DSP数字处理

DSP数字处理（精选12篇）

DSP数字处理 篇1

DSP(Digital Signal Processor)是一种独特的微处理器,是专门处理数字信号的器件。它不仅具有可编程性,而且可执行每秒数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。DSP芯片的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,提供特殊的DSP 指令,可以用来快速地实现各种数字信号处理算法。DSP的这些特点使得它在数据量大,实时性强的数字视频处理方面具有明显的优势。

1 高校开设DSP数字视频处理课程的必要性

目前,在高校电子信息类专业中开设DSP数字视频处理实验课程已经成为一种趋势,这是因为随着数字电子产品的普及以及数字移动通信技术的迅速发展,视频处理已经融入了工业生产、社会运行和日常生活的各个领域,且变得越来越重要。做为电子信息类的大学生,应该掌握基本的数字视频处理技术,而用DSP做为实验教学的工具无疑是一个理想的选择。

2 高校开展DSP视频处理实验教学的基本情况

本文以天津科技大学电子信息与自动化学院开展数字视频处理的实验教学为例,简要介绍相关情况。

2.1 实验平台简介

天津科技大学采用TI公司的TMS320DM642 DSP数字处理芯片进行实验教学,该芯片通过64bit的EMIF接口或8/16bit的3路视频接口与外界连接,视频解码器和视频编码器均连接于视频端口和扩展连接器上。

该数字视频处理系统主要包括EMIF、SDRAM、Flash寄存器、UART端口等,按照数据的流向,各部件功能如下:首先,输入的标准PAL模拟电视信号经TVP5150A转换为数字并行信号BT656,之后进入DM642视频接口,码流信号在这里被处理为图像数据后自动通过EDMA传输到SDRAM中存储,DSP的CPU根据用户编制的算法对SDRAM中的信息进行处理后将其送入输出缓冲SDRAM,之后EDMA将其中的数据转为BT656码流并送入输出视频接口,SAA7105负责将码流转换为PAL制式模拟电视信号输出。

2.2 实验教学的基本情况

天津科技大学电子信息与自动化学院教师在教授完信号处理类主干课程之后,即开始进行数字视频处理的课堂教学和实验教学,前者主要讲授视频处理的理论知识、相关软件硬件和最新的发展动向等,后者主要培养学生的动手实践能力。

鉴于DSP数字视频处理技术的复杂性,该学院在实验教学中采用由易到难、由点及面、理论与实践相结合的方法,以期让学生在尽量短的时间内能够循序渐进初步理解DSP的基本原理、视频数据处理的基本流程、主要的外设功能、软件平台的结构,并在此基础上培养简单的软件编制技能。

实验教学大体可分为4个阶段,第一阶段,让学生熟悉DSP处理视频数据的基本流程,相关硬件的功能、参数和接口特征以及配套软件的加载、运行;第二阶段,使学生能熟练运用软件平台提供的基本类库和API函数,完成摄像头的驱动、数据流的抓取、信息的获得和视频的实时显示;第三阶段,让学生实践一些视频处理的基本例程并进行深入思考;第四阶段,启发学生发挥个人想象力自主编制小规模视频处理程序。

2.3 实验教学的效果

从教学实践上看,学生掌握DSP数字视频处理技术的热情虽然较高,但遇到的困难也很大,主要原因在于DSP涉及的底层硬件较多,彼此协调配合的关系较为复杂。此外,TMS320DM642上层的驱动程序和API函数数目也很多,显得较为凌乱。加之视频处理程序的编制需要较高的C语言运用能力,因此对实验教学提出了较高的要求。客观来讲,在有限的课堂教学中让学生全盘掌握DSP数字视频处理技术的所有内容显然是不现实的,较为可行的办法是从最有普遍性和代表性的知识点入手,由易到难,先让学生能够运用有限的知识实现一定的功能,培养他们的学习兴趣,打好基础,为他们继续深入研究创造可能。

为了调动学生学习的积极性,电子信息与自动化学院在实验教学中把讲与练有机结合起来,做到边练边讲、讲中有练。以第二阶段为例,教师打破常规模式,让学生阅读DSP的使用说明,然后自己动手进行简单视频处理系统的搭建,经过一定时间的摸索后,教师总结学生遇到的问题,然后开始集中讲解,这样就避免了学生因为缺少感性认识而不能深刻理解教学内容情况的出现,大大提高了教学效果。此外,教师不照本宣科,而是模拟实际项目开发,提目标,订任务,放手让学生大胆思考、自主实践,然后针对难点个别指导,有的放矢。遇到问题时,教师也不去包办解决,他们引导学生使用诸如断点分析这样的方法自己查找错误。通过这些努力,学生应用DSP进行数字视频处理的水平在较短的时间内得到了明显的提升。

当教学进入第四阶段后,许多功底扎实又富有创意的学生自主设计了很多个性鲜明的视频处理程序,其中,“阴阳人”的小程序较为典型。该学生将课堂上练习过的视频取反程序加以改进,与逐行扫描的思路结合,改变以往取反程序设计时常用的整体处理的思路,采用逐行处理的方法,在画面上切割出的不同区域里分别显示正常灰度与取反灰度,实现了“阴阳人”的效果,如图1所示。运行速度快、实时效果好、占用资源少。

实践证明,对DSP数字视频处理这样的实践性很强的课程来说,只有确定学生能动的主体地位,制定有利于学生自主动脑分析问题、解决问题的教学方式方法,才能调动他们的积极性,提高他们的学习效率,取得较好的效果。

3 改进的方向

今后的改进方向包括:

(1) 深入提炼教学内容。用DSP进行视频处理具有很高的灵活性和伸缩度,其程序设计和调试的复杂性因操作人水平和能力的不同而差异巨大。对教学来讲,需要在教学深度和学生接受程度之间做进一步的平衡,尽量让学生能够接触更深层次的知识。这就需要对教学内容进行深入挖掘,提炼一批既有一定技术深度、又易于学生上手掌握的内容。

(2) 开展个性化教学。不同基础和资质的学生对知识的掌握速度和理解程度并不统一。因此,在今后的实验教学中应该根据他们个体的不同进行兴趣小组的划分,辅以相应的教学内容,满足各自的求知欲望。

参考文献

[1]郭锐.DSP教学中若干教学方法研究与实践[J].科技信息,2011(20):6.

[2]张艳萍.通信工程专业DSP教学方法研究[J].中国科技信息,2007(12):275-277.

[3]梅中辉.图像与视频处理教学过程中的若干思考[J].科技资讯,2009(26):232.

DSP数字处理 篇2

2012级专业综合实践”

报 告

报告题目 ：DSP数字图像取反课程设计 学 院 ：电气信息学院 作 者 ：曾翔

联系方式 ：*** 辅导老师 ：曹玉英

完成日期 ： 2016年 01月 12日1

“通信工程

目录

目录....................................................................................................................错误！未定义书签。

设计目的..............................................................................................................................................2

设计要求..............................................................................................................................................2

设计方案描述......................................................................................................................................2

设计原理..............................................................................................................................................2

实验步骤..............................................................................................................................................3

硬件原理图..........................................................................................................................................4

程序流程图..........................................................................................................................................5

源程序..................................................................................................................................................5

运行结果..............................................................................................................................................6

心得体会..............................................................................................................................................6

参考文献..............................................................................................................................................7

数字图像取反

一、设计目的

1、通过课程设计，使综合运用DSP技术课程和其他有关先修课程的理论和生产实际知识去分析和解决具体问题的能力得到提高，并使其所学知识得到进一步巩固、深化和发展

2、通过课程设计初步培养学生对工程设计的独立工作能力，学习设计的一般方法。通过课程设计树立正确的设计思想，提高分析问题、解决问题的能力

3、通过课程设计训练学生的设计基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准与规范等。

二、设计要求

1、通过本课程设计对CCS软件有更进一步的了解，充分掌握DSP的设计思想，加深对TMS320C55XDSP的理解与使用，熟悉DSP的编程语言。

2、编写程序，在TMS320C5509上实现，能从计算机上读取图片。

3、按时参加课程设计指导，定期汇报课程设计进展情况。

4、广泛收集相关技术资料, 按时完成课程设计任务，认真、正确地书写课程设计报告。

三、设计方案的描述

本系统的硬件组成框图如图1 所示.虚线框内是DSP信号处理实验板, 其余为外围输入输出设备.其中电源部分采用LT1767EMS8-5开关电源芯片产生5V 电压, 然后通过三个低功耗正向电压调节器分别产生系统内部需要的电压.复位电路保证当DSP 出现故障时, 产生复位信号使整个系统复位重新启动.本系统扩充1M Byte SRAM 和1M Byte FLASH 作为外部存储器, 其中SRAM 用于存储处理前后以及处理过程中的视频和音频数据, FLASH 用于存储系统的监控程序, 系统通电后, DSP从FLASH 中加载监控程序, 系统加载引导结束后, 由监控程序负责切换为SRAM 作为外部存储器.软件部分主要包括PC 端应用程序和图像处理实验程序.PC 端应用程序提供用户接口和程序的调试环境.用户在PC 端CCS开发环境下完成DSP程序的编辑、编译、链接、调试, 并通过JTAG 接口仿真器将out文件下载到实验箱的DSP芯片上执行.在PC 端和DSP图像处理实验箱之间定义了一系列的交互命令, 使得整个实验过程均通过PC 端进行控制, 如通信端口选择、参数配置、实验过程的管理等.DSP图像处理系统程序在系统的DSP芯片上运行, 其主要功能是完成图像数据采集、存储和处理, 并将处理好的图像数据传送到PC 端.每个处理模块项目对应一套独立的图像处理程序, 其中包括DSP图像处理实验板监控程序和对应的图像处理算法实验程序, 其中用户可对图像处理算法处理程序进行二次开发.四、设计原理

设输入图像为f(x, y),反色后的图像为g(x, y), 那么图像反色的方法为： g(x,y)255f(x,y)

五、实验步骤

1）打开CCS，选择 C5410 Device Simulator 环境。

2）打开工程：在 [Project] 菜单中选择 [Open] 选项，然后在打开的对话框中打开----fanse image912.pjt。

3）编译链接：;或在 [Project] 菜单中选择 [Rebuild All] 选项。

下面点击左边工具条中的图标在弹出的窗口中手动改变DROM原始“0”值

改为“1”(双击DROM行即可)如下图

4）载入程序：选择 [File] 菜单中的[Load Program] 选项，在打开的对话框中打开----fanse Debug imag912.out。

5）将待处理的位图文件（如lena.bmp）复制到文件夹----fanse Debug中。

6）运行程序：；根据output window中的提示在弹出的对话框中输入待处理的文件名（如 lena.bmp）；

然后会在output window 中出现 ”zz” 说明处理成功并自动结束运行。选择view->graph->image„。设置对话框中的参数:（注：按下图中数值改变）

