的函數(shù)庫及各種算法子程序和各種接口程序，這使得應(yīng)用軟件開發(fā)更為方便，開發(fā)時間大大縮短，因而提高了產(chǎn)品開發(fā)的效率。 目前各廠商生產(chǎn)的DSP芯片有：TI公司的TMS320系列、AD公司的ADSP系列、AT&T公司的DSPX系列、Motolora公司的MC系列、Zoran公司的ZR系列、Inmos公司的IMSA系列、NEC公司的PD系列等。 通用DSP芯片的特點 1.在一個周期內(nèi)可完成一次乘法和一次累加。 2.采用哈佛結(jié)構(gòu)，程

7、序和數(shù)據(jù)空間分開，可以同時訪問指令和數(shù)據(jù)。 3.片內(nèi)有快速RAM，通?？梢酝ㄟ^獨立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時訪問。 4.具有低開銷或無開銷循環(huán)及跳轉(zhuǎn)硬件支持。 5.快速中斷處理和硬件I/O支持。 6.具有在單周期內(nèi)操作的多個硬件地址產(chǎn)生器。 7.可以并行執(zhí)行多個操作。 8.支持流水線操作，取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊進(jìn)行。 DSP芯片的應(yīng)用 隨著DSP芯片性能的不斷改善，用DSP芯片構(gòu)造數(shù)字信號處理系統(tǒng)作信號的實時處理已成為當(dāng)今和未來數(shù)字信號處理技術(shù)開展的一個熱點。隨著各個DSP芯片生產(chǎn)廠家研制的投入，DSP芯片的生產(chǎn)技術(shù)不斷更新，產(chǎn)量增大，本錢和售價大幅度下降，這使得DSP芯片應(yīng)用的范圍不斷擴

8、大，現(xiàn)在DSP芯片的應(yīng)用普及 HYPERLINK :/ 電子學(xué)及與其相關(guān)的各個領(lǐng)域。 典型應(yīng)用1通用信號處理：卷積，相關(guān)，F(xiàn)FT，Hilbert變換，自適應(yīng)濾波，譜分析，波形生成等。2通信：高速調(diào)制/解調(diào)器，編/譯碼器，自適應(yīng)均衡器，仿真，蜂房網(wǎng)移動 ，回聲/噪聲對消， ， 會議，擴頻通信，數(shù)據(jù)加密和壓縮等。3語音信號處理：語音識別，語音合成，文字變聲音，語音矢量編碼等。4圖形圖像信號處理：二、三維圖形變換及處理，機器人視覺，電子地圖，圖像增強與識別，圖像壓縮和傳輸，動畫，桌面出版系統(tǒng)等。5自動控制：機器人控制，發(fā)動機控制，自動駕駛，聲控等。6儀器儀表：函數(shù)發(fā)生，數(shù)據(jù)采集，航空風(fēng)洞測試等。7消

9、費電子：數(shù)字電視，數(shù)字聲樂合成，玩具與游戲，數(shù)字應(yīng)答機等。 在醫(yī)學(xué)電子學(xué)方面的應(yīng)用如同其它數(shù)字圖像處理一樣，DSP芯片已在醫(yī)學(xué)圖像處理，醫(yī)學(xué)圖像重構(gòu)等領(lǐng)域，如CT、核磁成象技術(shù)等方面得到了廣泛的應(yīng)用，已取得了令人滿意的效果。在助聽，電子耳渦等方面也取得了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展 HYPERLINK :/ 文獻(xiàn)1,2。國內(nèi)、外也有關(guān)于腦電、心電、心音和肌電信號處理方面基于DSP芯片系統(tǒng)的報道文獻(xiàn)47，我們對1996年以前國外生物醫(yī)學(xué)工程的局部核心期刊，如IEEETransactionsonBiomedicalEngineering,ComputersandBiomedicalResearch等核心期刊進(jìn)行檢索

