数字信号处理芯片发展论文

摘要：数字信号处理是将信号转换成是数字形式的一种方式，为后续工作提供数据保障。在新时代背景下，FPGA芯片在信号处理领域上具有较大优势，逐渐替代传统芯片。本文阐述了FPGA算法结构以及运算方式，并且对FPGA在数字信号处理中的应用进行分析。下面是小编精心推荐的《数字信号处理芯片发展论文(精选3篇)》相关资料，欢迎阅读！

数字信号处理芯片发展论文 篇1：

臻镭科技(688270) 申购代码787270 申购日期1.18

发行概览：经2021年3月20日公司2021年第一次临时股东大会审议通过，公司本次首次公开发行人民币普通股A股2731.00万股，募集资金扣除发行费用后，将投资于以下项目，具体情况如下：射频微系统研发及产业化项目、可编程射频信号处理芯片研发及产业化项目、固态电子开关研发及产业化项目、总部基地及前沿技术研发项目、补充流动资金。

基本面介绍：公司专注于集成电路芯片和微系统的研发、生产和销售，并围绕相关产品提供技术服务。公司主要产品包括终端射频前端芯片、射频收发芯片及高速高精度ADC/DAC、电源管理芯片、微系统及模组等，为客户提供从天线到信号处理之间的芯片及微系统产品和技术解决方案。公司产品及技术已广泛应用于无线通信终端、通信雷达系统、电子系统供配电等军用领域，并逐步拓展至移动通信系统、卫星互联网等民用领域。

核心竞争力：随着射频模组小型化、轻量化、微系统化的发展趋势，公司不断积累各类射频功能电路的设计经验，并坚持探索将多种功能电路在同一种工艺或异构异质微系统中进行集成，使公司所研发的芯片和微系统模组在体积重量集成度等指标上始终处于行业先进水平，通过单芯片或微系统模组的高集成度特性和定制化的微系统组合应用方案，大大简化下游客户的射频系统设计难度和复杂度，实现芯片制造和系统解决方案厂商的互惠双赢。

公司的团队核心人员均有多年的芯片设计研发和大规模量产经验，并通过近二十年在射频领域的深耕，形成了坚实深入且全面的技术基础沉淀，努力打破海外厂商垄断射频芯片高端市场的技术壁垒。公司在国内率先量产高性能软件无线电射频收发芯片，支持天通卫星通信、自组网、電台、LTE、数字对讲等多种模式兼容切换，产品主要性能指标可对标国外同行业竞争对手的同类射频芯片。在国内大部分厂商争夺分立器件和中低端芯片市场格局的情形下，公司已量产的高性能射频芯片和微系统模组，可运用于雷达、通信、侦察系统。公司团队历经多年的磨合和技术打磨，成为国内为数不多的极具创新力并已占领技术制高点的成熟技术团队。

募投项目匹配性：本次募集资金投资项目将围绕公司主营业务产品展开，在现有产品基础上进一步提升产品性能指标，拓宽产品应用领域，从而提升公司整体的技术研发实力，是现有业务的升级、延伸与补充。项目的开展将有助于公司实现现有产品的升级和新产品的研发及产业化。同时，募集资金投资项目的顺利实施将进一步提升公司研发能力，有效增加公司营运资金，保证公司核心竞争力。

风险因素：经营风险、技术风险、财务风险、内控风险、募集资金投资项目相关风险、豁免披露部分信息可能影响投资者对公司价值判断的风险、发行失败风险。

（数据截至1月14日）

数字信号处理芯片发展论文 篇2：

关于FPGA在数字信号处理中的应用研究

摘要：数字信号处理是将信号转换成是数字形式的一种方式，为后续工作提供数据保障。在新时代背景下，FPGA芯片在信号处理领域上具有较大优势，逐渐替代传统芯片。本文阐述了FPGA算法结构以及运算方式，并且对FPGA在数字信号处理中的应用进行分析。

关键词：FPGA;数字信号处理;应用研究

前言：数字信号是在1960年-1969年发展起来的，随着信息技术快速发展，一定程度上促使数字信号处理得到较广泛的应用范围，目前，对数字信号处理性能要求较高，传统信号处理一般采用DSP芯片进行处理，但是这种芯片已经无法适应当今快节奏时代的发展需求，由此FPGA应市场需求被研发出来，并且取得了较高的成就，在市场上占据重要地位，具有稳定的发展前景。

一、FPGA算法概述

FPGA是在PAL、GAL等可编程器件的基础上形成的，主要用于集成电路中，属于一种半定制电路。就FPGA来说，在使用过程中不仅可以解决电路问题，同时也能够缓解现有编辑器件电路有限的缺陷。FPGA充分运用了逻辑单元阵列理念，与传统逻辑电路相比具有较高的优势。