7）点击“OK”查看结果;或打开----fanse Debug lena.bmp 位图文件，查看运行结果。

六、硬件原理图

七、程序流程图

八、源程序

主要程序

#include “stdio.h” extern unsigned char *i_img;extern unsigned char *o_img;extern unsigned char *shadow_buf;extern unsigned int palette_size;extern unsigned long img_row,img_col,line_size;main(){ char filename[40];printf(“Please input BMPimage filename[*.bmp]:n”);scanf(“%s”,filename);ReadBMPHeadInfo(filename);printf(“openedn”);

i_img =(unsigned char *)alloc_mem(img_row*line_size);load_data(filename,i_img);o_img =(unsigned char *)alloc_mem(img_row*line_size);FanSe(i_img,o_img,line_size,img_row);save_data(filename,o_img);free(i_img);free(o_img);printf(“zzn”);}

九、运行结果

下面左图为待处理的原图，右图为反色后的图像。

十、心得体会

本次DSP课程设计的题目是数字图像取反。通过本次课程设计，CCS有了更深的了解。本次设计所使用的CCS软件以前做实验的时候使用过，但是不是很熟悉。首先我将书本上的相关知识进行了了解，然后又查阅了一些相关的资料，从而确定了设计方案。有了设计方案后，还要使用仿真软件进行仿真。通过阅读老师给的软件帮助文件，逐渐了解软件的操作方法。然后再按照书上给的例子，自己使用软件进行模仿，熟悉软件的操作方法及各模块的作用。在课程设计的过程中也遇到很多的困难，如对CCS系统的不熟悉，实验系统参数设置合理等这些问题，自己查阅资料大部分都得到解决。通过这次课程设计对DSP课程的认识也得到了加深，通过学习能对生活中的一些软件的认识不再是停留在它的外观，而是有了科学的理解等等。在今后的学习中我们更应该注重理论与实践的结合，努力加强自己的综合素质培养。

通过这次的课程设计让我对DSP原理及应用这门课程的认识也得到了加深，初学课程是感觉摸不着头脑，面对陌生的名词感觉这就是非常难的课程，但随着学习的深入感觉到原来 7

这是一门都么有趣的课程，通过学习能对生活中的一些设备的认识不再是停留在它的外观，而是有了科学的理解。通过这次课设，我对以前学过的知识也进行了巩固，加深了理解，提高了应用的能力，而且也提高了我的发现、分析、解决问题的能力。我充分认识体会到学习理论知识固然重要,但在你学完了之后，你不在实践中运用你所学的知识，我想学是白学了，过一段时间后，你可能什么都记不起来了，或许在学的时候心里有一个概念，认为这个知识我曾经学得不错,我现在怎么想不起来了，一心想依赖课本和网络；如果我们用实践来学习知识，你会努力地去搜索你想要需要的东西，即使是过了一段时间后，你也会记得你曾经对这点不明白认真地查阅过,所以你不容易忘记。

最后，衷心地感谢老师帮我处理了一些解决不了的问题，还要感谢在我思维陷入困境时给予我指点的同学，谢谢大家。

十一、参考文献

DSP数字处理 篇3

数字广告迅猛发展的当下，分散化、碎片化成为互联网用户的主要特征，这让广告主的媒体采购难度愈发加大。具体来说，受少数强势媒体广告位的限制，品牌广告难以规模覆盖目标受众，且大量的同质广告和传统人工式的寻找目标受众光顾网站的手段，往往导致投入产出不成正比，重复覆盖大量的非目标受众让投放效果大打折扣。

而为了解决这一问题，品友互动推出了品友程序化购买DSP平台。这一平台可谓率先在广告技术领域采用大数据研究方法，成为中国领先的基于海量数据的广告智能优化平台之一，是品友互动的核心品牌，由品友DSP-RTB（实时竞价需求方平台）、品友DMP（数据管理平台）、品友DSP-PDB（私有交易需求方平台）三部分组成。

借助数据找到正确的人

品友程序化购买DSP平台扮演的是广告投放需求和媒体对接的中间人的角色。广告主带着广告投放需求借助品友DMP，实时梳理和整合包括广告主第一方数据等多方数据，通过深度挖掘和智能管理，形成基于人群投放并獲得更高转化效果的大数据指导。其优势在于：实时整合各种资源、深度的人群细分和数据洞察、更懂用户和广告投放，以始为终的解决方案，能够真正解决广告主的诉求。通过整合第一方和第三方数据，品友DMP利用人群建模、人群策略、相似性建模等途径，来指导广告主DSP投放，并获得消费者洞察，大幅提升媒介效率。

丰富多样的投放

随后，广告投放需求通过品友DSP-RTB公开媒体交易平台广告资源进行对接。作为领先的DSP平台，品友DSP不仅能够为广告主提供PC、视频、移动三类DSP产品，更可实现三种产品跨屏投放优化，帮助广告主通过基于数据的人群定向技术，实时竞价获得广告曝光机会，将广告直接触达目标受众，大幅提升广告效率。凭借着其丰富的跨屏流量资源，以及对用户的精准识别和广泛覆盖，借助科学算法出价，让广告主更好地了解目标受众，并据此提供更为丰富的广告形式，依托品友互动访客找回功能，不断对营销投放实现实时优化，更好地保证了广告的动态创意、智能投放，达成效果最优化。

优质投放，优质价值

值得一提的是品友DSP-PDB。广告主通过将自采优质媒体资源与品友互动PDB进行技术对接，并将其多个子品牌或者广告物料提供给品友互动，可以实现广告环境全程可控；同时，借助品友互动所对接优质私有媒体池资源，结合品牌目标受众的人群标签特点，帮助广告主创建专属的人群模型，让消费者能够看到符合自身需求的创意广告，实现千人千面；此外，借助非线性算法方式，能够让广告主所投放的预算在多个私有媒体池里，不同的广告物料达成有效效果优化和预算分配的平衡控制，从而更有效地让消费者与品牌达成互动沟通，深化品牌形象和营销效果的双赢。

2015营销关键词

品友DSP-PDB

作为目前国内率先实现大型私有程序化购买的DSP公司，品友互动已经搭建了全球领先的私有程序购买平台，能帮助广告主做跨屏的DSP投放，投放效果和效率大幅提升。

DSP数字处理 篇4

本设计是采用先进DSP技术开发的数字音频处理平台, 可以自动处理各类不同的音频信号, 经过处理后的音频信号峰值电平对称, 有效电平平稳, 可以实现用户需求的处理结果, 可以提升节目信号的指标, 避免终端设备产生过调, 从而保证了设备的安全, 同时可以明显提高播音的效果。可广泛应用于各种中、短波调幅发射机系统。其实现的功能可分为幅度处理、节目处理和采样率及精度处理四大方面。

2 数字音频处理器的主要功能介绍

音频处理分为电平处理和能量处理。电平处理的目的是为了使处理后的节目电平在基本上保持原来动态范围的条件下, 维持输出电平恒定 (在某一范围内保持) 。这种处理常用在调频广播和电视广播处理中。

电平处理起到自动调节电平的作用, 但是对节目的动态范围不会产生很大的影响, 而能量处理的特点就是可以压缩信号的动态范围, 降低峰平比, 调制发射机后表现为平均调幅度的提高, 提升发射的边带能量。能量的处理在调幅广播中应用很广泛。

(1) 自动增益控制 (电平处理)

使用自动增益控制 (AGC) 模块来均衡输入音频信号的总电平 (浮动电平) , 达到控制节目信号平均调幅度的目的。AGC具有一个噪声门限比较功能, 如果输入信号没有达到门限, AGC将不会动作, 这样可以避免在无信号时出现噪声突然增大的情况。AGC可将音频信号调整到-26db到+26db的动态范围。

(2) 安全限幅以及过调压缩功能 (能量处理)

音频处理器能够对数字音频进行幅度检测, 它会对过调峰值电平进行压缩处理, 这样减缓了过调峰值电平的动态范围, 在进行限幅, 切掉峰值电平超出标准的部分, 这样保证了音频在最小失真的前提下进行限幅 (切削) 。这样可以保证发射机永远不会出现过调的情况, 避免发生损坏。

3 音频处理器系统设计

3.1 硬件设计

数字音频处理器系统硬件结构如图1所示, 系统由数据通路和控制通路组成。其中, 数据通路兼容模拟和数字音频格式, 用户可选择对模拟输入或数字输入进行处理, 输入的音频信号由DSP做数字信号处理之后同时输出到数字接口和模拟接口。当系统供电突然中断的意外情况出现后, 由继电器将输入的模拟或数字信号直接送到输出端, 保证播音任务的持续不中断。

控制通路以单片机为核心, 通过按键选择液晶显示屏的菜单进行参数设置, 也可以通过上位机的串口或者网口进行参数设置, 然后由SPI总线将参数传送到DSP, 控制处理算法的选择及参数配置。看门狗电路保证系统能够在有静电或者电压不稳的情况发生时, 自行复位电路。

3.2 软件设计

系统软件设计分为DSP和单片机两个芯片的程序编写, 其中DSP为音频信号处理的主要部件, 单片机用于人机接口和系统异常复位控制。本文以DSP程序为例, 如图2所示, 来说明主要音频处理算法的应用。

音频处理算法主要包括低通滤波器、高频预加重、输入增益、AGC (自动增益控制) 、削波五大部分。

低通滤波器的截止频率可以根据需要设置为5k Hz (调幅短波用) 、9k Hz (调幅中波用) 或者15k Hz (调频广播用) , 如图3所示。

高频预加重也可以根据需要设置为调幅预加重, 或者国标50us的调频预加重。国标50us预加重曲线设计如图4所示;调幅预加重可分为5d B、10d B、15d B和20d B可调曲线, 如图5所示。

AGC曲线结构可以根据调幅或调频的不同需求, 进行相应的调整, 权衡平均调幅度和动态范围两方面的制约因素, 选择不同的曲线类型和参数;AGC的静态曲线参数由限幅门限、限幅斜率、压缩门限、压缩斜率、向下扩展门限及向下扩展斜率构成, 动态参数由跟踪时间和释放时间构成。如图6所示, 曲线1和曲线2由不同的参数组成, 并且曲线2的输入端有10d B的增益, 使得音频信号更多的集中在-30d BFs之上, 获得更大的响度, 更高的平均调幅度。一般来说, 曲线1更多的用于调频广播, 曲线2更多的用于调幅广播。