10、，有關(guān)基于DSP芯片處理系統(tǒng)的報道很少。對國內(nèi)生物醫(yī)學(xué)工程的核心期刊，如? HYPERLINK :/ 中國醫(yī)療器械雜志?、?中國生物醫(yī)學(xué)工程雜志?、?生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志?和?中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報?等刊物進(jìn)行檢索，未見有關(guān)基于DSP芯片系統(tǒng)方面的報道。對我所的光盤數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，未見有關(guān)在航天醫(yī)學(xué)方面應(yīng)用的報告。 我們認(rèn)為在生理信號處理領(lǐng)域基于DSP芯片的技術(shù)可以解決我們在實際工作中遇到的某些問題，如當(dāng)生理信號數(shù)據(jù)量很大如腦電，肌電等且處理算法相對復(fù)雜時，現(xiàn)有的微機在實時采樣、處理、存儲和顯示方面往往不能滿足實際應(yīng)用要求，而基于DSP芯片的高速處理單元和微機構(gòu)成主從系統(tǒng)可以較好地解決這類問題。

11、載人航天領(lǐng)域中信號傳輸帶寬的限制需要對生理數(shù)據(jù)進(jìn)行實時壓縮；大型實驗中對龐大的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時處理依賴于數(shù)字處理系統(tǒng)的構(gòu)成；載人航天中對數(shù)據(jù)處理精度，可靠性要求以及功耗、工作電壓、體積、重量等方面的限制需要我們在構(gòu)造處理系統(tǒng)中選擇性能優(yōu)良的芯片。我們認(rèn)為將DSP技術(shù)應(yīng)用于載人航天領(lǐng)域具有十分重要的意義。 結(jié)束語 以DSP芯片為核心構(gòu)造的數(shù)字信號處理系統(tǒng)，可集數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲和高速實時處理為一體，能充分表達(dá)數(shù)字信號處理系統(tǒng)的優(yōu)越性，能很好地滿足載人航天領(lǐng)域設(shè)備測量精度、可靠性、信道帶寬、功耗、工作電壓和重量等方面的要求。目前，DSP芯片正在向高性能、高集成化及低本錢的方向開展，各種各類通用及專用

12、的新型DSP芯片在不斷推出，應(yīng)用技術(shù)和開發(fā)手段在不斷完善。這樣為實時數(shù)字信號處理的應(yīng)用尤其是在載人航天領(lǐng)域中的應(yīng)用提供了更為廣闊的空間。我們有理由相信，DSP芯片進(jìn)一步的開展和應(yīng)用將會對載人航天信號處理領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。轉(zhuǎn)貼于 中國論文下載中心 HYPERLINK :/ :/ HYPERLINK :/ 參考 HYPERLINK :/ 文獻(xiàn) HYPERLINK :/ 電子學(xué)C，醫(yī)學(xué)傳感器等聯(lián)合學(xué)術(shù)會議文集，北京，1995:438439 2候剛，徐俊榮.用于植入式多道電子耳渦的一種數(shù)字實時語音特征分析系統(tǒng)的研究M.生物醫(yī)學(xué)工程前沿，合肥： HYPERLINK :/ 中國科技大學(xué)出版社，1993：

13、471476 3邱澄宇，何宏彬.用于心電信號數(shù)據(jù)壓縮的數(shù)字信號處理器M.生物醫(yī)學(xué)工程前沿，合肥：中國科技大學(xué)出版社，1993：463466 4VijayaKrishnaG，PrasadSS,PatilKM.ANewDSP-BasedMultichannelEMGAcquisitionandAnalysisSystemJ putersAndBiomedicalReserch,1996,29：395406 5劉松強.數(shù)字信號處理系統(tǒng)及其應(yīng)用M.北京：清華大學(xué)出版社，1996:223228 6孫麗莎，沈民奮.基于高階統(tǒng)計量的心音建模分析C.第八屆全國信號處 HYPERLINK :/ 理學(xué)組織委員會聯(lián)

