信號發展

⑴ 信號處理發展史

自1982年第一片數字信號處理器TMS320ClO產生以來，DSP的發展大致經歷了四個階段，也形成了目前DSP的四代產品。
(1)第一代DSP
1982年TI(Texas
Instruments)公司推出的TMS320ClO是第一代DSP的代表，它是16位定點DSP，首次採用哈佛結構，完成乘累加運算時間為390ns，處理速度較慢。
(2)第二代DSP

1987年Motorola公司推出了DSP56001，它是24位定點DSP，完成乘累加運算時間為75ns，其他產品如AT&T公司的DSPl6A，ADI(Analog
Devices Inc．)公司的ADSP一2100，TI公司的TMS320C50等，代表了第二代DSP產品。
(3)第三代DSP

1995年出現了第三代定點DSP產品，如Motorola公司的DSP56301，ADI公司的ADSP一2180，TI公司的TMS320C541等。這些產品改進了內部結構，增加了並行處理單元，擴展了內部存儲器容量，提高了處理速度，指令周期大約20ns左右。同期出現了功能更強的32位浮點處理的DSP，如Motorola公司的DSP56000，TI公司的TMS320C3X，ADI公司的ADSP-21020等。
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(4)第四代DSP

最近幾年推出了性能更高的第四代處理器，包括並行處理結構DSP和超高性能DSP．如ADI公司的32位浮點處理器SHRAC系列ADSP2106X、TI公司的TMS320C4X等，以及近兩年TI公司推出的並行處理定點系列TMS320C62XX、浮點系列TMS320C67XX，ADI公司的並行處理浮點系列ADSP21160和TigerSHARC系列ADSP—TSl01S、ADSP—TS201等。

目前DSP生產廠家中最有影響的是TI公司、ADI公司、AT&T公司和Motorola公司。其中TI公司和ADI公司的產品系列最全，市場佔有率最高。

DSP處理器有定點處理和浮點處理兩大類，適用於不同場合。早期的定點處理DSP可以勝任大多數數字信號處理應用，但其可處理的數據的動態范圍有限，如16位定點DSP動態范圍僅96dB。在某些數據的動態范圍很大的場合，按定點處理可能會發生數據溢出，在編程時需要使用移位定標措施或者定點指令模擬浮點運算，使程序執行速度大大降低。浮點處理器的出現解決了這些問題，它拓展了數據動態范圍。浮點DSP的綜合性能優於定點DSP，在相同的指令周期內，它既可以完成32位定點運算，也可以完成浮點運算。而且其匯編源程序容易編寫、可讀性好、調試方便。
隨著DSP本身的不斷發展，它的開發工具也不斷發展和完善。早期的DSP開發只能使用簡單的命令行形式的編譯器和鏈接器，使用匯編語言編程，且缺乏調試工具，因此開發難度大、周期長。近幾年來，DSP的開發工具向可視化發展，DSP生產廠家和第三方提供了各種軟體開發環境和硬體模擬調試工具，支持DSP的程序開發。如TI公司的Code
Composer系列(cc2000， cc5000，cc6000)，ADI公司的Visual
DSP++等。硬體調試工具普遍採用JTAG掃描方式支持在線調試、支持多處理器調試，還提供了各種評估板。軟體和硬體調試工具的發展，使DSP程序的開發過程變得相對容易。此外，目前許多類型的DSP開發過程中可以使用c編譯器，簡化了開發過程。但是針對定點DSP的c編譯器編譯效率不高，而浮點DSP的c編譯器的效率很高，這使得浮點DSP的程序開發更簡單和方便，縮短了開發周期，降低了開發成本。隨著集成電路技術的發展，DSP處理器的運算能力不斷提高，從早期的5MIPS(百萬條指令／秒)，目前已經達到1GFLOPS(千兆次浮點運算／秒)以上，如TI公司的TMS320C6201和TMS320C6701處理能力達到1GFLOPS，ADI公司的ADSP—TSl01S達到1．5GFLOPS，ADSP。TS201S達到3GFLOPS。但對於某些信號處理應用而言，要求信號處理能力達到每秒幾百億、上千億次運算。這可以通過提高DSP主頻或者通過並行處理來滿足，提高主頻所遇到的難度和付出的成本越來越大，單處理器性能的提高受到許多因素的限制。因此很多DSP處理器具有多處理器擴展接LI，可以方便地實現多處理器並行處理結構，如TI公司的TMS320C4X，ADI公司的ADS-2106X等。新型DSP內部引入了並行處理技術，以滿足處理速度的要求，如TI公司的TMS320C6201和TMS320C6701，ADI公司的ADSP—TSl01S和ADSP—TS201S等。

