信号发展

⑴ 信号处理发展史

自1982年第一片数字信号处理器TMS320ClO产生以来，DSP的发展大致经历了四个阶段，也形成了目前DSP的四代产品。
(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位定点DSP，首次采用哈佛结构，完成乘累加运算时间为390ns，处理速度较慢。
(2)第二代DSP

1987年Motorola公司推出了DSP56001，它是24位定点DSP，完成乘累加运算时间为75ns，其他产品如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产品。
(3)第三代DSP

1995年出现了第三代定点DSP产品，如Motorola公司的DSP56301，ADI公司的ADSP一2180，TI公司的TMS320C541等。这些产品改进了内部结构，增加了并行处理单元，扩展了内部存储器容量，提高了处理速度，指令周期大约20ns左右。同期出现了功能更强的32位浮点处理的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

最近几年推出了性能更高的第四代处理器，包括并行处理结构DSP和超高性能DSP．如ADI公司的32位浮点处理器SHRAC系列ADSP2106X、TI公司的TMS320C4X等，以及近两年TI公司推出的并行处理定点系列TMS320C62XX、浮点系列TMS320C67XX，ADI公司的并行处理浮点系列ADSP21160和TigerSHARC系列ADSP—TSl01S、ADSP—TS201等。

目前DSP生产厂家中最有影响的是TI公司、ADI公司、AT&T公司和Motorola公司。其中TI公司和ADI公司的产品系列最全，市场占有率最高。

DSP处理器有定点处理和浮点处理两大类，适用于不同场合。早期的定点处理DSP可以胜任大多数数字信号处理应用，但其可处理的数据的动态范围有限，如16位定点DSP动态范围仅96dB。在某些数据的动态范围很大的场合，按定点处理可能会发生数据溢出，在编程时需要使用移位定标措施或者定点指令模拟浮点运算，使程序执行速度大大降低。浮点处理器的出现解决了这些问题，它拓展了数据动态范围。浮点DSP的综合性能优于定点DSP，在相同的指令周期内，它既可以完成32位定点运算，也可以完成浮点运算。而且其汇编源程序容易编写、可读性好、调试方便。
随着DSP本身的不断发展，它的开发工具也不断发展和完善。早期的DSP开发只能使用简单的命令行形式的编译器和链接器，使用汇编语言编程，且缺乏调试工具，因此开发难度大、周期长。近几年来，DSP的开发工具向可视化发展，DSP生产厂家和第三方提供了各种软件开发环境和硬件仿真调试工具，支持DSP的程序开发。如TI公司的Code
Composer系列(cc2000， cc5000，cc6000)，ADI公司的Visual
DSP++等。硬件调试工具普遍采用JTAG扫描方式支持在线调试、支持多处理器调试，还提供了各种评估板。软件和硬件调试工具的发展，使DSP程序的开发过程变得相对容易。此外，目前许多类型的DSP开发过程中可以使用c编译器，简化了开发过程。但是针对定点DSP的c编译器编译效率不高，而浮点DSP的c编译器的效率很高，这使得浮点DSP的程序开发更简单和方便，缩短了开发周期，降低了开发成本。随着集成电路技术的发展，DSP处理器的运算能力不断提高，从早期的5MIPS(百万条指令／秒)，目前已经达到1GFLOPS(千兆次浮点运算／秒)以上，如TI公司的TMS320C6201和TMS320C6701处理能力达到1GFLOPS，ADI公司的ADSP—TSl01S达到1．5GFLOPS，ADSP。TS201S达到3GFLOPS。但对于某些信号处理应用而言，要求信号处理能力达到每秒几百亿、上千亿次运算。这可以通过提高DSP主频或者通过并行处理来满足，提高主频所遇到的难度和付出的成本越来越大，单处理器性能的提高受到许多因素的限制。因此很多DSP处理器具有多处理器扩展接LI，可以方便地实现多处理器并行处理结构，如TI公司的TMS320C4X，ADI公司的ADS-2106X等。新型DSP内部引入了并行处理技术，以满足处理速度的要求，如TI公司的TMS320C6201和TMS320C6701，ADI公司的ADSP—TSl01S和ADSP—TS201S等。

