無線通信數字信號微處理器研究

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摘要：無線通信技術的迅速發展要求無線通信數字處理器有著更高的處理效率與更快的反應時間。在無線通信數字信號處理的設備應用中，與傳統的中央處理器相比，微處理器有著處理響應時間迅速、體積小等優點，是廣泛應用于工業控制領域的高新處理技術應用儀器，文章就面向無線同行的數字信號處理的微處理器的設計進行論述，并給出相關改良處理數據能力的有關方案。

關鍵詞：無線通信；數字信號處理；微處理器設計

隨著現代社會通信技術的不斷發展，無線通信數字信號處理器開始向微處理器方向發展。其中的微處理器在如今的市面上有著三種主流類型。其一是傳統的通用中央處理器，中央處理器應用范圍廣但性能表現一般，也不適用于一些專用的場合。其二是應用較為專業的微控制器，在工業生產中，微控制器適用精度較高的工業領域，為工業的發展提供了更為高效的控制設備。其三是數字信號處理器，適用各種數字信號處理，如信號、語音、圖像等處理，有著傳遞速度快、傳遞穩定的特點。

1處理器分類

1.1根據處理器的指令集進行分類。處理器根據許多不同的參數可以進行多種分類，使得處理器的應用精確度更為準確。根據處理器的指令集的類型進行分類可以將微型處理器分為簡單指令的精簡處理器與復雜指令的復雜處理器，微處理器在依據指令處理方式的不同對微處理器的處理方式進行分類。在處理精簡指令的微處理器中，處理器所處理的每條指令長度相等且分類比較規范，廣泛適用于指令差距較小的信號處理，具有處理速度快，處理功耗低的特點。應用于較長指令處理的復雜處理器所處理指令種類較多且指令數量比較分布，但處理的指令長度不一定相等，指令比特差較大，所以復雜指令處理的處理難度跨度也比較大，并不適用于普通的簡單指令處理，在處理復雜的指令時，微處理器的處理速度也比較緩慢，功耗也相對大得多，是一種不適宜進行工業生產的微處理器，需要對其進行改良。1.2根據處理架構進行分類。在微處理器的應用中，按照內部架構對處理器進行分類主要可以將其分為馮諾依曼結構處理器、哈弗結構處理器和改進版哈弗結構處理器三種類型。馮諾依曼處理器使用地址總線對指令進行處理，總體結構由數據總線、控制總線和地址總線三條線構成，由不同的模塊對分復使用，具有一定的局限性，主要使用環境為早期一些無具體規定標準的車間進行使用。哈弗處理器有著較為獨特的指令處理結構，在內部結構設計中，哈弗處理器加固數據總線與指令總線分開，從不同的線路同時對數據與指令進行處理，最大化的利用處理器內部的結構空間。在處理數據時，在處理數據和指令時共用同一個存儲器，可以最大化的利用處理器的運行效率，從根本上提高處理器的運行效率。這樣獨特的結構設計可以使得處理器運行處理速度加快，同時也適用于在處理器運行過程中對處理的指令進行實時更新。1.3根據數據指令類型進行分類。在處理器的類型分類中，按照FLY的分類學對數據與指令之間可將數據與指令之間的關系分為四類，由此可以對處理器進行分類。其中單指令單數據適用標量處理器的數據處理過程中，是主要的數據處理器類型，應用于各種工業的數據處理工作中。其中單指令多數據適用數據的并行化處理，例如現行處理器市面上常見的圖像數據處理類型。其中多指令單數據處理器適用在異構多核結構的處理平臺，通過對數字信號的同一類型的數據的不同指令進行同時處理，將其進行處理后可以得到同一種結果，有著較高的數據處理容錯率。以上幾種數據處理器是常見的數據處理其類型，除此之外數據處理器還有著許多種不同的分類，市面上根據處理器的應用類型對處理器進行分類，以滿足不斷發展的工業技術的需求。

2無線通信數字信號處理的微處理器設計

2.1處理器指令集的設計。指令集的設計是影響微處理器性能的主要參數，在指令集處理設計過程中，通過對處理器工作能力的不同對微處理器的類型進行基礎分類。在微處理的數據處理能力構成中，指令集的設計是影響其處理效率的主要外部環境因素，對指令集的提取與設計是主要影響處理器內部架構的工作。2.2對微處理器的架構進行設計。根據不同的微處理器類型可以將處理器架構分成不同的種類，其中哈弗結構處理器將數據處理與程序處理分開進行存儲，在對數據進行訪問時，哈弗結構的處理器只能使用存放和載入指令實現對數據的讀取，使用16位的數據總線和64kb的尋址空間，其地址總線高為14位，并將ADD作為尋址位和控制位。在哈弗結構的處理器設計初期，因為沒有對處理器的總線進行完備的設計，使得處理器只能使用RAM進行數據的處理，在設計微處理器架構時，其存儲器設計類型主要受到BRAM空間的影響，在架構微處理器設計時，將數據存儲器和程序處理器進行統一的編址，在地址中根據設計的不同可以將空降分為程序段、數據段、外設段和中斷向量段等，根據其用處不同對其進行設計分類。2.3微處理器編譯器的設計。編譯器是將數據處理的高級語言進行編譯，將高級編程語言轉化成硬件可以直接處理的指令。編譯器是聯系高級編程語言與微處理器的硬件設備的重要連結點，是將復雜的指令數據簡化翻譯為微處理設備可以直接進行使用的語句。因此在微處理器的工作過程中，其編譯的高級編程語言的數量與速度直接影響著微處理器處理信號的效率和質量。因此，在微處理器架構設計中，微處理的編譯效率一直是處理器設計領域的一個研究熱點，如何提高微處理運行效率，行業內部從提升編譯器設計質量入手，對編譯器的參數進行一個合理的配置，在通過專業的編程工具形成相應的編譯器，其主要設計步驟如下所示。首先微處理器內部架構設計將高級匯編語言通過微處理器進行前端操作，通過編譯器對高級匯編語言進行詞法解析，語法解析和語義解析，以此生成一個語法樹來幫助微處理器優化語言變量。然后通過一個中間變量的語法樹的形成過程，對C語言編譯類型處理器中的a，b變量采用地址獲取方式，實現微處理器中源代碼中的與常數進行相加的操作類型。通過以上的步驟來逐漸優化微處理處理高級匯編語言的工作過程，將編譯器的優化步驟進行重點處理，通過提高編譯器對高級編程語言的加速處理能力來保證微處理對復雜指令和大量數據的分析和運算能力。在代碼處理方面，微處理會將代碼進行詳盡的分類，使得微處理器在代碼形成過程中，會將一些機器無關代碼交由EDA工具進行分析處理，減緩微處理器內部的數據分析壓力，使得其主要操作過程與原有的微處理無關，以此來全面的提高微處理的工作效力。

3結語

新型的微處理器與傳統的中央處理器相比有著體積更小，處理速度更快，升級更為簡易，模塊化容易的特點，因此新型的微處理器廣泛應用于無線數字通信信號設備的制造產業中。無線通信技術是決定我國當今通信行業的高新技術，為全面推進我國現代化強國的建設，作為高新技術行業的一部分的微處理器設計人員要從不斷完善自身專業水平入手，全身心投入到祖國的發展中去。

參考文獻

［1］郭仁海，呂磊.面向無線通信數字信號處理的微處理器設計［J］.中國電子商務，2014，（2）：64.

作者:蔣同濟 莊 銳 張 穎 單位:1.西北民族大學電氣工程學院 2.蘭州理工大學電氣工程與信息工程學院