输入增益用于调节整个频段的音频大小, 可以对全频段音频信号进行放大或缩小;削波是为了防止音频瞬时值过大而引发射机过调;末级低通滤波器的截止频率和前级一致, 主要用于带外噪声的抑制。

结论

通过多次试验证明, 该系统可以有效地抑制瞬时峰值, 防止发射机过调, 同时通过AGC压缩音频信号的动态范围, 使得能量更加集中, 达到提高平均调幅度的目的。该系统使用DSP编程实现数字信号的处理, 可以灵活进行模拟数字音频的切换, 并满足调幅调频广播的不同带宽要求。

参考文献

DSP数字处理 篇5

关键词：DSP 自动目标识别(ATR) 并行算法 处理器 软件设计

自动目标识别(ATR)算法通常包括自动地对目标进行检测、跟踪、识别和选择攻击点等算法。战场环境的复杂性和目标类型的不断增长使ATR算法的运算量越来越大，因此ATR算法对微处理器的处理能力提出了更高的要求。由于通用数字信号处理芯片能够通过编程实现各种复杂的运算，处理精度高，具有较大的灵活性，而且尺寸小、功耗低、速度快，所以一般选择DSP芯片作为微处理器来实现ATR算法的工程化和实用化。

为了保证在DSP处理器上实时地实现ATR算法，用算法并行化技术。算法并行化处理的三要素是：①并行体系结构;②并行软件系统;③并行算法。并行体系结构是算法并行化的硬件基础，并行算法都是针对特定的并行体系结构开发的并行程序。根据DSP处理器的数目，ATR算法的并行实现可以分为处理器间并行和处理器内并行。处理器间并行是指多个DSP处理器以某种方式连接起来的多处理器并行系统，ATR算法在多个处理器上并行招待。根据处理器使用存储器的情况，多处理器并行系统又可分为共享存储器多处理器并行系统和分布式多处理器并行系统。处理器内并行是指在单个DSP处理器内通过多个功能单元的指令级并行(ILP)来实现ATR算法的并行化。本文分别对在共享存储器多处理器并行系统、分布式多处理器并行系统和指令级并行DSP处理器上并行实现ATR算法进行了探讨。

1 在共享存储器多处理并行系统上实现ATR算法

在共享存储器多处理器并行系统中，各个处理器通过共享总线对所有的存储器进行操作，实现各个处理器之间的数据通信。而在任一时刻，只允许一个处理器对共享总线进行操作。所以处理器对存储器进行读/写操作时就必须先获得对共享总线的控制权，这通过总线仲裁电路实现。然而，由于所有的处理器只能通过一条共享总线对存储器进行访问，这在处理器数目比较多或者处理器之间频繁交换数据的情况下容易引起总线冲突和等待而降低整个并行系统的运行速度。共享存储器多处理器并行系统的优点是结构简单，当处理器的数目较少时，可以达到较高的加速比。

ADSP2106x处理器支持最为常用的共享存储器多处理器并行系统，组成多处理器系统的每一片ADSP2106x的片内存储器统一编址，任一ADSP2106x可以访问其它任何一片ADSP2106x的片内存储器。由于片内SRAM为双口存储器，因而这种访问并不中断被访问处理器的正常工作。每个处理器片内SRAM既是该处理器的局部存储器，又是共享存储器的部分。在不增加辅助电容的情况下，通过外部总线接口直接相连的处理器数量最多为6个。由于每个处理器的工作程序放在其片内的双口SRAM中，因此各个处理器可以实现并行处理，这是ADSP2106x的存储器结构所决定的。

ATR算法在共享存储器多处理器并行系统中实现时，在编写并行算法程序方面应当重点考虑的问题包括：

(1)均衡地把任务分配给各个处理器

ATR算法在共享存储器多处理器并行系统中实现任务级并行，因此必须把ATR算法划分为计算量均衡的多个任务，把各个任务分配给多个处理器，才能发挥多处理器并行系统的最大并行效率。

(2)尽量减少多处理器之间数据通信

由于多处理器只能通过一条共享总线对存储器进行访问，这在多处理器之间频繁交换数据的情况下容易引起总线竞争而降低整个并行系统的运行速度。

(3)利用单个处理器的并行编程特性

释放DSP真正价值 篇6

这一年间，几乎所有的Ad Network都向DSP或者SSP（供应方平台）的方向转变，大型媒体开始对AdExchange（广告交易平台）跃跃欲试，谷歌、淘宝、腾讯等的加入繁荣了RTB（实时竞价）市场。一年间，通过DSP进行交易的流量从0快速增加到每日40亿展示量，广告主的ROI也通过DSP不断优化的算法得到大幅提升。

2013年5月底腾讯发布的DSP广告投放平台——腾果，再一次将营销人的目光聚焦到了DSP，对于跃跃欲试的广告主来说，DSP真的是精准效果的万用良药吗？对于代理公司来说，如何帮助甄别真正有效的DSP平台，如何让营销人与技术平台无缝对接？对于DSP平台方来说，如何规范技术端口和管理机制，真正为广告主带来切实的ROI回报？

行业声音

针对性细分 “千人千面”

彭亮

国美在线高级副总裁 新闻发言人

2012年12月至今，国美网上商城与库巴网整合，彭亮担任国美在线高级副总裁及新闻发言人，分管营销中心、无线业务中心、客服中心及公共发展中心。

无论何时品牌都需要树立良好的知名度及美誉度，在竞争剧烈的电商行业尤甚，尤其是大促时期，好的资源竞争激烈，传统广告固定购买仍占主导地位。现阶段，DSP和RTB广告大约占国美在线总体互联网推广费用的20%。RTB广告能够在全网媒体资源上实现低价并覆盖海量不同的目标人群，防止用户流失、增加复购等，类似于一个站外推荐工具。相对于传统广告，RTB的效果根据不同的投放方式和目的，效率大约在2-4倍。

大数据营销本身就是多维度营销数据的组合发挥。国美在线把数据来源分为三大类：媒体数据、自有数据以及供应链即厂商数据。三类数据进行不同纬度的交叉分析，能够发挥最大效力。在营销计划制定、媒体选择、投放方式、效果评估等各个环节，拥有不止一套效果监测体系，对三类数据同时进行分析和评估。

实际操作中，国美在线的广告团队通过技术系统和手段，针对不同人群特点、人群参与程度匹配不同的广告，实现“千人千面”的广告效果。如在首次到站的消费者中可以分成单款小额、多款小额和单款大额集中典型的消费模式，这也是由国美在线本身的品类结构决定的，不同消费者的消费心理决定了消费模式的不同，多次购买的消费行为也有更为细分的模式，决定我们的广告投放策略要有针对性的划分。

传统线下广告随着今年广告投放策略的调整，可能会在下半年开始投放。现阶段网络广告和RTB广告的预算占比为8：2。国美在线RTB广告一般情况下长期在线，会根据每月预算及活动力度，灵活地调整投放策略及每日预算。借促销力度较大的时机拉新并找回客户，选择尽可能多的位置投放，提升消费者观看广告频次，也具有一定的品牌效应。

智慧营销锦囊

数字化趋势势不可挡，消费者消费模式也发生了巨大变化。通过互联网和移动互联网，消费者自主获取大量信息，并通过比较做出消费抉择。同时，社交网络的发展，消费者可以迅速地将消费信息分享给他人，进而影响社交群体的消费行为。

消费模式的改变引发了营销变革，对信息选择的自主性，促使消费者成为营销的主导者。基于大数据计算，掌握消费者即时消费倾向，以效果为目的的精准营销，将会是广告主的优先选择，这也是广大DSP的最大发展机遇。

在新效果营销模式下，资源、数据、算法是保证效果的必要条件。Ad Exchange以资源为核心，DSP以数据挖掘和优化算法为核心，通过高质量的服务，来保证广告主的营销效果。未来，具备足够资源规模、用户数据足够全面、算法足够先进的平台，才能提供最好的营销效果。广告主可以利用DSP平台的数据和算法优势，与DSP进行充分的数据合作，让受众、资源、广告主形成强壮的营销闭环，及时优化投放方案和算法，实现营销效果最佳。

当前市场上主要有三家Exchange平台，各自掌握独特资源和受众数据优势。Google侧重于搜索数据，淘宝侧重于网购数据，而腾讯则拥有最全面的受众行为数据，并且在资讯、社交、搜索、网购、即时通信等领域拥有业界领先的产品，并且流量资源庞大，数据全面。基于这些优势条件，结合深度受众数据挖掘，腾讯自有效果营销平台，可以为广告主提供更精准的营销选择。同时，各DSP平台也可通过对接腾讯Ad Exchange的优质资源，结合自有算法和服务优势，为广大广告主提供效果营销服务。

郑靖伟 腾讯网络媒体事业群广告平台部总经理

技术之外 经验主导

张灵燕

电众数码广告有限公司首席运营官

电众数码目前服务的品牌客户而言，广告主对于DSP这种新数字营销平台的应用主要来自两种需求，一种是“尝试型”，将DSP作为传统互联网展示广告“买位置”和“买关注”之外的一种新鲜手段补充，如汽车、IT以及消费类电子产品等行业客户，DSP可以更精准地与目标受众接触沟通，提升营销效率。另一种则是“效果型”，这类客户对营销目的达成效果非常关注，如营销活动参与量、到店量、甚至产品销量等。如电众服务旅游行业的各国海外观光局，旅游城市的酒店等。还有一类传统销售通路为主的品牌客户新建的电商平台，DSP可以直接引导及提升受众网购行为，或成为连接线上线下（O2O）到店的新商务营销模式的桥梁。

互联网营销的价值在于提升目标受众的关注度和准确性，主流网络媒体的主流广告位是最具“人气”的稀缺资源，对应“目标受众关注度”需求。而DSP平台更是在“高关注”的同时“卖准确”，整理并关注相对长尾的网络内容资源，利用技术手段结合目标受众的浏览行为进行归因分析，帮助广告主精准有效地触及目标受众，提升广告效率。

DSP的定点溢出处理技术 篇7

关键词：定点DSP,浮点DSP,溢出

引言

DSP是一种特别适合于进行数字信号处理的数字信号微处理器, 主要用于实时快速地实现各种数字信号处理算法。自十多年前浮点DSP诞生以来, 便为实时信号处理提供了算术上更为先进的备选方案。不过由于成本较低, 定点器件至今仍是业界的主流。

在信号检测的过程中, 如果不能很容易地将信号输入输出到DSP器件或者在信号变换过程中信号明显地受损 (畸变) , 那么DSP的吸引力就没有那么大了。定点运算DSP数字信号处理器在应用中已取得了极大的成功。然而, 随着对DSP处理速度与精度、存储器容量、编程的灵活性和方便性要求的不断提高。