⑵ 数字信号处理发展现状及趋势

从TI第一颗DSP诞生至今已有25年，成就了无数辉煌。多核、SoC的发展方向使DSP将继续高速成长，同时，它的发展也正在面临来自FPGA、ASIC的挑战。

DSP概念最早出现在上个世纪60年代，到70年代才由计算机实现部分实时处理，当时主要用于高尖端领域。由于DSP技术与大量运算相关，每秒完成百万条指令运算就变为一个新的单位MIPS(每秒百万条指令)。80年代，有些公司陆续设计出适合于DSP处理技术的处理器，于是DSP开始成为一种高性能处理器的名称。TI在1982年发布了第一颗DSP芯片，名为TMS32010，这是一个处理速度达5个MIPS的处理器。

加入TI公司有12个年头的清华才俊郑小龙，从技术应用工程师打拼到负责DSP在中国的销售业务，熟谙DSP圈里的事。他谈起了DSP诞生的故事：

那时只有两种处理器，一种是作为PC核心的CPU，另一种是微控制器MCU。这两种处理器的在进行大量运算时都面临技术瓶颈，业内就在考虑“是不是需要一种高速的数字信号处理的器件”。那个时候，数字信号处理的理论已经有了，像滤波器、编码解码等对于乘加结构要求很高，如果用CPU来处理的话，指令非常多、效率比较低；而如果在处理器中就有这样一个乘加结构，数字滤波器就可以实现实时的处理结果。

DSP刚开始出现时，采用了NMOS工艺，然后由于功耗的原因，很快转到CMOS，例如C54、C55等型号中的“C”就表示CMOS。那个时候成本还是比较高的，实现每个MIPS的成本高达10～100美元，成为商品化的障碍。

发展轨迹：DSP历史的三个阶段

TI首席科学家兼DSP业务开发经理方进 (Gene Frantz)在年前接受电子工程专辑采访时曾这样说过，“DSP产业在约40年的历程中经历了三个阶段：第一阶段，DSP意味着数字信号处理，并作为一个新的理论体系广为流行；随着这个时代的成熟，DSP进入了发展的第二阶段，在这个阶段，DSP代表数字信号处理器，这些DSP器件使我们生活的许多方面都发生了巨大的变化；接下来又催生了第三阶段，这是一个赋能(enablement)的时期，我们将看到DSP理论和DSP架构都被嵌入到SoC类产品中。”

80年代开始了第二个阶段，DSP从概念走向了产品，TMS32010所实现的出色性能和特性备受业界关注。方进先生在一篇文章中提到，新兴的DSP业务同时也承担着巨大的风险，究竟向哪里拓展是生死攸关的问题。当设计师努力使DSP处理器每MIPS成本降到了适合于商用的低于10美元范围时，DSP在军事、工业和商业应用中不断获得成功。到1991年，TI推出价格可与16位微处理器不相上下的DSP芯片，首次实现批量单价低于5美元，但所能提供的性能却是其5至10倍。

到90年代，多家公司跻身DSP领域与TI进行市场竞争。TI首家提供可定制 DSP——cDSP，cDSP 基于内核 DSP的设计可使DSP具有更高的系统集成度，大加速了产品的上市时间。同时，TI瞄准DSP电子市场上成长速度最快的领域。到90年代中期，这种可编程的DSP器件已广泛应用于数据通信、海量存储、语音处理、汽车电子、消费类音频和视频产品等等，其中最为辉煌的成就是在数字蜂窝电话中的成功。这时，DSP业务也一跃成为TI最大的业务，这个阶段DSP每MIPS的价格已降到10美分到1美元的范围。