（一）数字信号处理系统组成结构

数字信号处理具有一定的优势，比如运算过程复杂、数据量大、具有固定的数据结构等。为此，通常采用单指令对数据流方式进行计算，数据信号处理系统中最大的一个优势就是实时性强，可以同时完成数据的接受和计算工作，算法不同其复发度和输入数据也不同，同时DSP芯片的功能也不相同。就数据控制而言，完成高速实时信号处理方案主要有四种，分别是RISC结构、并行处理、流水处理、阵列处理[1]。数字信号处理系统对硬件選择具有一定的要求，硬件选型主要有先进的EDA技术、专用芯片、高速器件、可编程器件等。现阶段，信号处理系统发展趋势朝着高速运算、吞吐量大、实时处理方向发展，而FPGA诞生能有满足这些要求，这也是FPGA能够被广泛的应用在数字信号处理系统中的一个原因。

（二）FPGA的计算方式

现阶段，能够处理数字信号的技术有很多，针对不同领域都有一定的发展空间，其中DSP和单片机具有较广泛的应用市场，但是就性能而言，DSP与单片机在处理速度上相对于AJD具有一定的差距。在一些领域中对系统处理速度要求较高，但是DSP芯片处理效果并不理想，为此，最佳的解决方式是采用可编程逻辑器件来实现编程，基于硬件列阵之上，充分运用并行处理技术进行数字信号实时处理[2]。在数字信号处理系统中傅里叶变换FFT具有重要作用，通过FPGA来实现FFT算法主要的工作内容就是蝶形处理单元设计，常规的FFT算法采用了FLRXIOK仿真器件来实现数字信号处理，此仿真器件设计的结构能够满足数字信号处理高速的需求，由于这种仿真器件内部是结构具有较强大的内核、高速等性能，FPGA芯片高速运算充分满足FFT算法需求。通过VHDL编程能够有效调动DSP计算单元，使其形成蝶形计算结构，FFT运算方式正是由多个蝶形单元组成的，通过对个蝶形运算反复迭代即可实现FFT算法。

二、FPGA在数字信号处理中的应用分析

（一）音视频领域中FPGA芯片的应用

新时代背景下，新媒体技术得到了快速发展，人们对媒体技术的要求越来越高。新媒体技术不仅可以展示出图片和视频，同时也提出了较高的要求。就视频来说，对清晰度及分辨率都有着较高要求，于图像而言，不仅对图像质量有较高要求，同时也需要图像具备较高的稳定性，并且图像显示的内容还需要具备直观反映出情感的作用。为了能够很好的完成这个目标，必然需要对图像进行特殊处理，包括视频清楚度处理、效果灯处理、特效处理等，传统音视频处理方式已经不能够满足现代发展需求，而FPGA芯片技术处理音视频效果和质量，刚好能够满足音视频的这个需求，可以实现更多创新作品制作，为音视频制作提供很多的效果和风格。基于FPGA芯片上，用户可以根据自身需求制作更多个性化的高性能产品，FPGA芯片也具备提升产品性能的作用[3]。现如今，用户对个性化音视频制作要求越来越高，FPGA芯片在数据信号处理中具有较强的针对分析功能，可以根据具体问题、场景、需求对产品进行处理，进而不断创新音视频，推进市场产品快速更新。在此基础上，FPGA芯片对音视频领域发展起到促进作用，同时也促使信号处理系统进一步提升，促进文化产业稳定发展。

（二）软件无线电领域中FPGA芯片应用

FPGA芯片在数据信号处理中能够对硬件进行重新配置，使其无线设备成为软件无线电，FPGA芯片可以在多中通信下使用，为此目前通信中FPGA芯片被广泛的应用。相对于其他设备而言，软件无线电具有较高灵活性和较低成本等的优势，具有极高的商用价值。通过FPGA芯片可以对软件无线电系带进行改进，因此来实现延长系统的作用，进而实现提高设备性能的目的。并且FPGA芯片在数据信号处理中可以进一步强化处理器之间软件交换的灵活性，保证系统在一个标准上能够准确、快速的朝着另一个标准进行切换，同时确保转化后的数据信号质量。其中还应当重视FPGA处理技术与数字信号处理技术之间的联系，其二者之间可以协同运行，在提升信号处理系统的基础上起到降低数据信号处理成本的作用，也就是说，FPGA技术开创了软件无线电基带发展新途径。