目前大多数用DSP作信号处理时, 其始端和终端都是模拟的。对于一般使用上的16位的定点DSP, 串行口数据位最多为16位, 因此在实际使用过程中就要考虑数据的溢出问题。DSP芯片的定点运算数据的溢出可以分为上溢和下溢。上溢在圆圈上按数据逆时针移动, 下溢在圆圈上顺时针移动。

1 什么是溢出

定点DSP完成的是整数运算或小数运算, 数值格式中不包含阶码, 通常定点DSP是16位或24位数据宽度。一个24位的定点DSP提供的精度与浮点DSP的24位数据尾数提供的精度是相同的, 但是, 它无法提供一个大的动态范围。这样, 在对定点DSP进行运算时就必须考虑“溢出”问题。

溢出的全名是“缓冲区溢出”, 是指当DSP进行运算时, 超出其动态范围的情况。缓冲区是内存中存放数据的地方。在程序试图将数据放到机器内存中的某一个位置的时候, 因为没有足够的空间就会发生缓冲区溢出。在可能出现溢出的情况下, 如果不采取适当的措施, 数据溢出会导致运算精度的严重恶化。一般的定点DSP芯片都没有溢出保护功能, 当溢出保护功能有效时, 一旦出现溢出, 则累加器ACC的结果为最大的饱和值 (上溢为7 F F F H, 下溢为8001H) , 从而达到防止溢出引起精度严重恶化的目的。

2 溢出的处理技术

对于定点DSP, 在进行运算的时候很容易出现溢出的情况。为了保证出现的溢出给对数据处理造成很严重的后果, 我们需要对经常出现溢出的情况进行处理。在本文中讨论的溢出包括以下四个方面:

(1) 使用定点D SP;

(2) 对定点DS P进行位扩展;

(3) 对定点DS P进行数据定标;

(4) 直接使用浮点DSP。

下面对上述技术的实现要点和优缺点进行说明。

2.1 使用16位定点DSP

直接使用定点DSP的时候, 尤其是在进行加法和乘法运算的时候很可能因为缓冲区位数不够而造成数据溢出。例如要进行16位和16位的乘法的时候, 它们的结果为32位, 但可能要超过32位, 为了避免溢出的发生, 一般在DSP中可以设置溢出保护功能。当发生溢出时, 自动将结果设置为最大值或最小值。

使用这种方法的缺点是有截断误差, 优点是实时性好。这种方法适用于对精度要求不高的情况。

2.2 对定点DSP进行位扩展

在进行乘法或加法运算的时候, 如果经过考虑, 可能出现数据溢出, 则可以对定点DSP进行位扩展, 例如把16位或32位扩展成32位或64位。采用这种方法的优点是数据的精度高, 出现溢出的可能性小;缺点是扩大了动态范围, 多占用了内存, 加大了运输量和存储量。这种方法适用在实时性要求不高的情况。

2.3 对定点DSP进行数据定标

这是最常用的方法。在定点DSP芯片中, 采用定点数进行数值运算, 其操作数一般采用整型数来表示, 参与数值运算的数就是16位的整型数, 但在许多情况下, 数学运算过程中的数不一定都是整数。因此, DSP芯片处理小数的关键就是确定一个数的小数点处于16位中的哪一位, 通过设定小数点在16位数中的不同位置, 就可以表示不同大小和不同精度的小数了。这就是数的定标。

数的定标有Q表示法和S表示法种。表1列出了一个16位数的16种Q表示及它们所能表示的十进制数值范围。

从表1可以看出, 同样一个16位数, 若小数点设定的位置不同, 它所表示的数也就不同, 但对于DSP芯片来说, 处理方法是完全相同的。不同的Q所表示的数不仅范围不同, 而且精度也不相同。

对定点DSP的数据进行定标, 就是要把定点数转化为浮点数。和定点运算DSP相比, 浮点运算DSP比定点运算DSP的动态范围要大很多。定点DSP的字长每增加1bit, 动态范围扩大6d B。16bit字长的动态范围为96d B。程序员必须时刻关注溢出的发生。这时, 要么不断地移位定标, 要么作截尾。前者要耗费大量的程序空间和执行时间, 后者则很快带来图像质量的劣化, 使整个系统的性能下降。而32bit浮点运算DSP的动态范围可以作到1536d B, 这不仅大大扩大了动态范围, 提高了运算精度, 还大大节省了运算时间和存储空间, 因为大大减少了定标, 移位和溢出检查。因此的实际的应用过程中, 常常需要将定点和浮点之间的转换。

浮点数与定点数的转换关系可表示为:

浮点数 (x) 转换为定点数 (xq) :xq= (int) x×2Q

定点数 (xq) 转换为浮点数 (x) :x= (fl oa t) xq×2-Q

在定点处理器中常常需要对浮点数进行处理, 处理的方法一般为:

(1) 定义变量为浮点型 (float, double) , 用C语言抹平定点处理器和浮点处理器的区别, 但是程序的代码庞大, 运算速度也慢。

(2) 放大若干倍表示小数。比如要表示精度为0.01的变量, 放大100倍去运算, 运算完成后再转化。但是这个做法比较僵硬, 如要将上面的变量重新定义成0.001精度, 又需要放大1000倍, 且要重新编写整个程序, 考虑溢出等问题。

(3) 定标法:Q格式:通过假定小数点位于哪一位的右侧, 从而确定小数的精度。

Q0:小数点在第0位的后面, 即我们一般采用的方法

Q15小数点在第15位的后面, 0~14位都是小数位。

2.4 直接使用浮点DSP

相对于定点DSP, 浮点DSP的动态范要大得多。浮点DSP的运算使用硬件来实现, 可以在单周期内完成, 因此其处理速度大大高于定点DSP, 这个优点在实现高精度复杂算法的时候尤为突出。因此在实际使用的时候为了避免数据的溢出, 我们可以直接选择合适的浮点DSP。

3 定点DSP和浮点DSP的选择

定点与浮点DSP的基本差异在于它们各自对数据的数字表示法不同。定点硬件严格执行整数运算, 而浮点DSP既支持整数运算又支持实数运算。目前, 选用定点DSP还是浮点DSP归根结底在于应用数据集是否需要浮点算术功能。

因此, 在实际应用中到底选用定点D S P还是浮点D S P需要综合考虑一下问题:

3.1、成本与方便易用性:

浮点DSP提供的计算能力更高, 这也是其区别于定点DSP功能的最大差异所在。浮点器件是最早支持C语言的DSP之一, 而定点DSP则仍须在汇编代码级上进行编程。此外, 对浮点格式而言, 实数运算可直接通过代码加入硬件运算中, 而定点器件则必须通过软件才能间接执行实数运算, 这就增加了算法指令并延长了开发时间。由于浮点DSP易于编程, 因此其最初主要用于开发工作强度较大的情况, 如研究、原型开发、影像识别、工作站的三维图像加速器以及雷达等军用系统。

3.2、逐渐趋同:

目前, 定点DSP和浮点DSP早先在成本与易用性间的差异已经不那么明显了。总体说来, 定点DSP仍然在成本上有优势, 而浮点DSP仍然在易用性上有优势, 但差别已经缩小很多。定点DSP的成本仍然较低, 但是如果大规模量产的需求出现, 那么浮点器件也将受益于规模效益带来的同样的成本降低。

3.3、浮点的精确度:

目前, 选用定点DSP还是浮点DSP归根结底在于应用数据集是否需要浮点算术功能。

4 结论

定点DSP与浮点DSP之间在成本与易用性方面仍有某些差异, 但随着时间的推移, 上述差异已经不大。对设计人员最具重要性的特性在于浮点格式具有更高的算术灵活性与精确度。对高保真音频以及需要实数运算、更高精确度与较大动态范围的其它数据集应用而言, 浮点DSP是最佳的解决方案。

参考文献

[1]刘任化, 李建平.定点DSP中算术运算算法的研究[D].电子科技大学软件工程学院.2008年06期

[2]周日贵, 胡景春, 叶水生, 邹文栋.定点DSP开发实践[J].电声技术.2003, (04)

基于DSP的图像处理系统 篇8

随着数字信号处理系统DSP芯片集成度、运算速度、数据吞吐率等性能的不断提高, DSP己被广泛地应用于实时图像处理领域。一个数字信号处理系统是电子技术、信号处理技术和计算机技术相结合的产物, 系统设计通常分为信号处理部分和非信号处理部分。信号处理部分包括系统的输入和输出、数据的处理、各种算法的实现、数据显示和传输等, 非信号处理部分则包括电源、结构、可靠性和可维护性等。DSP应用开发是一个复杂的过程, 其系统设计开发流程如图1所示[1,2,3]。

在具体的开发过程中, 想要验证DSP算法的正确性并不容易, 因为它需要软件和硬件的配合才能完成, 如果单靠DSP的开发工具CCS (Code Composer Studio) 进行软件仿真既费时又费力, 而且得到的结果与实际在DSP系统中运行程序还有一定距离。因此, 利用TMS320C6201 EVM板, 构造了此图像处理系统[4]。

2 TMS320C6201 EVM板简介

TMS320C6201EVM平台是基于TI的TMS320C6201芯片设计的评估开发版, 可作为通用高速信号处理平台, 尤其适用于图像处理系统。通过评估板可以评估TMS320C6201数字信号处理器的性能, 估计DSP是否能满足特殊应用的需求[5,6]。

TMS320C6201 EVM板硬件功能框图如图2所示。

TMS320C6201 EVM板有如下特点[7,8]:

(1) DSP

板上集成了TMS320C6201芯片, 是一种高性能的定点数字信号处理器, 工作频率为200MHz时, 每个指令周期为5ns, 运算速度达到1600MIPS。

(2) 高速同步存储器

板上提供一条128K×32 bit SBSRAM (100MHz) 同步突发静态存储器, 一条8M×32 bit SDRAM (100MHz) 同步动态存储器。

(3) PCI总线

满足PCI Local Bus Revision 2.1协议, 主机通过HPI接口可直接访问DSP所有存储空间。允许主机初始化DSP, 从主机加载程序。

(4) McBSP接口和定时器接口 (兼容TTL电平)

(5) 用户I/O接口

该I/O接口兼容5V TTL电平, 可作为通用数据接口, 或用作真彩色图像数据接口, 支持3×8-Bit RGB数据输入。

(6) JTAG接口

用TI公司提供的仿真工具, 可以访问DSP及外围。

(7) 电源模块

两种电源, 一是3.3V电源为C6X的I/O、存储器、FPGA及接口芯片供电;一是1.8电源为C6X内核供电。

(8) 电源检测与复位控制

电源检测电路可检测板上电压并提供复位信号。

EVM板提供了用于处理硬件的底层驱动程序和用户模式的动态链接库 (*.DLL) , 用户在此基础上可以用基于动态链接库的C语言, 在主机上编写应用程序可实现如下功能:

(1) 复位及配置C6X;

(2) 装入代码;

(3) 发送与接收信息;

(4) 通过API处理卡上资源。

3 基于TMS320C6201 EVM板的图像处理系统

3.1 系统的硬件构成

在利用EVM版对开发中的软硬件系统进行性能评估和测试时, EVM板通过PCI总线与PC机相连;EVM板上的TMS320C6201所处理的数据可以通过PCI总线送来;另外, EVM板上提供的62芯通用数据接口可与外部数据相连, 以获得外部送入的数据[9,10]。

具体的基于TMS320C6201EVM板的图像处理系统的硬件构成框图如图3所示。

在工作时, 主机里的视频采集卡将HITACHI VK-C77E彩色摄像机送来的模拟视频信号转换成连续的数字视频流。PC机从连续视频流中读取一帧图像, 写入TMS320C6201 EVM板的SDRAM从0x02001078地址开始的连续存储单元中, 然后, PC机把在CCS中编译好的DSP程序所生成的carpic.out文件下载到TMS320C6201 EVM板, 并启动DSP运行。DSP将图像处理完后, 会将SDRAM中0x02000000单元置1。PC机反复读取SDRAM中0x02000000单元的值, 若为1, 说明DSP已将图像处理完成, PC机将此单元的值清0, 并从SDRAM的0x02001078地址开始将处理后的图像读出[3]。

3.2 系统的操作流程

PC机在Windows下与EVM板的通信的接口程序用Borland公司的C++Builder6.0开发完成。此接口程序主要是通过调用Windows的标准API函数, 对视频采集卡进行操作, 将视频采集卡输出的连续视频流显示在PC机上;另一部分是利用TMS320C6201 EVM板提供的API函数, 对EVM板进行操作。

第一步:初始化TMS320C6201 EVM板和视频采集卡, 将连续视频流中的一帧图像写入EVM板的SDRAM。

(1) 调用evm6x.dll中提供的API函数evm6x_open () 以独占方式打开EVM板;

(2) 调用evm6x_reset_board () 函数, 在EVM板上产生一个硬件复位脉冲将EVM板复位;

(3) 调用evm6x_reset_dsp () 函数, 设置DSP的启动方式为HPI_BOOT (即HPI启动并使用MAP 1内存映射) , 并让DSP复位;

(4) 调用evm6x_hpi_open () 函数使主机与EVM板建立单一的HPI连接;

(5) 调用evm6x_init_emif () 函数, 通过HPI读写DSP内部存储器以初始化外部存储器接口 (EMIF) ;

(6) 调用evm6x_hpi_write () 函数将一帧图像写入EVM板上SDRAM中从0x02001078地址开始的存储单元。

第二步:将CCS中生成的*.out文件下载到DSP, 启动DSP运行图像处理程序。

(1) 给出生成的.OUT文件的完整路径, 调用evm6x_coff_load () 函数将*.out文件装载入DSP中;

(2) 调用evm6x_unreset_dsp () 函数将处于悬停状态的DSP释放, 即启动DSP运行。

第三步:从EVM板的SDRAM中将处理完的图像读出, 显示在PC机上。

DSP处理完图像后, 通知主机读取, 调用evm6x_hpi_read () 函数将处理完的一帧图像从EVM板上SDRAM中读回主机, 并显示在屏幕上。

3.3 仿真结果

系统实验是通过主机上播放的一段实地拍摄的视频剪辑上完成得。实验内容主要将从视频剪辑中抓取一帧图像, 利用EVM Win32 DLL提供的API函数, 将此帧图像写入DSP的存储器, 启动DSP运行, 再将处理后的图像回读主机。图4为处理前的图像, 图5为处理后的图像。

4 结论

通过一系列的实验, 证明该DSP系统可以方便直观地看到系统运行的中间状态和结果, 能够满足图像处理过程中实时性和快速性的要求, 完成一些基本的任务, 同时也说明整个系统的设计方案是合理可行的。

摘要：本文在深入研究DSP图像处理技术后, 为方便验证编写的DSP算法和系统设计方案的可行性, 利用现有设备, 构造了基于TMS320C6201 EVM的图形处理系统。经过一系列的实验, 证明该DSP可以方便直观地看到系统运行的中间状态和结果, 能够满足图像处理过程中实时性和快速性的要求, 完成一些基本的任务, 同时也说明整个系统的设计方案是合理可行的。

关键词：图像处理系统,数字信号处理,TMS320C6201

参考文献

[1]邹彦, 唐冬, 宁志刚.DSP原理及应用[M].北京, 电子工业出版社, 2011

[2]邢延超, 皇甫伟.数字视频处理原理及DSP实现[M].北京, 电子工业出版社, 2011

[3]DSP Market Reports 2002[R], Forward Concepts Co.pp:1-4

[4]Steven W.Smith, The Scientist and Engineer’s Guide to Digital Signal Processing Second Edition[M], California Technical Publishing

[5]清远科技编著.TMS320C54XDSP应用程序设计[M].北京, 机械工业出版社, 2004

[6]任梅香, 马淑芬, 李方慧.TMS320C6000系列DSP的原理与应用[M].北京, 电子工业出版社, 2000

[7]Texas Instruments Incorporated, C Source Debugger Users Guide Digital Signal Processing Solutions, 1998

[8]李辉, 李平, 王忆文.音频专用DSP核的硬件循环设计[J], 微电子学, 2008, 38 (6) :851-854

[9]Steven W.Smith, Digital Signal Processing[M], California Technical Publishing

基于DSP的简易数字频率计 篇9

随着微电子技术和计算机技术的飞速发展, 各种电子测量仪器在原理、功能、精度及自动化水平等方面都发生了巨大的变化, 特别是DSP技术诞生以后, 电子测量技术更是迈进了一个全新的时代。近年来, D S P逐渐成为各种电子器件的基础器件, 逐渐成为21世纪最具发展潜力的朝阳行业, 甚至被誉为信息化数字化时代革命旗手。在电子测量技术中, 频率是最基本的参数之一, 它与许多电参量和非电量的测量都有着十分密切的关系。例如, 许多传感器就是将一些非电量转换成频率来进行测量的, 因此频率的测量就显得更为重要。数字频率计是用数字来显示被测信号频率的仪器, 被测信号可以是正弦波、方波或其它周期性变化的信号。

数字频率计广泛采用了高速集成电路和大规模集成电路, 使得仪器的体积更小、耗电更少、精度和可靠性更高。而传统的频率计测量误差较大, 范围也较窄, 因此逐渐被新型的数字频率计所代替。基于DSP的等精度频率计以其测量准确、精度高、方便、价格便宜等优势将得到广泛的应用。

我们设计的简易数字频率计在未采用任何门控器件控制的情况下, 在很宽的范围内实现了等精度频率测量, 0.5Hz～10MHz的范围内测量方波的最大相对误差小于2e-6, 测量正弦波的最大相对误差小于3.5e-5;结果通过RS232通讯显示在计算机上, 可以很方便地监测数据。

方案设计

总体介绍

传统的等精度测频法使用门控器件产生门控信号, 从而实现实际门闸信号与被测信号同步, 消除对被测信号计数产生的一个脉冲的误差, 其原理图如图1所示。

由硬件控制计数的门闸时间, 当预置们信号 (即定闸门信号) 为高电平时, 基准信号计数器C N T 1和被测信号计数器C N T 2并不启动, 而是等被测信号的上升沿来到时才同时开始计数;当预置们信号为低电平时, 两个计数器并不马上关闭, 同样要等到被测信号上升沿来到后再关闭;于是, 实际闸门时间就是被测信号周期的整数倍, 从而实现了闸门与被测信号的同步。但是, 实际的门闸时间并不固定, 与被测信号的频率有关。此外, 无论是采用计数器还是单片机, 在实现等精度测量时总是离不开门控器件。

本设计基于D S P丰富的软件资源, 经过判断和处理, 完成了对被测信号频率的等精度测量。硬件上无需任何门控器件, 简化了电路。系统框图如图2所示, 信号处理部分以TMS320F2812 DSP芯片作为控制和测量的核心;信号调理部分主要是完成对信号的放大、整形和限幅;标准频率信号由30MHz有源晶振产生, 作为高频标准填充脉冲;通过D S P的SCI模块与上位机实现通信, 结果显示在上位机上。

频率/周期测量

在对被测信号频率和周期的测量中, 等精度测量是基于D S P比较匹配时T 1 P W M引脚输出电平的跳变作为门闸信号的开启和关闭, 由于比较匹配发生在被测信号的上升沿, 从而实现了门闸时间与被测信号的同步。原理图如图3所示。

通用定时器T1时钟输入选择外部定时器时钟, 此处用调理后的被测信号作为定时器T1的时钟输入, 定时器T2时钟输入选择内部C P U时钟, 用来产生高频标准填充脉冲。F2812片上EVA中通用定时器T1在发生比较匹配事件时, 其比较输出引脚T1CMP输出信号会自动改变电平状态, 产生PWM波。捕获单元CAP1设置为上升沿捕获, T1PWM输出的PWM波上升沿被C A P 1捕获到, 读取此时定时器T2的计数值, 同理在下一次比较匹配时再次读取定时器T 2的计数值。通过两次T2CNT值的相减, 即可获得该门闸时间内标准填充脉冲的个数, 然后求出被测信号频率。

基于D S P比较匹配时T 1 P W M引脚输出电平的跳变作为门闸信号的开启和关闭, 由于比较匹配发生在被测信号的上升沿, 从而实现了门闸时间与被测信号的同步。两个相邻的比较匹配产生的P W M波的上升沿分别作为门闸信号的开启和关闭信号, 其中被测信号的个数为整数, 并且是由我们自己任意设定的。定时器T2时钟输入选择内部CPU时钟, 用来产生标准填充脉冲。设定捕获单元C A P 1为上升沿捕获, 当其捕获到上升沿时读取堆栈CAPFIFO内的值, 在下一次捕获到时再读堆栈内的值, 计算出标准填充脉冲的个数Ny, 保证Ny的个数不小于一定的值, 即可保证门闸时间大于一定的值。假设现在希望一个门闸时间内高频填充脉冲的总数不小于n, 当Ny>n时, 就增大定时器T1的定时周期, 即增大定时器T1周期寄存器TIPR的值。存在公式T1PR+1=n/Ny, 由于n/Ny不一定为整数, 假a

