摘要：本文试图设计开发一种灵活、功能比较强大、扩展能力强的开放式实验平台，来满足当前高校实验与开发的需求。DSP的技术发展走势与优势有：系统级集成DSP是潮流、追求更高的运算速度和进一步降低功耗和几何尺寸、DSP的内核结构进一步改善、DSP嵌入式系统等。笔者设计开发的这款DSP实验平台可以为高校和培训机构提供一个很好的实验平台，通过开发箱可对DSP的功能和硬件电路进行全面了解。这款DSP实验平台将拥有良好的市场前景。
关键词：DSP；硬件电路；试验平台；
近年来，随着通信技术的飞速发展，数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）已经成为信号与信息处理领域里一门十分重要的新兴学科，它代表着当今无线系统的主流发展方向。现在，通信领域中许多产品都与DSP密切联系，例如：Modem、数据加密、扩频通信、可视电话等。而寻找DSP芯片来实现算法最开始的目标是在可以接受的时间内对算法做仿真，随后是将波形存储起来，然后再加以处理。由于它具有高速、灵活、可编程、低功耗和便于接口等特点，已在图形、图像处理，语音、语言处理，通用信号处理，测量分析，通信等领域发挥越来越重要的作用。
1.国内外DSP的发展现状
随着国内外越来越多的高校开设了DSP这门课程，高校教师接到越来越多的嵌入式应用项目，选择一台以教学为目的、能够进行二次开发的DSP实验教学系统是非常有必要的。而市场上的实验教学系统不是硬件电路固定、集成度高、不够直观，就是外设硬件搭建困难、信号不稳定的问题。所以开发出一套以DSP教学为目的，能够二次开发的DSP实验设备不仅有利于DSP的实验教学，还有利于高校进行嵌入式系统开发的研究与设计。
现有一些开发平台越来越注重实验箱的多种功能多种应用模块上，如《物联网嵌入式》上介绍的一些实验设备，它们提供现有模块，直接插在开发板或实验平台上去做实验，由于这些DSP实验平台的高度集成化，使用方便，初学者能够快速入门，但是这些实验设备电路灵活性较差，不能根据使用者需求，灵活的设计外围电路，验证使用者自己的想法与设计。由于这些实验箱，实验平台集成度太高不利于学生自己动手实验，集成度太低不利于电路稳定和系统的快速开发。为此，笔者正尝试着根据这种现状去设计开发了一种灵活、功能比较强大、扩展能力强的开放式实验平台，来满足当前高校实验与开发的需求。
2.DSP的技术发展走势与优势分析
（1）系统级集成DSP是潮流。小DSP芯片尺寸始终是DSP的技术发展方向。当前的DSP尺寸小、功耗低、性能高。各DSP厂商纷纷采用新工艺，改进DSP芯核，并将几个DSP芯核、MPU芯核、专用处理单元、外围电路单元、存储单元统统集成在一个芯片上，成为DSP系统级集成电路。
（2）追求更高的运算速度和进一步降低功耗和几何尺寸。由于电子设备的个人化和客户化趋势，DSP必须追求更高更快的运算速度，才能跟上电子设备的更新步伐。同时由于DSP的应用范围已扩大到人们工作生活的各个领域，特别是便携式手持产品对于低功耗和尺寸的要求很高，所以DSP有待于进一步降低功耗。按照CMOS的发展趋势，依靠新工艺改进芯片结构，DSP运算速度的提高和功耗尺寸的降低是完全可能的。
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（3）DSP的内核结构进一步改善。DSP的结构主要是针对应用，并根据应用优化DSP设计以极大改进产品的性能。多通道结构和单指令多重数据（SIMD）、超长指令字结构（VLIM）、超标量结构、超流水结构、多处理、多线程及可并行扩展的超级哈佛结构（SHARC）在新的高性能处理器中将占据主导地位。
（4）DSP嵌入式系统。DSP嵌入式系统是 DSP系统嵌入到应用电子系统中的一种通用系统。这种系统既具有DSP器件在数据处理方面的优势，又具有应用目标所需要的技术特征。在许多嵌入式应用领域，既需要在数据处理方面具有独特优势的DSP，也需要在智能控制方面技高一筹的微处理器（MCU）。因此，将DSP与MCU融合在一起的双核平台，将成为DSP技术发展的一种新潮流。
（5）DSP试验平台的硬件选用TMS320F28335型数字信号处理器，是TI公司主推的一款高性能浮点DSP控制器，技术优势主要有五个方面：第一，与以往的定点DSP相比，该器件的精度高，成本低，功耗小，性能高，数据以及程序存储量大，外设集成度高，为初学者学习提供了极大的便利。外设的多样性，充分的丰富了课程的建设。第二，该实验平台布局合理、简洁美观。板块之间的连接，采用底板PCB布线的方式，整个实验过程中都不需要外部连线，使系统更加整洁，维护量大大降低；功率驱动模块的输入电压范围很广（8V~70V），使其适用于较多的不同电压等级的控制对象，工业级的电路设计规范美观，能胜任于工业应用场合，额定电流大。第三，模块具有通用性，不同对象的应用并不需要更换驱动模块。第四，该实验平台不仅适用于本科，较多的高级功能同样适用于研究生的教学工作。平台中各模块具有独立性，方便进行二次开发和深度开发，比如：本平台进行了高保真的WAV格式音频文件播放的实现、通过USB文件形式存储网页，并通过HTTP访问等。第五，该实验平台中的LED点阵、数码管以及8个独立按键，通过CPLD进行扩展，DSP与CPLD之间以SPI总线通讯方式进行控制，这是工业上较为主流的一种人机控制方式。使用者可以针对CPLD进行相关的功能开发与学习。
3.DSP的市场前景分析
随着电子工业的快速发展，智能化时代已经到来，DSP以其强大数据处理能力和高运行速度的特点得到重视，在很多智能产品中得到应用，可以预见，未来DSP的应用将有广阔的市场前景，但是由于DSP开发人员的严重缺乏，可知未来DSP的开发人员将成为稀缺资源。
笔者设计开发的这款DSP实验平台可以为高校和培训机构提供一个很好的实验平台，通过开发箱可对DSP的功能和硬件电路进行全面了解。开发箱采用分拆独立的模块化设计，即可独立演示，又可整体工作，其满足各类的实验项目。DSP开发板也加入了一些高级功能的实验，可对开发人员进行强化提高。因此，这款DSP实验平台将拥有良好的市场前景。
参考文献
[1] 北京瑞泰创新科技有限公司.ICETEK-VC5416-USB/PPEDU教学实验系统使用说明书[Z].2003 .
[2] 尹勇，欧光军，关荣锋.DSP集成开发环境CCS使用指南[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003 .
作者简介：李军生（1973—），男，国家电网辽宁电力有限公司朝阳供电公司专责工程师。
论文作者:李军生
论文发表刊物:《电力技术》2016年第11期
论文发表时间:2017/3/1
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