14、合學(xué)術(shù) HYPERLINK :/ 論文集，北京：航空 HYPERLINK :/ 工業(yè)出版社，1997：280283轉(zhuǎn)貼于 中國基于DSP芯片的超光譜圖像壓縮技術(shù)摘 要 基于DSP的超光譜圖像壓縮系統(tǒng)中，一方面需要尋找優(yōu)秀的算法，另一方面需要結(jié)合DSP芯片的特點，選取適宜設(shè)計方案，實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計的功能。本文結(jié)合目前現(xiàn)狀，重點介紹了算法的設(shè)計，以及DSP芯片的選取方法，并討論了如何有效地優(yōu)化系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞 DSP；圖像壓縮；超光譜圖像1 引言 超光譜圖像壓縮技術(shù)是 HYPERLINK :/ 現(xiàn)代信息處理技術(shù)中一項尤為重要的技術(shù)，近幾年來基于DSP的圖像壓縮技術(shù)成為業(yè)內(nèi)焦點。然而，數(shù)據(jù)運算量大、處理數(shù)

15、據(jù)突發(fā)性強是圖像處理系統(tǒng)中最大的特點，尤其是超光譜圖像，每幅圖像一般有著上百層的光譜信息。同時，一方面，現(xiàn)有的JPEG、JPEG2000等一些標(biāo)準(zhǔn)算法并不適合超光譜圖像壓縮領(lǐng)域的要求，或者因為其算法的復(fù)雜度難于硬件實現(xiàn)等；另一方面，DSP芯片的飛速 HYPERLINK :/ 開展，各芯片的性能有差異，完成的功能也不同。因此，算法的尋找與芯片的選擇，是系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵步驟，也是開發(fā)者十分關(guān)注的問題。2 系統(tǒng)的算法設(shè)計 圖像壓縮算法中，主要包括脈碼調(diào)制、量化法、預(yù)測編碼、變換編碼、矢量量化、子帶編碼等。在現(xiàn)有圖像編碼方法進(jìn)一步開展的同時，一些新的具有重要開展前景的圖像編碼方法如模型基圖像編碼方法，分

16、形圖像編碼和神經(jīng) HYPERLINK :/ 網(wǎng)絡(luò)方法等，取得了引人注目的進(jìn)展并取得了不少研究成果。它們的顯著特點是突破了常規(guī)編碼技術(shù)所依據(jù)的信源編碼理論的框架，效果更好。2.1 系統(tǒng)對算法的要求 目前，流行的圖像壓縮方法眾多，至于這些方法哪些更好或者哪些不好，還很難評價，而且各個算法的壓縮效率也是與具體的圖像數(shù)據(jù)和DSP芯片密切相關(guān)，無法下統(tǒng)一的結(jié)論。但總的來說，在圖像壓縮技術(shù)中，大多是多種方法結(jié)合使用，很少有用單純一種方法完成的。一般來說，壓縮比越大，算法越復(fù)雜，實時壓縮解壓縮的困難程度越大，要求的硬件環(huán)境也越高。比方在可視 中，假設(shè)原圖像格式采用QCIF176144，那么原始圖像有4.5M

17、b/s的數(shù)據(jù)量，假設(shè)最后用28.8kb/S的MODEM在PSTN上傳輸，那么要提供150多倍的壓縮。當(dāng)然，由于算法的復(fù)雜度增大，還需付出大量的軟件和硬件代價。 對于不同的應(yīng)用系統(tǒng)，算法有相應(yīng)的要求。如遙感超光譜圖像實時壓縮系統(tǒng)中，一般要求是無損壓縮，且芯片體積小，性能穩(wěn)定等；而在視頻圖像壓縮系統(tǒng)中，那么要求較大的壓縮比，即使丟掉一些信息也是允許的，且芯片處理速度要快，能夠到達(dá)系統(tǒng)實時性的要求。即使在確定的系統(tǒng)中，選擇適宜的算法也有著重要的意義。比方采用 ADI公司Blackfin533系列DSP定點DSP，當(dāng)處理一幅大小為720576的灰度圖片時，采用改進(jìn)后的DCT算法共耗時252ms。如果采