周期测量与频率测量的基本原理完全相同, 测出信号频率, 根据公T=1/f即可得出被测信号的周期。

误差分析

定时器T1计数的启停时间都是由该信号的上升沿触发的, 在一次测量时间内对被测信号的计数无误差;在此时间内标准频率脉冲的计数个数Ny, 最多相差一个脉冲, 故理论误差为:

显然, 测量精度仅仅与Ny有关, 只要Ny值足够大, 就能保证精度。

硬件设计

如图4所示, 将被测信号经过高速运放O P A 2 6 9 0进行放大, 在经过高速比较器TL3016进行整形[3], 由于比较器在对低频正弦波信号进行整形时, 输出波形的边沿有比较严重的抖动, 影响测量。解决办法是对比较器加入正反馈, 加速信号边沿, 同时形成滞环, 可有效消除抖动。整形后的信号经过高速施密特触发SN74LVC1G14进行限幅和进一步整形。测量部分主要使用DSP2812芯片上定时器T1的时钟输入引脚TCLKINA、定时器T 1的比较输出引脚T 1 P W M和捕获单元CAP1的输入引脚CAP1, 即可完成频率测量。通讯部分选择MAX3221作为RS-232电平转换器件, 通过9芯标准RS-232口与上位机进行串行通信。主要使用了DSP的串行通信发送引脚S C I R X D和串行通信接收引脚SCITXD。

软件设计

软件设计部分主要包括以下四部分:

·初始化:对变量参数、系统时钟、PIE、EV、Flash、GPIO等进行配置。

·中断模块:SCI中断和定时器T2、T3上溢中断。

·数据处理模块:分段+取算术平均值。

·输出操作模块:数据经RS-232传给上位机。

图5为测频率、周期软件流程图, 图6为定时器2的溢出中断流程图。

在该部分初始化时, 要进行以下配置:通用定时器T1时钟输入为外部定时器时钟, 通用定时器T2时钟输入为内部时钟输入, 用来对标准脉冲进行计数, 该标准脉冲由外部30MHz的有源晶振提供;捕获单元1设置为上升沿捕获, 用来捕获T 1 P W M引脚输出PWM波的上升沿, 在每次比较匹配时读取定时器T 2的计数值T 2 C N T, 该值保存在CAP1FIFO内。初始化时要将捕获单元1的状态寄存器中的FIFO堆栈状态设置成空堆栈;将定时器T1的定时周期设置为4个被测信号的周期长度, 通过测得的定时器T1的一个定时周期内的标准脉冲的个数, 计算出被测信号频率, 然后对被测信号进行分段, 分别为低频段 (小于46.875Hz) , 中频段 (大于46.875Hz, 小于2343.75KHz) , 以及高频段 (大于2343.75KHz) , 其中分段的依据是定时器的计数饱和值为65536和计数个数应大于等于1。若信号频率为中高频段则重新配置定时器T1, 定时器T2的寄存器, 来改变定时周期以及每个门闸时间内的高频填充脉冲的个数。在定时器T 1的下一个定时周期内计算出频率和周期。另外, 定时器T2的溢出次数要在第一次发生比较匹配时清零, 而是否是第一次发生比较匹配则通过设置一个标志来判断。当溢出次数清零后才开始记溢出次数, 直到第二次发生比较匹配。

下一步改进意见

该方法的测量误差主要来自硬件部分, 整形电路的优劣直接关系到测量精度的高低。所以我们下一步的工作就是改进整形电路的整形效果和抗干扰性能, 尽最大可能减小信号整形带来的误差。

由于D S P定时器在计数时存在计数饱和的情况, 因此在实现该等精度测量时存在上限, 即当被测信号频率高于高频填充脉冲的频率时, 该方法就不能实现等精度了。可以在该方案的基础上进行以下处理:选择定时器T1定时周期内被测信号的个数固定, 可设置T1PR为65529, 同时将定时器T2的时钟修改为75MHz, 这样就能保证每个门闸时间内高频填充脉冲的个数, 从而在对高频信号实现频率和周期测量时保证了精度。

但选择定时器T1时钟输入为外部时钟时对被测信号的输入范围存在限制, 如果要进一步提高测量的信号的范围, 使得范围达到上百兆或上G赫兹, 可以考虑相位测量的方法, 将被测信号设为360度, 根据被测信号与标准信号之间的X度相位差, 计算被测信号频率。

摘要：采用TMS320F2812DSP芯片为控制单元, 在无需任何门控器件控制的情况下, 利用DSP2812丰富的软件资源实现了等精度测量。根据每个门闸时间内高频标准脉冲的个数与已知被测信号的个数, 求得被测信号频率, 再通过多次平均得到最终结果。

关键词：数字频率计,等精度测量,DSP

参考文献

[1].张志文, 田英峰, 基于的DSP高精度频率测量系统的研究, 西安工业大学学报.2007, 27 (2) :167-170

[2].Texas Instruments Incorporated.TMS320C28x DSP System Control And Interrupts Reference Guide.TEXAS INSTRUMENTS, July2003

[3].全国大学生电子设计竞赛组委会, 全国大学生电子设计竞赛获奖作品汇编, 北京理工大学出版社, 2004.8.169-216

[4].徐科军, 张瀚, 陈智渊, TMS320X281x DSP原理与应用, 北京航空航天大学出版社, 2006

基于DSP的数字预失真系统设计 篇10

关键词：射频功率放大器,数字预失真,线性度,邻通道功率比

0引言

射频功率放大器作为无线通信系统中最主要的非线性器件,具有幅度/幅度和幅度/相位失真的缺点,这种非线性产生的失真严重影响通信的质量。另外,随着无线通信技术的迅猛发展,如WCDMA,OFDM等,都要求功放具有很高的线性度。改善射频功率放大器线性度的线性化技术有很多,数字基带预失真技术是其中性价比最高的一种。目前,数字预失真技术已在软件仿真方面取得了长足进步[1,2],但在硬件上还存在着很大的不足,即硬件环境很难完全在仿真中得到体现。因此,本文提出了基于数字预失真技术的射频功率放大器线性化系统的硬件设计方案,并对该方案进行了具体设计。

1系统的整体设计

1.1 数字预失真的基本原理

数字预失真[3,4]就是对输入的基带信号做一个与功率放大器特性互逆的非线性处理单元,从而达到提高功率放大器线性度的目的,其基本原理如图1所示。

1.2 系统整体结构与功能

该数字预失真系统[5,6]硬件设计主要包括3部分:数字基带信号处理、本振源设计以及功率放大器的数字控制功率输出,如图2所示。

图2虚线部分在DSP(TI公司的TMS320-VC5502)内实现,它包括信源调制、成型滤波和自适应数字预失真等软体设计。另外,DSP通过GPIO控制其余2部分:本振频率的输出以及数控衰减器控制功率的输出,达到交互的目的。下面将具体介绍该硬件系统设计。

2硬件系统设计

2.1 DSP处理器基本外围电路设计

TMS320VC5502是TI公司的一款高性能、低功耗的定点运算DSP处理器。它具有300 MHz双MAC的强大性能,能够实现高速、大容量的数字信号处理。数字预失真是在基带里做大量的数字信号处理,TMS320VC5502正好可以满足系统设计的要求。

DSP最小系统是DSP正常工作的最基本系统。本系统中DSP最小系统是以TMS320VC5502为中心,外部还有时钟、电源、复位、UART串口(与PC进行通信)以及JTAG仿真接口等电路[7]。

2.2 上下变频设计

本振电路采取AD公司的ADF4360-4器件。它是一款双模前置分频型单环频率合成器,其主要特点有:该合成器的输出频率范围为1 450～1 750 MHz,且可选择二分频(选择二分频时,可输出725 ～875 MHz的频率信号);内部集成有压控振荡器;工作电压为3～3.6 V;合成器的输出信号功率可编程;可编程双模前置分频器的分频比为8/9,16/17,32/33等。这些特点保证了频率合成器的输出频率精度[8]。ADF4360_4的应用电路如图3所示。

正交调制器和正交解调器分别采用AD公司的AD8346与AD8437,它们都具有很高的精度,误差也较小,在GSM,CDMA,PCS,DCS等数字通信系统中都有较为广泛的应用例子,具体情况可参考文献[9,10]。

2.3 功率控制输出

该模块由数控衰减器[11]和高功率射频功率放大器组成。功率放大器采用AD公司的ADL5530芯片;数控衰减器采用Tyco Electronics的MAATCC0005芯片。该数控衰减器频率工作范围为DC～2.0 GHz,衰减的最高幅度是31.5 dB,衰减步进是0.5 dB,具有低电压供电,低功耗等特性,外围电路简单,TTL信号驱动,可直接控制功率放大器的输入功率,其具体应用电路如图4所示。

3系统软件设计

该系统的软件设计包括2部分:控制与信号处理设计。控制电路包括对本振输出频率的控制和数控衰减器的数字控制,比较简单。信号处理部分是该系统的核心,图5为该系统信号处理程序的流程:在图5中,TMS320VC5502先向ADF4360_4,MAATCC0005写控制字,然后,输出信号,经过预失真器和非线性功放放大后,与原先信号相比较,误差不为0,则做自适应信号处理,更新LUT表,反之,校正成功,程序结束。由此矫正了功率放大器的非线性度。

4结语

本文介绍了数字预失真的基本原理,提出了基于数字预失真技术的射频功率放大器的一种解决方案,并给出了具体的软硬件设计实现。该设计在折中功率放大器非线性度与效率地基础上,提高了功率放大器的性能,有效的节约了电能。随着数字信号处理器的不断发展,数字预失真技术将会有更为广阔的应用前景。

参考文献

[1]杨小力,石江洪,吴晓芳.WCDMA系统中基于查找表的预失真技术的研究[J].电子设计工程,2010,18(3):96-98.

[2]沈英杰,刘郁,林贾,等.自适应数字预失真方法在功放线性化中的应用[J].重庆邮电学院学报,2005,17(6):1-4.

[3]吴岚,贾建华.基于极坐标查询表的数字预失真技术[J].电子测量技术,2007,30(10):18-20.

[4]赵洪新,陈忆元,洪伟.一种基带预失真RF功率放大器线性化技术的模型仿真实验[J].通信学报,2000,21(5):41-47.

[5]余弦,朱晓维.射频功放数字预失真算法的验证平台[J].电子工程师,2007,33(4):27-29.

[6]唐浩,向超,彭启宗.WCDMA功率放大器数字预失真的系统设计[D].成都:西南交通大学,2006.

[7]汪春梅,孙洪波.TMS320VC55x原理与应用[M].北京:电子工业出版社,2008.

