DSP芯片概述

数字信号处理(Digital Signal Processing，简称DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。现实世界中，我们被不同形式的各种信号所包围。有些信号来自自然，而大部分的信号是人造的；有些信号是必需的，而很多信号在给定场合下是不受欢迎或是不需要的。普遍地说，信号处理是用来提取、增强、存储和运输有用信息的一种运算。在实际应用中，信号大部分是模拟信号，它们的幅度随时间连续地变化，通常采用无源或有源的元器件对模拟信号进行处理，这种方法称为模拟信号处理ASP。ASP的主要缺点是在做复杂信号处理时能力有限，这就造成了处理的不灵活和系统时间的复杂性。与ASP相对应，数字信号处理DSP是利用计算机或专用设备以数值计算的方法对信号进行采集、交换、综合、估值与识别等加工处理，借以达到提取信息和便于利用的目的。它具有以下四个优点：①用DSP方法的系统开发可以利用通用计算机上的软件来进行，因此DSP比较容易开发和测试，且软件是可移植的。②DSP运算只是单纯地基于加法和乘法，这造就了特别稳定的处理能力—如不易受温度的影响。③DSP运算可方便地作实时的修改，通常只要改变程序，或对寄存器重新加载。④由于超大规模集成电路VLSI的应用而降低了存储器、门、微处理器等的价格，DSP比较便宜。

DSP在雷达信号中的应用

作为面向数字信号处理的可编程嵌入式处理器，DSP具有高速、灵活、可靠、可编程、低功耗、接口丰富、处理速度快、实时性好等特点。雷达信号处理系统所涉及的主要技术包括：数据重采样、参数估计、自适应滤波、恒虚警处理、脉冲压缩、自适应波束形成和旁瓣对消等，通常需要完成大量具有高度重复性的实时计算。DSP可以利用硬件算术单元、片内存储器、哈佛总线结构、专用寻址单元、流水处理技术等特有的硬件结构，高速完成FFT、FIR、复数乘加、相关、三角函数以及矩阵运算等数字信号处理。因此，DSP非常适合雷达数字信号处理算法的实现。DSP在雷达信号处理器设计中具有很大的灵活性和适用范围，它不仅增强了信号处理的速度和能力，大大提高了信号处理系统的性能指标，而且适合多功能可编程并行处理和陈列处理，满足高速并行处理的要求。

高适应性和多功能是现在雷达系统所应有的两个基本特征，一方面要求雷达在复杂波环境下具有很高的检测概率和很低的虚警率；另一方面要求雷达在相同的平台上具有多功能，不但需要发现并测定目标的位置和运动参数，还要进行分析处理，判定其属性和威胁程度，进行辅助决策，并将目标信息直接传递给信息中心。因此，在现代雷达信号处理系统的设计中，不仅要考虑运算量、运算速度、数据传输速度、体积的要求，还要考虑系统的标准化、模块化、通用性、可扩展性及其相关的技术。下面从系统结构、数据传输与互连技术、存储技术和软件开发四个方面介绍DSP在雷达信号处理系统中的应用。

现代雷达信号处理系统是典型的实时并行处理系统，采用模块化设计，多种模块构成一个通用硬件平台，根据软件雷达的思想，通过改变算法和软件，使其适应不同的工作环境和任务需要。由于多DPS处理模块具有运算密集、体积小、实时性好以及处理时间可严格预测等特点，通常可作为系统的核心模块。

数据传输与互连技术的选择直接影响雷达信号处理系统结构。数据传输与互连技术随着DPS芯片技术发展而逐步完善更新换代。在此将相关技术分为4类：①基于高性能工作站或者分布式通用计算机网络构建的实时雷达信号处理器。②采用总线结构实现数据交互是常见的一种数据传输与互连技术。③交叉开关数据传输与互连技术。④专用数据传输与互连技术。

雷达信号处理系统软件开发不同于一般的软件，其核心是基于DPS的嵌入式软件，主要任务不是对数据执行变换，而是在各种硬件设备上执行相应的算法，完成相应的功能，而计算机仅仅提供人机交互界面，进行系统监控和显示结果。这种软件系统的开发采用了分层方法，把软件分成底层软件和顶层软件两个相对独立的部分。这种层次化的软件结构，可以提高整个软件系统的可维护性、可移植性；而且由于软件开发人员只需要考虑自己层次的开发内容，有效地提高了软件代码的开发效率。