18、用傳統(tǒng)的DCT變換方法，僅DCT變換耗時就到達(dá)330ms?？梢?，算法的選擇對系統(tǒng)的性能有著非常重要的作用。2.2 算法的選取 到20*年為止，基于DSP的圖像壓縮技術(shù)中，最常見的是變換編碼和熵編碼。前者通過變換，重新組織數(shù)據(jù)，使圖像能量相對集中于較少的幾個系數(shù)，而其他的系數(shù)值只具有很小能量，這樣通過抑制能量小的系數(shù)，即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮，壓縮方法是有損還是無損也由變換編碼中是否丟棄一些高頻能量來決定，如小波變換和離散余弦變換等；后者那么是在編碼過程中不喪失信息量，即要求保存信息熵，是根據(jù)消息出現(xiàn)概率的分布特性而進(jìn)行的，是無損壓縮編碼。在超光譜圖像壓縮系統(tǒng)中，往往是要求無損或近無損，一般采用傳統(tǒng)的預(yù)

19、測編碼DPCM方法，它不經(jīng)過變換，直接探索像素與像素之間的相關(guān)性和波段與波段之間的相關(guān)性。一般在波段之間采用預(yù)測編碼，波段內(nèi)采用變換編碼，去掉波段和像素之間的相關(guān)性，然后再采用熵編碼。 對于DSP硬件系統(tǒng)來說，最擅長的工作是算法簡單的加法和移位運算。如果需要保持較高的編碼效率，那么要盡可能采用運算簡單，防止乘法、查找和判斷的算法，盡量保持軟硬件的流水線結(jié)構(gòu)。因此，目前能在DSP平臺實現(xiàn)的圖像編碼中，采用的算法大多具有這些特點。 比方變換編碼中的整數(shù)小波變換，乘法器占用很大的硬件資源，不利于芯片實現(xiàn)，但由于小波濾波器的系數(shù)是固定的，因此把乘法操作優(yōu)化為移位存放器和加法器操作，即只存在簡單的移位和

20、加法操作，速度很快，占用內(nèi)存少，非常利于硬件實現(xiàn)。而熵編碼中的算術(shù)編碼，2022年就有人提出一種改進(jìn)的Q-coder算術(shù)編碼算法2，采用重整化方法，可以用來解決硬件實現(xiàn)中的進(jìn)位翻轉(zhuǎn)問題，采用移位加來代替原算法中的乘法，可以在硬件花費較少的情況下顯著提高算法的編碼效率。3 系統(tǒng)的芯片選擇 在系統(tǒng)設(shè)計過程中，選擇DSP芯片是非常重要的一個環(huán)節(jié)。只有選定了DSP芯片，才能進(jìn)一步設(shè)計其外圍電路及系統(tǒng)的其他電路。超光譜圖像壓縮系統(tǒng)中DSP芯片的選擇應(yīng)考慮實際應(yīng)用的需要而確定。 第一，要確定采用哪個公司或哪個系列的芯片。DSP的主要供給商有TI，ADI，Motorola，Lucent和Zilog等，其中T