（三）水声信号中FPGA处理技术的应用

水声信号处理的复杂性和难度都比较高，在处理水声信号过程中，对声呐图像分辨率要求较高，为此要想充分展示出水声信号，就需要保障信号处理系统分析数据性能以及图像显示性能良好。传统声呐图像处理过程中，一般使用高度信号处理器，而为了能够达到标准要求，通常采用多片处理器并行的方式进行信号处理，采用这种方式处理数据信号整个过程需要大量的时间和成本，极不利于企业发展，FPGA芯片能够很好解决这个问题[4]。FPGA具备强大的运算功能，对声呐数据信号可以进行精准分析，充分展示出FPGA芯片的独特性。在数据信号处理中应用FPGA芯片能够有效降低重复操作的问题，全面提高信号处理效果。此外，在对水声信号进行处理时，可以采用的数字信号处理技术方法较多，经常使用的有相关运算和数字滤波两种，为水声信号处理方式提供更多处理途径，在未来社会发展中，FPGA芯片具有良好的发展前景。

结论：综上所述，传统数据信号处理芯片已经不能够满足当今需求，促使FPGA芯片发展迅速，FPGA在处理数据信号方面具有极高的应用优势，为此广泛的使用。相对于传统信号处理芯片而言，FPGA芯片具备较高的使用性和灵活性，可以完成更为复杂的运算方式。现阶段FPGA芯片在音视频、软件无线电、水声信号处理中应用比较广泛，一定程度上推进数字信号处理技术升级进程。

参考文献：

[1]陈元. 基于FPGA的大功率电源数据采集与信号处理设计与实现[D].电子科技大学，2021.

[2]宿凌超. 基于FPGA的数字化多道脉冲幅度分析器关键技术研究[D].西南科技大学，2021.

[3]孙靖舒.基于DSP和FPGA的通用数字信号处理系统设计[J].电脑知识与技术，2020，16（20）：221-222.

[4]赵晓涛. 基于FPGA的激光导引头数字信号处理系统设计与仿真[D].郑州大学，2020.

作者简介：杨桥，性别：男，1986年5月出生，籍贯：四川省绵阳市学历：本科职称：逻辑工程师，研究方向：FPGA在数据信号处理中的应用

四川鸿创电子科技有限公司敏捷智能计算四川省重点实验室

作者：杨桥

数字信号处理芯片发展论文 篇3：

四路同步水声信号记录仪设计与实现

【摘要】针对传统水下信息采集设备精度低和能量受限的特点，采用24bit高精度A/D转换器ADS1274、数字信号处理芯片TMSVC5509A和CF卡为核心器件，设计开发了一种水声信号记录仪，实现对水声信号4路24bit同步采集与存储，动态范围高达100dB，采样率可达100kS/s，测试结果表明该记录仪精度高、动态范围大、功耗低、存储容量大，工作稳定可靠，可完成30kHz以下的水声信号采集记录。

【关键词】高精度；四路同步；低功耗；水声信号记录仪

一、引言

水声信号是实现水下探测、定位、导航、通信的主要信息载体，对水下目标回波及其辐射噪声的原始信号进行分析、处理和研究可获得大量的目标特性信息，这就需要一种多路同步的高精度水声信号采集记录装置来采集记录水下目标的原始信号。传统的水声采集系统常采用单路16bit以下A/D转换器和单片机为核心器件，采样精度低，采集存储速度慢，处理能力弱，通用性不强。因此，文中采用24bit高精度A/D转换器ADS1274、超低功耗数字信号处理芯片TMSVC5509A和CF卡为主存储介质，设计开发了一种四路同步水声信号记录仪。该记录仪精度高、动态范围大、功耗低、存储容量大，工作稳定可靠，通用性强，可完成30kHz以下的水声信号采集记录和分析处理。

二、记录仪整体设计方案

水声数据记录仪需要长时间工作于水下，在功能上需要满足大容量的存储、低功耗、高保真、实时采集记录的要求。鉴于水声信号频率一般不高，采样率100kHz足以满足大部分信号采集需求，四路24bit采集8个小时总的数据量不超过32G，因此采用容量为32G的Compact Flash（CF卡）就能满足系统存储要求。记录仪采样频率100kHz时，要在10的采样周期内完成4路24bit水声信号的采集存储，实时性要求较高，这里选用TI超低功耗数字信号处理芯片TMS320VC5509A为主控处理器，其处理速度达到400MIPS，可满足系统需求。根据系统的需要，系统硬件部分由四路信号调理（前置放大及滤波）、高精度模数转换器（AD）、主控处理器（DSP）、数据存储单元（CF卡）、PC机接口单元构成（USB），软件部分由数据采集模块、数据存储模块和数据读取模块构成。记录仪总体结构图如图1所示。

三、记录仪硬件设计与实现

（一）信号调理部分

信号调理部分的主要的功能，是完成对水听器接收到的弱信号进行放大、滤波、单端变双端、电压抬升以使接收到的水听器信号经过调理后能满足A/D输入信号的要求。

水听器的信号是微弱信号，前置放大对抑制噪声起到致关重要的作用。是否能有效抑制各种噪声，是本系是否成功的关键，这里采用了成熟的商品化前放模块。前放模块的技术指标为：输入方式：差动与单端；共模抑制比：>100dB；输入阻抗：；噪声电压密度为3nV/；增益：10倍（20dB）。