⑵ 數字信號處理發展現狀及趨勢

從TI第一顆DSP誕生至今已有25年，成就了無數輝煌。多核、SoC的發展方向使DSP將繼續高速成長，同時，它的發展也正在面臨來自FPGA、ASIC的挑戰。

DSP概念最早出現在上個世紀60年代，到70年代才由計算機實現部分實時處理，當時主要用於高尖端領域。由於DSP技術與大量運算相關，每秒完成百萬條指令運算就變為一個新的單位MIPS(每秒百萬條指令)。80年代，有些公司陸續設計出適合於DSP處理技術的處理器，於是DSP開始成為一種高性能處理器的名稱。TI在1982年發布了第一顆DSP晶元，名為TMS32010，這是一個處理速度達5個MIPS的處理器。

加入TI公司有12個年頭的清華才俊鄭小龍，從技術應用工程師打拚到負責DSP在中國的銷售業務，熟諳DSP圈裡的事。他談起了DSP誕生的故事：

那時只有兩種處理器，一種是作為PC核心的CPU，另一種是微控制器MCU。這兩種處理器的在進行大量運算時都面臨技術瓶頸，業內就在考慮「是不是需要一種高速的數字信號處理的器件」。那個時候，數字信號處理的理論已經有了，像濾波器、編碼解碼等對於乘加結構要求很高，如果用CPU來處理的話，指令非常多、效率比較低；而如果在處理器中就有這樣一個乘加結構，數字濾波器就可以實現實時的處理結果。

DSP剛開始出現時，採用了NMOS工藝，然後由於功耗的原因，很快轉到CMOS，例如C54、C55等型號中的「C」就表示CMOS。那個時候成本還是比較高的，實現每個MIPS的成本高達10～100美元，成為商品化的障礙。

發展軌跡：DSP歷史的三個階段

TI首席科學家兼DSP業務開發經理方進 (Gene Frantz)在年前接受電子工程專輯采訪時曾這樣說過，「DSP產業在約40年的歷程中經歷了三個階段：第一階段，DSP意味著數字信號處理，並作為一個新的理論體系廣為流行；隨著這個時代的成熟，DSP進入了發展的第二階段，在這個階段，DSP代表數字信號處理器，這些DSP器件使我們生活的許多方面都發生了巨大的變化；接下來又催生了第三階段，這是一個賦能(enablement)的時期，我們將看到DSP理論和DSP架構都被嵌入到SoC類產品中。」

80年代開始了第二個階段，DSP從概念走向了產品，TMS32010所實現的出色性能和特性備受業界關注。方進先生在一篇文章中提到，新興的DSP業務同時也承擔著巨大的風險，究竟向哪裡拓展是生死攸關的問題。當設計師努力使DSP處理器每MIPS成本降到了適合於商用的低於10美元范圍時，DSP在軍事、工業和商業應用中不斷獲得成功。到1991年，TI推出價格可與16位微處理器不相上下的DSP晶元，首次實現批量單價低於5美元，但所能提供的性能卻是其5至10倍。

到90年代，多家公司躋身DSP領域與TI進行市場競爭。TI首家提供可定製 DSP——cDSP，cDSP 基於內核 DSP的設計可使DSP具有更高的系統集成度，大加速了產品的上市時間。同時，TI瞄準DSP電子市場上成長速度最快的領域。到90年代中期，這種可編程的DSP器件已廣泛應用於數據通信、海量存儲、語音處理、汽車電子、消費類音頻和視頻產品等等，其中最為輝煌的成就是在數字蜂窩電話中的成功。這時，DSP業務也一躍成為TI最大的業務，這個階段DSP每MIPS的價格已降到10美分到1美元的范圍。

