DSP最早是指一種信號處理技術,直到八十年代初第一顆商用數字處理器問世,DSP才逐步成為一種全新高速處理器的名稱。最初DSP的應用在于專業數據通信和語音處理,各種專用調制解調器、聲碼器、數據加密機初步獲得市場。其后DSP應用擴展到廣泛的民用產品,諸如硬盤驅動器、通用調制解調器、數字答錄機、無線通信終端。九十年代中DSP在數字GSM手機應用和無線基站應用中都獲得了巨大的成功。與此同時,DSP開始全面拓展到新興應用,并在寬帶通信、數字控制、數字音頻、數字視頻等眾多市場上捷報頻傳。
作為一種重要的處理器,DSP已經處于數字信息產品核心引擎的地位,面對中外如此巨大的市場空間,更好的DSP應用有待我們去努力挖掘。我們將回顧一年來DSP在中國應用市場的狀況,以及展望未來一年的發展趨勢。同時介紹DSP的發展和創新,并分析DSP所面臨的機遇與挑戰,
方興未艾的DSP應用市場
根據CCID的預測,今年電子產品市場總量將超過2.5千億美元,比去年增長大于30%,而所消耗集成電路總量為221億美元,其中通信應用占20%、計算機占30%、消費類占35%,其它占15%。
通信仍然是今年DSP最大的應用市場。在無線通信應用中,手機終端無疑都有DSP核心,而2.5G和3G終端的發展將仰賴DSP平臺,其中包括智能手機。同時,無線基礎設施亦離不開高性能DSP,新一帶無線交換機和基站將會因采用更低功耗的DSP而縮小空間易于裝備。在寬帶網絡應用上,從局端到接入端設備,DSP無處不在。
雖然在計算機中CPU仍是主角,但在一些嵌入式應用中DSP已經在發揮作用,比如作為影像加速器、實時媒體編解碼器、嵌入式調制解調器等。在某些場合的應用中,集成有RISC處理器的DSP平臺已經可以勝任主處理器的工作,體現出通信與計算機應用的融合。
隨著數字化進程的加速,更多的數字消費類產品中都采用了DSP。雖然在激光影音產品中大量采用專用解碼芯片,但涉及到音視頻的編碼,還有多制式的解碼應用,DSP還難以被取代。基于DSP的數字相機開始由高端下移,MPEG4類數字播放器新產品,將在年底投放市場,這將勢必掀起新的消費高潮。即便是在傳統白色家電中,DSP應用也在深入進行,如數字變頻應用已由空調延伸到冰箱和洗衣機。
不要小看占15%的其它應用市場,只在今年就蘊藏有33億美元的商機,比去年增長了四分之一。這個市場為DSP提供了更大的增長的空間,在這塊市場的細化中,我們不難發現真正有中國特色的需求與應用。這里先分析幾個重點應用。
數字監控系統在中國仍是一個的市場熱點,業內專家預計今年國內需求將突破一百萬路。幾年來數字系統已經逐步取代傳統模擬系統,而今年基于MPEG4的數字系統又全面取代MPEG1系統,已有領先廠商推出基于H.264的數字系統并投入市場。在早期的MPEG1類產品中,視頻有專用芯片,DSP只處理語音。在MPEG4及H.264類產品中DSP全面完成視頻和語音處理工作。
數字監控應用將向多樣化發展。在公共場所和企事業應用中,嵌入式應用將增加所占份額,部分將由此而取代傳統工控機插卡模式;在社區應用中,網絡相機和網絡網關應用較為普遍。便攜式數字監控產品將可以進入家庭。DSP為所有上述應用創造了有利的條件。
DSP推動了嵌入式指紋識別的應用,并已取得了長足進展,而今年更是走向市場化的關鍵一年。我們可以看到新型更可靠的指紋門禁、指紋密碼箱推向市場。DSP平臺的持續創新及所表現出的高性能和低功耗特色,是這一應用市場歷經十多年而發展不衰的源泉。
DSP在數字控制中的應用也有很大發展。在工業變頻器中,不少項目在今年完成,其中DSP所占比例都在增加。更多的DSP微控制項目不但圍繞工業應用縫紉機、銹花機、雕刻機、噴繪機等,而且拓展到健身器材等新的市場。
今年DSP的其它應用還有許許多多,如教學多媒體方面和數字語音通信等諸多方面。
蓄勢待發的DSP潛在應用