（二）A/D接口电路

经过反复论证和比较，以及考虑到系统性能、电路结构、系统功耗、可扩展性及片源等多方面的因素，本系统选用了美国TI公司的一款24位高精度AD转换器ADS1274。该AD芯片内部集成有多个独立的高阶斩波稳定调制器和FIR数字滤波器，可实现4通道同步采样，支持高速、高精度、低功耗、低速4种工作模式，具有62KHz的带宽，采样频率最高可达128KS/s。该芯片采用差动输入方式，所以输入端可直接与传感器或微小的电压信号相连；可通过设置相应的输入/输出引脚选择工作模式，无需寄存器编程，其数据输出可选择帧同步或SPI串行接口，便于连接至DSP，可满足要求严格的多通道微弱信号采集应用。

（三）主控制器

主控制器是系统的核心，本系统所选用的主控处理器是TI公司的TMS320 VC5509A，该芯片是TI公司生产的TMS320 C5000系列DSP芯片中的一种。C5000系列的DSP在移动通信终端中应用广泛，其中C54x最为成熟，它采用改进的哈佛结构，并集成有丰富的硬件逻辑和外部接口资源，不仅提高了性能，也降低了成本和体积。C55x是在C54x的基础上发展起来的，具有C54x的全部优点，而且是目前功耗最低的新产品。C55x低功耗的这一特点正符合水下能量受限的电子系统的功耗要求。

（四）CF卡控制器

CF支持三种基本工作模式：PC Card Memory模式、PC Card I/O模式以及True IDE模式。文中使用True IDE模式，它可以在CF卡上电时自动进入。在插入CF卡之前，保证CF卡插槽的/OE管脚为低电平，即可以让CF卡进入True IDE模式。DSP与CF卡的接口电图如图4所示。A3-A0为数据、命令或状态寄存器地址线。D15-D0为数据总线。CD1、CD2为CF卡存在性硬件检测脚，内部和地相连，当CF卡有效插入卡座时，对应卡座上的CD1和CD2拉低，可由硬件或软件判断CF卡是否存在。RDY/BSY为CF卡状态信号，当CF卡忙时，该脚置低，此时DSP不能对其访问及进行其它操作。WE、OE为读写有效信号。REG为寄存器选择信号线，-REG为高时访问数据存储器（命令或数据），为低时访问属性存储器。上电时，CF卡自动完成复位，并在缺省状态下进入memory模式，也可由外部控制器经RESET脚对CF卡重新复位。图5为记录仪的硬件电路板实物图。

四、系统软件设计

系统软件设计的重点是完成采集数据的存储，即完成对CF卡的读写操作。在DSP读写CF卡扇区时，首先设置起始扇区的LBA地址和扇区数目；接着设置命令寄存器，读取数据设置命令“20H”，写入数据设置命令“30H”；然后读取状态寄存器，判断状态寄存器值是否为“58H”，若是，则开始读写操作，若否，则继续读取状态寄存器。接下来读取状态寄存器是否为“50H”，判断CF卡操作是否完成，若否，则继续读取判断；若为是，则结束读写过程。如果在判断状态寄存器中发生了超时或出现错误，可设置超时或错误标志，以跳出读写过程。图6为CF卡读写一个扇区的流程图。

五、结束语

系统采用ADS1274、MSVC5509A和CF卡为核心器件设计实现了4路信号的同步采集记录，设计制作的电路板大约16cm× 12cm，用高能锂电池供电，整个系统轻松装入一个内径为15cm，高20cm的圆柱形密封罐内。

经过某噪声测试试验证明，该记录仪体积小、功耗低（2W左右）存储容量大，能稳定可靠的实时采集并存储水下环境噪声和目标辐射噪声数据，具有良好的工程应用前景。

参考文献

[1]TMS320VC5509A Data Sheet[DB/OL].http：//focus.ti.com/lit/ds/symlink/tms320vc5509a.pdf，2007.

[2]Texas Instrument Incorporated.ADS1274/ADS1278， Quad/Octal，Simultaneous Sampling，24-bit Analog-to-Digital Converters Datasheet[ODB/OL].http：//focus.ti.com/lit/ds/symlink/ads1274.pdf，2007.

[3]Cf+and Compact Flash Card Specification Revision 2.0.Compact Flash Association.2003，5.

[4]邹吉武，孙大军，吕云飞.海洋矢量声场观测浮标和潜标系统[J].声学技术，2010（2）：153-156.

[5]张雄伟，陈亮，徐光辉.DSP芯片的原理及开发应用[M].北京：电子工业出版社，2003.

作者简介：苏军（1981—），男，湖北随州人，硕士，工程师，研究方向：水声信号处理。

作者：苏军　尚凡