[8]张福洪,罗晚会,杨小海.ADF4357在数字预失真时钟方案中的应用[J].电子器件,2010,33(2):222-225.

[9]华健江.正交调制器AD8346的应用[J].电子产品世界,2000,16(4):57-58.

[10]吴佳,邹芳,邓新蒲.AD8347在接收机前端设计中的应用[J].微处理机,2008,20(3):30-31.

DSP跨屏联动未来式 篇11

品友互动创始人兼CEO黄晓南就表示DSP广告其实从去年开始不仅在PC端对接广告交易平台，一个大趋势就是在视频、移动方面开始对接。以品友的视频DSP为例，当前它已经覆盖每天10亿次曝光，对接几乎所有的视频网站。而在PC端、移动、视频三者打通的DSP平台，能够更好的在碎片化时代，帮助广告主掌握目标受众，实现跨屏受众的购买。

跟着受众走的视频DSP

尽管受众正在从传统电视移向网络视频，但是消费者手中屏幕越来越多，而单一视频资源的有限性，限制了品牌跨媒体人群的匹配和覆盖，这对于想要实现目标人群有效捕捞的广告主来说，广告投放用户重合问题越发凸显。“跨屏广告投放的目的是为了减少浪费”，优酷土豆广告交易平台产品和研发负责人周盛提道：“一个新媒体产生的意义不单是取代老媒体，还有是拓展媒体本身或内容的覆盖度。”

程序化购买的天然土壤

群邑旗下受众购买公司邑策中国区董事总经理Rajesh Sukhwani在峰会上表示，关于如何利用媒体进行有的放矢的广告投放，很多广告主已经不再使用电视和互联网全面覆盖，他们开始更专注与如何有效的组织活动，锁定目标客户。

联合利华中国数字及消费者关系营销负责人廖明表示，对广告主而言，程序化购买最大的帮助就是优化媒体投放。一是提高效率，降低获取新客或接触目标消费人群的成本。我们快消品公司看重电商带动的销量和消费者与品牌的接触、注册、互动，程序化购买让我们有时间及时改进和优化，不断提升效果。另外，优化的手段和方式非常多，比如创意，过去大家跟创意公司拍拍脑袋，找一个最好的创意，现在可以进行动态创意，创意优化，让消费者选择，什么人群，什么时间看我们广告更合适。

而观众根据自己的喜好主动选择视频剧集，自然归类到某个人群属性中。其实，视频广告主要针对消费者曝光付费的模式，与视频程序化购买按照人群售卖进行DSP广告投放有着异曲同工的联系，这让视频网站推出私有交易平台提供了契机，也让广告主透过与其对接的DSP“撮合”流量、资源等，让广告的效果得到最大价值释放。

爱奇艺数据研究院院长葛承志表示：“程序化购买最根本的是媒体购买的民主化，程序化购买对整个产业链继意味着挑战，也意味着机遇和新的增长点。”从购买热剧到购买受众，黄晓南对《成功营销》记者表示，快消品、汽车等行业越来越多的广告主已经借助视频DSP进行程序化购买广告投放，成功做到“千人千面”视频展示。

撮合流量后再投放

尽管视频广告的市场不小，但是对于品牌广告主来说，它的流量资源价值到底如何，在尝试的同时，他们也在对市场进行着评判。而视频程序化购买越发多样化发展，包括RTB（实时竞价模式）和Non-RTB （非实时竞价模式）如何选择，也让他们有了更多的考量。对于正在势头之上的视频网站，想要将其视频广告流量完全开放给DSP似乎并不可能，面对其所开放的资源，想要更好的帮助广告主完成目标人群的购买覆盖，黄晓南认为撮合型DSP必不可少。

“视频DSP能够有效解决不同视频网站跨平台问题，它透过把不同视频网站前贴片资源进行撮合整理，帮助广告主解决了广告多频次多平台重复出现的问题。”当前，品友已经与包括优酷土豆、爱奇艺PPS、暴风影音等众多主流视频网站以及多家视频交易平台对接，通过视频DSP系统平台和算法支撑，对这些流量资源进行重新撮合整理分析，并透过视频程序化购买多样化技术支持，广告主可以更自主地选择投放方式，让视频广告以更为优化清晰的方式，出现在目标受众的屏幕上，优化用户体验，增加品牌的曝光度和好感度，推动最终效果转换。

“其实，在视频平台并不存在流量好与不好的问题，一部韩剧的贴片广告未必就比一部历史剧贴片广告价值更高。”在黄晓南的眼中，随着越来越多品牌开始进驻视频程序化购买这一市场，未来视频DSP将会朝着主流的方向发展。

移动DSP：移动势能新延展

移动DSP已经应势而发。随着消费者逐渐向移动端转移，广告主想要更加立体地了解用户的兴趣爱好，移动端的覆盖势在必行。这就为移动DSP的发展提供了天然的机会。

据市场研究公司eMarketer预测，到2017年全球60%以上的网络广告预算将倾斜到移动端，搜索和展示广告将都向移动端倾斜。美国Gartner预计全球移动广告支出有望由2014年的180亿美元增加至2017年的419亿美元。移动DSP似乎在2014年也迎来了井喷。

全球化：移动DSP的新延展

芒果移动广告COO王华提到移动端的一个特殊性，那就是如果把移动端和过去PC在线对比，可以看出数据是相对割裂的。而透过对这些不同特性数据进行更为专注的分析把握，能够让广告主更明晰目标受众的需求。InMobi全球程序化购买副总裁Phalgun Raju在峰会也表示：“从移动角度来讲，很多数据都是移动数据，在桌面都看不到。比如地点、内容、设备信息，都是非常独特。”

“但是放眼国内，品牌要面对的现实是，移动DSP的生态还未完全形成。”宏盟媒体集团程序化购买（Accuen）总经理袁俊表示。“今天国内的移动端和早年PC端其实很像，移动广告市场比较混乱，广告主不清楚如何投放，媒体也相对混杂。”黄晓南认为对接全球化，国际上规范化、标准化的RTB生态链将对移动DSP有更大的发展推动作用。而品友互动CTO沈学华表示，由于中国互联网、电商和移动互联网迅速发展，中国RTB业态也得到很好的发展，这都让移动DSP全球化有着无限可能，这也是品友互动新的发力点。

日前，品友互动在对接谷歌移动、芒果移动之后，紧接着又对接全球移动广告平台的InMobi、Smaato等。其已经拥有快速覆盖全球的移动广告的能力，这意味着对于很多广告主来说，品友能撮合的范围进一步扩大。

而对于不断推进全球化市场的品牌来说，全球性的移动DSP为他们提供了一个全球广告营销布局的通道。对此，袁俊也有相似的判断，他认为手机游戏、航空公司、旅游等这类本来就希望打开海外市场的行业，将在移动DSP的全球化中获益。

新体验：从量变到“智变”的升格

移动广告已经完成了量的初级积累，工信部最新公布数据显示，2014年3月，全国移动互联网用户突破8.5亿。这一庞大的基数为品牌移动广告实现从量变到“智变”的升格提供了基础。

其实对于广告主来说，不管是PC端的DSP还是移动DSP，所有广告投放的竞争关键都是一样，即DSP供应商的流量、数据、算法以及实际服务过的客户经验。作为一个撮合系统，移动DSP应该寻找一个最大化创造价值的点，有更多的新玩法。

黄晓南表示品友互动的全球化策略，就是一个新玩法尝试。在PC端，品友已经实现了量变，并透过长期服务经验积累，实现了“智”变。而这些基于PC端成熟的人群建模技术和算法优化，能够有效运用到移动端DSP上。

“透过布局和对接了很多全球移动交易平台，目前品友移动端的流量已经超过10亿，接下来的目标是全球化，帮助中国企业走向全球市场，我们的移动全球化战略可以帮助中国企业在移动端拓展海外市场。”

消费者在移动端的行为数据更为多样，能够帮助广告主根据他们的浏览习惯、时间、频次、偏好等细化标签分类，从而具象目标人群的画像，而小屏幕的视线聚焦效果，也让人机互动更具有冲击力。

跨屏时代DSP全新发力点

视频DSP的实质性跨进，以及移动DSP恰逢发展的最佳契机，这些先决条件都将跨屏程序化购买推上了前台。对于广告主来说，完整的DSP广告营销链，势必需要一条跨屏整合的DSP投放链。

根据美国尼尔森的调研显示，在同样的预算前提下，如果把所有预算投放在电视广告，与把部分预算分配到PC、移动视频来做比较，后者的品牌知名度能提升24%；而品牌参与度则能提升17%。多屏的曝光对品牌广告主是有很大价值的。而多屏程序化购买，已经成为数字广告不可逆转的发展大势。

跨屏互补 承接不同作用

然而，面对不同屏幕之间消费者行为习惯的不同，如何找到目标人群是一个难点。Phalgun Raju也表示程序化购买的最大的挑战就是跨屏，即是如何找到最佳的算法形式，在PC和移动端实现最佳消费者映射，从而完成不同屏幕之间最佳营销组合。

黄晓南认为当前跨屏程序化购买，更多的是一个群组概念，即结合消费者不同渠道行为模式，构建跨屏营销组合。在这个高度信息化的时代，只要你还能接触到电子屏，没错，你就是程序化购买能找到的人。

其实，无论是PC端、移动还是视频，DSP的核心优势是不变的。针对跨屏的对接，黄晓南也提出了她的观点：“通过分析时间、空间、人群这三个维度，视频和传统展示广告以及移动广告之间具有非常强的互补性，这让品牌能在三种DSP跨屏联动投放，取得很大成果。”

举例来说，当汽车品牌新品推广时，为了更好地让目标人群了解新品的特性，其透过在PC端借助DSP以及视频DSP广告投放实现曝光，让人们能够直观感受到品牌的特性和亮点；并且移动DSP能够透过新品试驾活动，吸引他们报名参与并亲身体验传播，有效推动品牌知名度和好感度的提升，推动销售转换。

而在峰会中，黄晓南也举例提到5月20日，某快销品牌正是通过PC端和移动端的联动发布促销活动的广告资讯，创造了50分钟800万的网上销售神话。

在高转化率的牵动之下，跨屏联动，正在成为广告主对于程序化购买最关注的话题之一。

借助跨屏 DSP打造整合营销

“大家都在说多屏广告，而并未强调多屏互动，这对于程序化购买来说是一个新趋势，尤其在移动端。”百度品牌展示广告产品部总监陈蕾在峰会上说道：“如果PC广告能够与移动手机广告产生一定程度互动，能够让大小屏幕的广告制定更充满创意和影响力。”而这，正是跨屏DSP广告投放整合链正在推动的。