21世紀DSP發展進入第三個階段，市場競爭更加激烈，TI及時調整DSP發展戰略全局規劃，並以全面的產品規劃和完善的解決方案，加之全新的開發理念，深化產業化進程。成就這一進展的前提就是DSP每MIPS價格目標已設定為幾個美分或更低。

DSP演進圖：性能、價格、功耗是不變的追求

無疑，CMOS工藝的改變大大降低了功耗，而且隨著工藝節點從3微米、0.8微米、0.1微米以及未來的納米工藝，低功耗是DSP一個不變的特性。同時，DSP的主頻不斷得到提升，從開始的5MHz，到100MHz、200MHz。

「一個關鍵的轉折點出現在90年代中期，TI開發出多並行處理結構，1997年推出了C6000 DSP，有8個並行運算單元，原來每個單元性能可達200MPS，這樣一下子提高了8倍到1600 MIPS。」 這些運算單元可以有不同的組合，分為2組、每組4個，包括邏輯處理、數字處理、乘法運算、移位處理四類單元，分別適合不同的應用。這一時期，DSP已廣泛用於數據通信、海量存儲、語音處理、消費音視頻產品等，特別是在蜂窩電話領域的成功。鄭小龍說道，「今天針對基站應用的C6?16主頻達到1.1GHz、處理能力超過8000MIPS。」

性能、價格、功耗永遠是DSP追求的目標。在這個目標的驅動下，每隔十年DSP的性能、規模、工藝、價格等就會發生一個躍遷。如表1所示，DSP的演進同樣遵循著摩爾定律，伴隨著集成度的不斷提高，是性能的提升、價格的下降。

表1：每隔十年DSP性能、規模、工藝、價格的變動。

針對DSP功耗的變動趨勢，存在一個Gene定律。從圖1可見，1982年每MIPS的功耗為250mW，到1992下降為12.5mW，而到2000年僅為0.1mW，2004年到0.01mW，而預計2010年將挑戰0.001mW。Gene定律認為，DSP功耗性能比每隔5年將降低10倍。

⑶ 交通信號如何發展起來的

隨著汽車的出現來和發展，如何讓汽源車、人以及其他交通工具在道路上科學合理、安全有序地行駛越來越重要，在此過程中，交通信號發展了起來。最初的交通指揮者是步行的巡警。他們靠手勢指揮交通。後來，有了手動的交通信號燈。直到20世紀20年代初，自動交通信號燈才開始使用。

但是還有一個重要的問題解決不了，那就是一個十字路口的交通流量一天要改變多次。1927年，有兩個人獲得了「流量調制燈」交通控制裝置的專利。這種裝置能根據一個十字路口當時的交通流量來調整交通信號燈。這種裝置中的一種，是由耶魯大學的霍教授發明的，1928年4月首次在康涅狄格州的紐哈文投入使用。這種裝置是由放在路面上的能感受壓力的探測器控制的。如果有一輛轎車壓過探測器，控制信號燈的電極就立刻會收到信號，信號燈就會給駛來的轎車開綠燈。我們今天仍然使用著這種交通信號燈，只是作了些改變。

也是在1928年，阿德勒發明了另外一種信號燈。它是用麥克風來發出信號。當一個司機遇到紅燈停下，並按響汽車喇叭時，麥克風就會將聲音傳給控制信號燈，馬上紅燈就會變成綠燈。今天，人們還使用著其他一些聲控換燈裝置。

⑷ 信號源發展分為哪幾個階段

至少3個
信號源按工作原理可以分為： LC 源、鎖相源、合成源等。
LC源是直接產生正弦信號。
合成源是DDS發展過程：直接頻率合成，鎖相式頻率合成，直接數字頻率合成。

⑸ 信號分析技術是如何發展的

講歷史嗎？
從傅立葉分解開始，到後來的小波分析，Kalman濾波，.....