21世纪DSP发展进入第三个阶段，市场竞争更加激烈，TI及时调整DSP发展战略全局规划，并以全面的产品规划和完善的解决方案，加之全新的开发理念，深化产业化进程。成就这一进展的前提就是DSP每MIPS价格目标已设定为几个美分或更低。

DSP演进图：性能、价格、功耗是不变的追求

无疑，CMOS工艺的改变大大降低了功耗，而且随着工艺节点从3微米、0.8微米、0.1微米以及未来的纳米工艺，低功耗是DSP一个不变的特性。同时，DSP的主频不断得到提升，从开始的5MHz，到100MHz、200MHz。

“一个关键的转折点出现在90年代中期，TI开发出多并行处理结构，1997年推出了C6000 DSP，有8个并行运算单元，原来每个单元性能可达200MPS，这样一下子提高了8倍到1600 MIPS。” 这些运算单元可以有不同的组合，分为2组、每组4个，包括逻辑处理、数字处理、乘法运算、移位处理四类单元，分别适合不同的应用。这一时期，DSP已广泛用于数据通信、海量存储、语音处理、消费音视频产品等，特别是在蜂窝电话领域的成功。郑小龙说道，“今天针对基站应用的C6?16主频达到1.1GHz、处理能力超过8000MIPS。”

性能、价格、功耗永远是DSP追求的目标。在这个目标的驱动下，每隔十年DSP的性能、规模、工艺、价格等就会发生一个跃迁。如表1所示，DSP的演进同样遵循着摩尔定律，伴随着集成度的不断提高，是性能的提升、价格的下降。

表1：每隔十年DSP性能、规模、工艺、价格的变动。

针对DSP功耗的变动趋势，存在一个Gene定律。从图1可见，1982年每MIPS的功耗为250mW，到1992下降为12.5mW，而到2000年仅为0.1mW，2004年到0.01mW，而预计2010年将挑战0.001mW。Gene定律认为，DSP功耗性能比每隔5年将降低10倍。

⑶ 交通信号如何发展起来的

随着汽车的出现来和发展，如何让汽源车、人以及其他交通工具在道路上科学合理、安全有序地行驶越来越重要，在此过程中，交通信号发展了起来。最初的交通指挥者是步行的巡警。他们靠手势指挥交通。后来，有了手动的交通信号灯。直到20世纪20年代初，自动交通信号灯才开始使用。

但是还有一个重要的问题解决不了，那就是一个十字路口的交通流量一天要改变多次。1927年，有两个人获得了“流量调制灯”交通控制装置的专利。这种装置能根据一个十字路口当时的交通流量来调整交通信号灯。这种装置中的一种，是由耶鲁大学的霍教授发明的，1928年4月首次在康涅狄格州的纽哈文投入使用。这种装置是由放在路面上的能感受压力的探测器控制的。如果有一辆轿车压过探测器，控制信号灯的电极就立刻会收到信号，信号灯就会给驶来的轿车开绿灯。我们今天仍然使用着这种交通信号灯，只是作了些改变。

也是在1928年，阿德勒发明了另外一种信号灯。它是用麦克风来发出信号。当一个司机遇到红灯停下，并按响汽车喇叭时，麦克风就会将声音传给控制信号灯，马上红灯就会变成绿灯。今天，人们还使用着其他一些声控换灯装置。

⑷ 信号源发展分为哪几个阶段

至少3个
信号源按工作原理可以分为： LC 源、锁相源、合成源等。
LC源是直接产生正弦信号。
合成源是DDS发展过程：直接频率合成，锁相式频率合成，直接数字频率合成。

⑸ 信号分析技术是如何发展的

讲历史吗？
从傅立叶分解开始，到后来的小波分析，Kalman滤波，.....