21、I 占有最大的市場份額。另外ADI公司也占有一定的市場，與TI公司相比，ADI公司的DSP芯片系統(tǒng)時鐘一般不經(jīng)分頻直接使用，串行口帶有硬件壓擴，可從8位EPROM引導(dǎo)程序，可變成等待狀態(tài)發(fā)生器等。由于工作時鐘較高的原因,TI公司的DSP芯片在單芯片處理能力上優(yōu)于ADI公司的產(chǎn)品,但是在多芯片集成處理上ADI公司的DSP芯片性能更好一些。其他如ALTEAR公司的產(chǎn)品也有著局部市場。例如，APEX20K系列的APEX20K200EFC484-2X器件，在H.264標(biāo)準(zhǔn)中，先對算術(shù)編碼的結(jié)構(gòu)做了改進(jìn)，用查表代替了乘法操作，并采用流水線結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，它的算術(shù)編碼器的速度可以到達(dá)0.2bit/cycle3。

22、 圖像壓縮領(lǐng)域中，我國市場上最常見的是TI公司的C6000系列芯片。盡管C5000系列芯片也可用于圖像處理系統(tǒng)，但滿足不了實時性的要求。比方在指令周期為10ns的C5402上對一個1M大小的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流進(jìn)行算術(shù)編碼,需0.4s4,假設(shè)處理一副512*512*8的圖像，最少需要800多秒，不能滿足實際的應(yīng)用。另外還有C8x系列多核DSP集成系統(tǒng)等,但由于價格昂貴和開發(fā)復(fù)雜也將被淘汰。 第二，確定選擇定點或是浮點DSP。系統(tǒng)采用的數(shù)據(jù)格式?jīng)Q定了它所處理信號的精度、動態(tài)范圍和信噪比，且不同數(shù)據(jù)格式的易用性和開發(fā)難度也不一樣。目前定點DSP品種最多，處理速度為202400MIPS；浮點DSP根本由TI

23、公司和ADI公司壟斷，處理速度為40M1GFLOPS。論文下載中心 HYPERLINK :/ :/ 浮點DSP和定點DSP相比，有以下幾個方面的區(qū)別：首先，浮點運算DSP比定點運算DSP的動態(tài)范圍要大很多。比方，對于處理8bit/pixel的灰度圖來說，用16bit定點DSP即可；如果大于16bit/pixel，那么需選用浮點DSP來捕捉更大的動態(tài)范圍。其次，浮點DSP處理速度大大高于定點DSP，這一優(yōu)點在實現(xiàn)高精度復(fù)雜算法時尤為突出。比方做JPEG標(biāo)準(zhǔn)這樣復(fù)雜的算法，一般采用浮點DSP。20*年有人使用TI的C6711芯片，實現(xiàn)了JPEG算法，盡管處理時間為56秒，但假設(shè)充分發(fā)揮芯片的潛能，

24、處理速度還可以得到大幅度改善5。另外，浮點DSP的尋址空間比定點DSP大得多。這一方面為大型復(fù)雜算法提供了可能，另一方面也為高級匯編語言編譯器、DSP操作系統(tǒng)等高級工具軟件的應(yīng)用提供了條件。 可以看出，浮點DSP的處理速度與精度、存儲器的容量、編程的靈活性和方便性要好于定點DSP；但在功耗、本錢、體積上定點DSP有它顯著的優(yōu)勢，且易于實現(xiàn)，穩(wěn)定性好。 第三，其他因素。除了上面的因素外，超光譜圖像壓縮系統(tǒng)選擇DSP芯片還需綜合考慮片內(nèi)資源、開發(fā)工具、芯片價格、封裝形式、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、供貨情況、生命周期等。尤其是對于芯片的體積，封裝形式和生命周期等方面的要求，比一般的圖像處理系統(tǒng)要高。 目前采用最多的

25、，也是壓縮性能較好的是整數(shù)小波變換和算術(shù)編碼。其改進(jìn)的算法有著不錯的效果，且能用定點DSP實現(xiàn)，如TMS320C62x和C64x，尤其是對于整數(shù)小波變換，幾乎所有的C6000系列都可以實現(xiàn)；但是對于比較復(fù)雜和需要查表一類的算法，采用浮點的比較多，如JPEG和JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)算法，Huffman編碼等等，那么需要選用如C67x浮點DSP。例如，對一幅大小512512，24 位真彩圖作為標(biāo)準(zhǔn)測試圖像，可選擇TMS320C6711DSP浮點DSP，假設(shè)使用JPEG2000 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓縮，那么優(yōu)化后的壓縮時間約為 4.8s，解碼時間約為 2.2s，壓縮率為 20 倍，同時主觀視覺效果良好6。4 系