谷歌亚太区媒体技术解决方案买方关系总负责人Shayne Orbel认为未来随着在线、电视、其他媒体方式不断碰撞以及技术的不断发展，程序化购买就会像一个宇宙空间一样，不断透过黑洞完成不同矩阵的整合，锁定用户定做广告方式，发挥整合营销作用。因而，对于广告主来说，尤其是想把握住当下的移动生态机会，跨屏DSP无疑更有利帮助他们完成营销方案。

根据广告主的不同投放目标，他们可以根据不同媒体特点，透过针对性大数据分析，设定PC端、移动端不同的投放比例。如对于电商企业，肯定不会推荐20%用于PC端、80%用于移动端，因为虽然移动购物正大幅普及，但毕竟移动电商的交易力量还是不如PC端。而对某知名导航APP这样的产品，由于它是根植于移动端的产品，就会建议将广告预算大幅度朝向移动端倾斜。

在黄晓南看来，DSP的初衷就是跟着消费者走，跨屏DSP很好地解决了广告主如何切入到移动端的问题。同时，跨屏的DSP整合营销链能够针对不同广告主需求，不断优化其预算分配，让广告投放得到最充分的价值实现。

【案例链接】

导航APP的“移动+Banner+视频”跨屏整合DSP尝试

对于地图导航而言，作为天然的移动端产品，它势必希望能够更好地吸引受众下载使用。因此，为了在短时间内，进一步提高某知名导航APP酒店预订、团购交易、打车等重点新业务认知度与线上关注度，吸引更多流量引入，形成下载从而带来预订、交易等使用转化，它借助品友互动“移动+ Banner+视频“跨屏整合DSP营销策略，达成品牌诉求。

明确投放目标

为了更好找到目标人群，在投放过程中，针对品牌目标人群进行标签细化归类，有效对受众实现规模覆盖，透过流量引流迅速提升产品认知度和线上关注度。当目标受众对品牌感兴趣下載时，根据其不同诉求，进行有针对性的差异化牵引，使其完成应用下载，推动销售转换。

投放比例明晰

在跨屏DSP投放中，移动DSP无疑是核心推广手段。品友互动针对品牌特点，确定了这次推广的各类媒体预算分配占比：移动60%、在线展示广告20%、视频广告20%。

借助移动DSP对终端使用人群进行随时随地的影响，刺激使用需求。依托Banner广告针对目标人群进行互联网规模覆盖，迅速提升品牌新功能的知晓度与在线关注度，有效拉升百度指数。视频DSP与Banner广告相互配合，利用其生动丰富的表现形式，传递更多产品特色与卖点诉求，加深目标人群的品牌印象。

跨屏联动凸显效果

DSP数字处理 篇12

早期的信号处理主要采用模拟的处理方法, 包括运算放大电路、声表面波 (SAW) 器件以及电荷耦合器件 (CCD) 。运算放大电路通过不同的电阻组配可以实现算数运算, 通过电阻、电容的组配可以实现滤波处理等等。模拟处理最大的问题是不灵活、不稳定。解决以上问题的最好办法就是采用数字信号处理技术。数字信号处理主要通过软件实现, 可以很方便的修改参数, 具有很大灵活性。并且数字电路采用逻辑值进行处理, 也相当可靠。当今数字信号处理的理论和方法已经得到长足的发展, 成为数字化时代的重要支撑, 已经渗透到我们生活和工作的各个方面。[1]高速实时信号处理是信号处理中的一个特殊分支。它的主要特点是高速处理和实时处理, 被广泛应用在工业和军事的关键领域, 如对雷达信号的处理、对通信基站信号的处理等。高速实时信号处理技术除了核心的高速DSP技术外, 还包括很多外围技术, 如ADC、DAC等外围器件技术、系统总线技术等。

二、高速数字信号处理硬件体系设计

DSP (数字信号处理器) 是专门为了数字信号处理应用而设计的高速芯片, 由用户通过编程实现处理算法, 其编程语言多为C语言。DSP具有开发周期短、处理速度快、实时处理能力强的特点, 目前, 已经成为了数字信号处理系统中最为重要的处理器件之一。FPGA (现场可编程门阵列) 近年来发展迅速, 因为它的灵活性、可重构性、广泛的适应性, 在一些信息量较大的场合, 如雷达信号处理、海洋气候数据、农业生产信息处理等应用领域, 现场可编程门阵列 (FPGA) 可以跟DSP等芯片配合使用, 增加系统的可用性和效率, 是嵌入式系统中不可或缺的芯片[2]。本文设计的数字信号处理系统主要以DSP为核心, FPGA为协处理器, 再搭配ADC和DAC及接口电路, 为可重构电路, 是目前比较常用的并行处理系统解决方案, 主要完成数字信号的检测、处理和传输。该系统最大的特点是结构灵活, 有较强的通用性, 适于模块化设计, 从而能够提高算法效率, 同时其开发周期短, 系统易于维护和扩展, 适合于实时信号处理。[3]

2.1 DSP和FPGA器件的选型

DSP芯片选择了TI公司的TMS320C6416, 其最高工作频率可以达到1GHz, 器件本身拥有1MB的内部存储空间, 1280MB的外部存储空间, 可以通过HPI、PCI、EMIF等接口与其它器件连接, 能够胜任数据的高速处理要求。[4]

FPGA芯片选择了Xilinx公司的XC5VSX95T, 其拥有14720个Slices、1520Kb RAM、640个DSP48E Slices和640个User I/O。可以依靠片内的大量RAM资源和乘法器完成各种逻辑运算和处理算法。

2.2系统功能与总体结构设计

本系统对前端输出的模拟信号进行ADC采样, 然后经过滤波、变频、抽取和处理, 得到处理数据, 再通过接口送往显控设备显示, 同时, 可以通过DAC输出基带信号, 系统的总体设计结构如图1所示。

其中, FPGA主要实现ADC和DAC控制, ADC采样信号的滤波、变频、解调等预处理, 系统外围接口电路的逻辑控制, 离散的信号控制和状态监测, 以及和DSP的接口逻辑等;DSP属于信号处理硬件的核心部分, 实现数据处理的核心算法等功能, 处理得到的数据通过UART口送往显控设备;FPGA和DSP之间通过EMIF口连接, 并使用DSP的外部中断作为读取数据的触发;具体的电路结构如图2所示。

三、系统性能优化

3.1 FPGA与DSP的接口优化

本信号处理硬件中FPGA作为数据输入/输出的控制及预处理芯片, 必须要与核心处理器DSP交换数据, 因此, FPGA和DSP之间需要建立高速数据接口。

FPGA作为一个外设, 挂在DSP的EMIFA口, 因为EMIF口工作时钟可能和FPGA内部工作时钟不一致, 为了控制FPGA内部电路的时序, 在FPGA内部, 设计了两个FIFO, 来实现EMIF口对FPGA的数据访问。当DSP响应其外部中断信号时, 从FIFO_R中读取FPGA预处理的数据, 当要给FPGA下发工作参数时, 将数据写入FIFO_W。

3.2接口驱动优化

为了实现信号的高质量传输, 需要在DSP的EMIF口和外部存储器之间增加双电源三态缓冲器, 这里选择的是性能稳定的SN74LVC16T245。本设计中, 在FPGA与DSP的EMIF之间使用该芯片构成数据缓冲。

3.3软件优化

随着电子技术和大数据时代的激发, 多个领域对更大的数字信号数据量的存储和处理需求提出了更高的诉求。特别是雷达、高清视频实时转播等系统采用的高采样率设备, 数据率可以达到Gbps, 这就需要除了对硬件采集信号的质量加以控制之外, 还要对软件算法不断加以优化[5]。尤其是在FPGA程序设计中, 需要特别注意信号采集和发送的时序, 不仅要在原理图设计初期根据厂家的芯片Datasheet进行合理的配置, 也要在编写程序时合理处理多时钟域问题。在一个设计中, 一般应该只有一个全局时钟网络可以驱动全部触发器, 这样可以极大的简化时序分析, 去除掉大量与多时钟域相关的问题, 但是在实际的设计时, 由于FPGA对外接口较多, 每个接口的约束条件都不同, 只利用一个时钟是不可能的, 这时候就要处理多个时钟问题。可以通过以下几个技巧进行处理。

1) 使用全局时钟buffer。对于全局时钟信号, 尽量使用全局时钟buffer (BUFGP) 驱动, FPGA内部需要低时钟偏差的信号, 也尽量使用二级全局buffer (BUFGS) 驱动。

2) 分频信号的处理。对于设计中需要采用“分频信号”作为时钟的电路, 在不要求占空比时, 可以将分频信号设计成和主时钟一样宽度的信号, 然后在实际处理中, 仍然以主时钟为触发条件, 把分频信号作为控制信号处理。如图3所示, 假设主时钟为100MHz, 产生一个10MHz的分频信号。

3) 合理选择语法。在VHDL中, if语句指定了一个具有优先级的编码逻辑, 而case语句则是并行逻辑, 不具有优先级。通常, if-else结构速度较慢, 但需要的电路面积较少;case结构执行速度较快, 但占用电路面积较大。在具体编程时, 要综合考虑速度和面积的关系, 如果对速度有特殊要求, 而对资源没有较高要求, 则应使用case结构。在必须使用if-else结构时, 不正确的嵌套使用if语句会增加延时, 因此, 对于延时要求苛刻的路径, 应该放在较高的优先级。[6]

四、结术语

本文主要研究了高速数字信号处理中使用FPGA+DSP的方案结构, 分析了其中重要的接口设计和软件优化, 基本解决了通用高速数字信号的采集和处理问题。但是目前看来, 提出的基于FPGA+DSP的数据采集和处理的硬件实现, 对多路信号的并行计算速度还不够。下一步的目标将是, 通过对FPGA中的算法模块和控制逻辑模块、接口协议的调整优化以满足更高的要求。[7]

参考文献

[1]石星.高速数字信号处理设计评述[A].中国电子学会.中国电子学会第七届学术年会论文集[C].中国电子学会:, 2001:6.

[2]郑文明.基于FPGA的数字信号处理算法研究与高效实现[D].哈尔滨工程大学, 2009.

[3]孙进平, 王俊, 李伟, 张有光等.DSP/FPGA嵌入式实时处理技术及应用[M].北京航空航天大学出版社.2011.

[4]卞红雨, 纪祥春等.TMS320C6000系列DSP的CPU与外设[M].清华大学出版社.2007.

[5]贾凯宾.高速数字PCB互连设计信号完整性研究[D].南京理工大学, 2008.

[6]孟宪元译.高级FPGA设计结构、实现和优化[M].机械工业出版社.2009.