⑹ 信號處理的發展

數字信號處理是20世紀60年代才開始發展起來的，開始是貝爾實驗室及麻省理工學院用電子計算機對電路與濾波器設計進行模擬，奠定了數字濾波器的發展基礎。60年代中期，發明了快速傅里葉變換，使頻譜分析的傅里葉分析的計算速度提高了百倍以上，從而達到了可以利用電子計算機進行譜分析的目的，奠定了信號與系統分析的實用基礎，形成了以數字濾波及快速傅里葉變換為中心內容的數字信號處理的基本方法與概念。70年代開始，數字信號處理這個專用名詞在科技領域問世。

⑺ 鐵路信號的發展過程和趨勢

說來話長。19世紀初，在英國中部的約克城，紅、綠裝分別代表女性的不同身份。其中，著紅裝的女人表示我已結婚，而著綠裝的女人則是未婚者。後來，英國倫敦議會大廈前經常發生馬車軋人的事故，於是人們受到紅綠裝啟發，1868年12月10日，信號燈家族的第一個成員就在倫敦議會大廈的廣場上誕生了，由當時英國機械師德·哈特設計、製造的燈柱高7米，身上掛著一盞紅、綠兩色的提燈--煤氣交通信號燈，這是城市街道的第一盞信號燈。在燈的腳下，一名手持長桿的警察隨心所欲地牽動皮帶轉換提燈的顏色。 後來在信號燈的中心裝上了煤氣燈罩。它的前面有兩塊紅、綠玻璃交替遮擋。不幸的是只面世23天的煤氣燈突然爆炸自滅，使一位正在值勤的警察也因此斷送了性命。 從此，城市的交通信號燈被取締了。直到1914年，在美國的克利夫蘭市才率先恢復了紅綠燈，不過，這時已是「電氣信號燈」。稍後又在紐約和芝加哥等城市，相繼重新出現了交通信號燈。 隨著各種交通工具的發展和交通指揮的需要，第一盞名副其實的三色燈(紅、黃、綠三種標志)於1918年誕生。它是三色圓形四面投影器，被安裝在紐約市五號街的一座高塔上，由於它的誕生，使城市交通大為改善。 黃色信號燈的發明者是我國的胡汝鼎，他懷著「科學救國」的抱負到美國深造，在大發明家愛迪生為董事長的美國通用電器公司任職員。一天，他站在繁華的十字路口等待綠燈信號，當他看到紅燈而正要過去時，一輛轉彎的汽車呼地一聲擦身而過，嚇了他一身冷汗。回到宿舍，他反復琢磨，終於想到在紅、綠燈中間再加上一個黃色信號燈，提醒人們注意危險。他的建議立即得到有關方面的肯定。於是紅、黃、綠三色信號燈即以一個完整的指揮信號家族，遍及全世界陸、海、空交通領域了。 中國最早的馬路紅綠燈，是於1928年出現在上海的英租界。 從最早的手牽皮帶到20世紀50年代的電氣控制，從採用計算機控制到現代化的電子定時監控，交通信號燈在科學化、自動化上不斷地更新、發展和完善。 交通指揮燈是非裔美國人加萊特·摩根在1923年發明的。此前，鐵路交通已經使用自動轉換的燈光信號有一段時間了。但是由於火車是按固定的時刻表以單列方式運行的，而且火車要停下來不是很容易，因此鐵路上使用的信號只有一種命令：通行。公路交通的紅綠燈則不一樣，它的職責在很大程度上是要告訴汽車司機把車輛停下來。 開車的人誰也不願意看到停車信號。美國夏威夷大學心理學家詹姆斯指出，人有一種將剎車和油門與自尊相互聯系的傾向。他說：駕車者看到黃燈亮時，心裡便暗暗作好加速的准備。如果此時紅燈亮了，馬上就會產生一種失望的感覺。他把交叉路口稱作「心理動力區」。如果他的理論成立的話，這個區域在佛羅伊德心理學理論中應該是屬於超我（supere go）而非本能（id）的范疇。 新式的紅綠燈能將闖紅燈的人拍照下來。犯事司機的當事人不久就會收到罰款單。有的紅綠燈還具備監測車輛行駛速度的功能。