26、統(tǒng)性能優(yōu)化 系統(tǒng)的性能優(yōu)化包括軟件優(yōu)化和硬件優(yōu)化。 在圖像處理算法中，存在大量的循環(huán)操作，因此充分地利用軟件流水線技術(shù)，能極大地提高程序的運行速度，還可以節(jié)約硬件本錢,使系統(tǒng)變得簡單,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 例如，在模板匹配算法中，對于模板大小為 3216，匹配范圍為11256，采用最小絕對差和判定法SAD進(jìn)行逐點匹配，假設(shè)采用TMS320C6203芯片，所有的運算和操作都串行執(zhí)行，且耗時都只1個 CPU 時鐘周期，那么總共需要51253200=8192000個CPU時鐘周期，耗時32ms。而進(jìn)行軟件優(yōu)化后，處理速度提高了約21.8，效果是十清楚顯的7。另外在20*年有人研究了去相關(guān)、內(nèi)聯(lián)函數(shù)、短

27、整型數(shù)據(jù)用整型處理和軟件流水技術(shù)，解決了軟件效率問題，采用基于DSP核及其數(shù)據(jù)鏈路特征的優(yōu)化方法，可以使軟件效率提高515倍。并把這些優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用在基于DSP6416平臺的實時圖像壓縮系統(tǒng)中，在輸入數(shù)據(jù)率82M byte/s110M byte/s、輸出碼流29M byte/s的條件下，使該系統(tǒng)到達(dá)了實時處理的能力，該算法已在國家某重點工程中成功運用。硬件優(yōu)化方面，需要考慮存儲空間，充分利用快速存儲器，盡量節(jié)省程序和數(shù)據(jù)的存儲空間。一般把核心的代碼和常用函數(shù)放在速度較快的內(nèi)部RAM中，可以提高系統(tǒng)的速度；假設(shè)數(shù)據(jù)放在速度較慢的片外存儲空間，讀取數(shù)據(jù)時便會造成DSP流水線的停頓。因此，可以利用DM

28、A模塊將待處理數(shù)據(jù)搬移到片內(nèi)存儲空間，可以大大提高處理性能。如20*年提出的一種采用乒乓緩存策略的二維整型提升小波的并行體系結(jié)構(gòu)，用移位操作代替乘法操作，大大減少了算法的運算量。整個結(jié)構(gòu)采用流水線設(shè)計，提高了硬件資源的利用率和降低了算法的中間存儲量，與原算法相比，速度提高了15倍，到達(dá)了每秒85幀；重構(gòu)圖像的峰值信噪比也到達(dá)了42dB以上8。 總之，系統(tǒng)優(yōu)化的時候，要針對具體芯片的特點，把軟件算法與硬件結(jié)構(gòu)融合，才能大大提高系統(tǒng)的效率。以C64x為例，由于C64x具有雙16位擴充功能，能在一個周期內(nèi)完成雙16位乘法、加減法、比較、移位等操作，因此可以將短整型數(shù)據(jù)用整型處理或更長的數(shù)據(jù)類型進(jìn)行處理，這樣一次可以把兩個16位的數(shù)據(jù)讀入一個32位存放器，然后用內(nèi)聯(lián)函數(shù)進(jìn)行處理，充分利用C64x的雙16位擴充功能，效率可以提高60多倍9。5 HYPERLINK :/ 總結(jié)與展望 目前，圖像壓縮技術(shù) HYPERLINK :/ 開展越來越快。一方面，壓縮算法不斷的完善；另一方面，DSP性