展望明年,DSP在無線通信和寬帶網絡中的應用仍將穩步發展,而我們所期待的更多DSP新應用將會不斷涌現。不妨我們以TI的DSP為主線,描述一下各種應用的發展趨勢。
DM642作為通用媒體處理器,不僅在數字監控市場應用中獨領風騷,而且將樹立起其流媒體核心平臺的市場地位,其應用將涵蓋會議電視、視頻電話、家庭媒體網關、數字電視機頂盒等新產品。
指紋識別類產品首先在海外市場獲得成功,國內市場也迅速崛起。基于DSP的多種生物識別應用產品將脫穎而出,如語音識別、人臉識別、虹膜識別等方面。對于指紋識別,同時兼有低功耗性能比和高性能價格比的C55x系列是理想選擇,而其它則為C62x或C64x。
語音識別技術和應用亦有希望掀起新的高潮,基于C54x系列、C55x系列、C547x系列等多種平臺的成果必將實現產品化。
在醫療儀器方面,基于OMAP的人體生理信息診斷設備將推出,從而一改以往需要借助龐大微機系統的局面。在高端醫學影像處理方面,將應用象C6713這樣的高速浮點處理器;在低端醫學采集設備中,將大量采用MSP430這樣的超低功耗單片機。
DSP也將滲透到專業音響應用中,國內已有廠商采用C6711推出新穎高端音響產品,并已升級到C6713。TI推出的DA610是一個高集成度的音頻處理器,專門針對專業音響應用。
當然DSP的應用還會有很多,讓我們拭目以待。
DSP處理器的發展和創新
由TI今年在DSP的部分創新,不難管窺DSP處理器的發展趨勢。在成功演示1GHz時鐘DSP的同時,720MHz時鐘DSP投入量產,為業界超高速應用提供既有的方案和未來的時間表。DM642的新一代媒體處理器的推出,不僅拓展了DSP視頻領域的應用,而且也改變DSP應用市場的格局。具有6個300MHz時鐘核心的多核DSP,打造了VoIP網關"巨無霸";高集成的225MHz時鐘的浮點DSP,構建了專業音響的"旗艦"。以下產品均采用了TI先進的0.13um制造工藝,有力地保證了將高性能價格比的產品推向市場。


綜上所述,進入新世紀DSP獲得了空前的發展,但同時也遇到了前所未有的技術競爭。作為一種通用處理器,DSP通過技術拓展正在擴大其應用領域,不可避免就受到了來自其它多種器件的競爭,如同樣是軟件可編程的傳統處理器MPU和硬件可編程的FPGA,還有專用器件ASIC。
MPU包括偏高端的微處理器CPU和偏低端的單片機MCU。CPU偏重于計算機應用,但在高速信號處理方面難于與DSP比擬,特別是低功耗嵌入式應用。現在的DSP也可以有實時操作系統,甚至已有DSP就集成有MPU而成為一個單片系統SOC,因此實際上DSP在爭奪嵌入式CPU的市場。MCU則偏重于數字控制應用,具有低價高效的特點。然而隨著DSP結構的優化及成本的降低,并且其高性能可以提高各種控制的檔次,DSP也已滲透到MCU的市場。
FPGA近年來也有較大的發展。雖然其處理速度較快,靈活性較強,但是其成本往往較高,目前在高端通信中應用較多。在一些新型應用的前期工作可能采用FPGA,至于轉入批量生產,則需要考慮ASIC或是DSP。
從成本上來看,ASIC似乎更適合于產品化,但是高昂的前期投入費用還伴隨著一定的風險,便使得ASIC的應用需要有特別的針對性。其產品一旦確定就無法修改,至于產品更新換代也就需要重新設計生產。
相形之下DSP應用上的靈活性較FPGA和ASIC都略勝一籌。誠然DSP會涉及軟件開發資源,不過如果解決得好,DSP的優勢會充分展示出來。DSP軟件有極強可維護性和再利用性,既可以更新已有產品,也可以輕松地升級到新的產品。
既然DSP軟件如此重要,這就使支持模式成為區別不同廠商DSP產品的關鍵。TI始終強化eXpressDSP的開發理念,即包括及時推出最新集成開發軟件并包含DSP/BIOS實時操作系統,規劃DSP算法標準并提供驗證,還有業界最廣泛的第三方DSP開發網絡支持。
未來一年仍將是DSP飛速發展的一年,DSP的市場份額將有望進一步擴大,我們期待著來年有更多更好DSP應用的涌現。