⑹ 信号处理的发展

数字信号处理是20世纪60年代才开始发展起来的，开始是贝尔实验室及麻省理工学院用电子计算机对电路与滤波器设计进行仿真，奠定了数字滤波器的发展基础。60年代中期，发明了快速傅里叶变换，使频谱分析的傅里叶分析的计算速度提高了百倍以上，从而达到了可以利用电子计算机进行谱分析的目的，奠定了信号与系统分析的实用基础，形成了以数字滤波及快速傅里叶变换为中心内容的数字信号处理的基本方法与概念。70年代开始，数字信号处理这个专用名词在科技领域问世。

⑺ 铁路信号的发展过程和趋势

说来话长。19世纪初，在英国中部的约克城，红、绿装分别代表女性的不同身份。其中，着红装的女人表示我已结婚，而着绿装的女人则是未婚者。后来，英国伦敦议会大厦前经常发生马车轧人的事故，于是人们受到红绿装启发，1868年12月10日，信号灯家族的第一个成员就在伦敦议会大厦的广场上诞生了，由当时英国机械师德·哈特设计、制造的灯柱高7米，身上挂着一盏红、绿两色的提灯--煤气交通信号灯，这是城市街道的第一盏信号灯。在灯的脚下，一名手持长杆的警察随心所欲地牵动皮带转换提灯的颜色。 后来在信号灯的中心装上了煤气灯罩。它的前面有两块红、绿玻璃交替遮挡。不幸的是只面世23天的煤气灯突然爆炸自灭，使一位正在值勤的警察也因此断送了性命。 从此，城市的交通信号灯被取缔了。直到1914年，在美国的克利夫兰市才率先恢复了红绿灯，不过，这时已是“电气信号灯”。稍后又在纽约和芝加哥等城市，相继重新出现了交通信号灯。 随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要，第一盏名副其实的三色灯(红、黄、绿三种标志)于1918年诞生。它是三色圆形四面投影器，被安装在纽约市五号街的一座高塔上，由于它的诞生，使城市交通大为改善。 黄色信号灯的发明者是我国的胡汝鼎，他怀着“科学救国”的抱负到美国深造，在大发明家爱迪生为董事长的美国通用电器公司任职员。一天，他站在繁华的十字路口等待绿灯信号，当他看到红灯而正要过去时，一辆转弯的汽车呼地一声擦身而过，吓了他一身冷汗。回到宿舍，他反复琢磨，终于想到在红、绿灯中间再加上一个黄色信号灯，提醒人们注意危险。他的建议立即得到有关方面的肯定。于是红、黄、绿三色信号灯即以一个完整的指挥信号家族，遍及全世界陆、海、空交通领域了。 中国最早的马路红绿灯，是于1928年出现在上海的英租界。 从最早的手牵皮带到20世纪50年代的电气控制，从采用计算机控制到现代化的电子定时监控，交通信号灯在科学化、自动化上不断地更新、发展和完善。 交通指挥灯是非裔美国人加莱特·摩根在1923年发明的。此前，铁路交通已经使用自动转换的灯光信号有一段时间了。但是由于火车是按固定的时刻表以单列方式运行的，而且火车要停下来不是很容易，因此铁路上使用的信号只有一种命令：通行。公路交通的红绿灯则不一样，它的职责在很大程度上是要告诉汽车司机把车辆停下来。 开车的人谁也不愿意看到停车信号。美国夏威夷大学心理学家詹姆斯指出，人有一种将刹车和油门与自尊相互联系的倾向。他说：驾车者看到黄灯亮时，心里便暗暗作好加速的准备。如果此时红灯亮了，马上就会产生一种失望的感觉。他把交叉路口称作“心理动力区”。如果他的理论成立的话，这个区域在佛罗伊德心理学理论中应该是属于超我（supere go）而非本能（id）的范畴。 新式的红绿灯能将闯红灯的人拍照下来。犯事司机的当事人不久就会收到罚款单。有的红绿灯还具备监测车辆行驶速度的功能。