1、DSP 廠商1. 德州儀器公司眾所周知，美國德州儀器（Texas Instruments TI）是世界上最知名的 DSP 芯片生 產(chǎn)廠商，其產(chǎn)品應用也最廣泛，TI 公司生產(chǎn)的丁 MS320 系列 DSP 芯片廣泛應用于 各個領域。TI 公司在 1982 年成功推出了其第一代 DSP 芯片 TMS32010，這是 DSP 應用歷史上的一個里程碑，從此，DSP 芯片開始得到真正的廣泛應用。由于 TMS320 系列 DSP 芯片具有價格低廉、 簡單易用功能強大等特點， 所以逐漸成為 目前最有影響、 最為成功的 DSP系列處理器。目前，TI 公司在市場上主要有三大系列產(chǎn)品：（1） 面向數(shù)字控制、運動控

2、制的 TMS320C2000 系列，主要包括TMS320C24x/F24x、TMS320LC240 x/LF240 x、TMS320C24xA/LF240 xA、TMS320C28xx 等。（2） 面向低功耗、手持設備、無線終端應用的 TMS320C5000 系列，主要包括TMS320C54x，TMS320C54xx，TMS320C55x 等。（3） 面向高性能、多功能、復雜應用領域的 TMS320C6000 系列，主要包括TMS320C62xx、TMS320C64xx、TMS320C67xx 等。2. 美國模擬器件公司ADI 公司在 DSP 芯片市場上也占有一定的份額，相繼推出了一系列具有自

3、己特點 的 DSP芯片，其定點 DSP 芯片有 ADSP2101/2103/2105 ADSP2111/2115、ADSP2126/2162/2164 ADSP2127/2181、ADSP-BF532 以及 Blackfin 系列，浮點 DSP芯片有 ADSP21000/21020、ADSP21060/21062，以及虎鯊 TS101、TS201S。Motorola 公司Motorola 公司推出的 DSP 芯片比較晚。1986 年該公司推出了定點 DSP 處理器MC56001 ； 1990 年，又推出了與 IEEE 浮點格式兼容的的浮點 DSP 芯片 MC96002。還有 DSP53611、

4、16 位 DSP56800 24 位的 DSP563XX 和 MSC8101 等產(chǎn)品。3. Motorola 公司Motorola 公司推出的 DSP 芯片比較晚。1986 年該公司推出了定點 DSP 處理器MC56001 ; 1990 年，又 推出了與 IEEE 浮點格式兼容的的浮點 DSP 芯片MC96002。還有 DSP53611、16 位 DSP56800 24 位的 DSP563XX 和 MSC8101 等產(chǎn)品。4. 杰爾公司杰爾公司的 SC-1000 和 SC2000 兩大系列的嵌入式 DSP 內(nèi)核，主要面向電信基礎設 施、移動通信、多媒體服務器及其它新興應用。DSP 芯片的選型參

5、數(shù)根據(jù)應用場合和設計目標的不同，選擇 DSP 芯片的側(cè)重點也各不相同，其主要參 數(shù)包括以下幾個方面：(1)運算速度： 首先我們要確定數(shù)字信號處理的算法，算法確定以后其運算量和 完成時間也就大體確定了，根據(jù)運算量及其時間要求就可以估算DSP 芯片運算速度的下限。在選擇 DSP 芯片時，各個芯片運算速度的衡量標準主要有：?MIPS (Millio ns of In structio nsPer Seco nd)，百萬條指令 / 秒，一般 DSP 為 20100MIPS，使用超長指令字的 TMS320B2XX 為 2400M IPS。必須指出的是這是定 點 DSP 芯片運算速度的衡量指標，應注意的是

6、，廠家提供的該指標一般是指峰值 指標，因此，系統(tǒng)設計時應留有一定的裕量。?MOPS (Millions of OperationsPer Second，每秒執(zhí)行百萬操作。這個指標的問題 是什么是一次操作，通常操作包括 CPU 操作外，還包括地址計算、DMA 訪問數(shù)據(jù) 傳輸、I/0操作等。一般說 MOPS 越高意味著乘積一累加和運算速度越快。MOPS 可以對 DSP 芯片的性能進行綜合描述。?MFLOPS (Millio n Float ing Poi ntOperati ons Per Seco nd)，百萬次浮點操作/秒， 這是衡量浮點 DSP 芯片的重要指標。例如 TMS320C31 在主

7、頻為 40MHz 時，處 理能力為 40MFLOPS，TMS320C6701 在指令周期為 6ns 時，單精度運算可達 1GFLOPS 浮點操作包括浮點乘法、加法、減法、存儲等操作。應注意的是，廠家 提供的該指標一般是指峰值指標，因此，系統(tǒng)設計時應注意留有一定的裕量。?MBPS (Million Bit Per Second)，它是對總線和 I/O 口數(shù)據(jù)吞吐率的度量，也就是 某個總線或 I/O 的帶寬。例如對 TMS320C6XXX , 200MHz 時鐘、32bit 總線時，總 線數(shù)據(jù)吞吐率則為 800Mbyte/s 或 6400MBPS。?ACS( Multiply-Accumulate

8、sPer Seco nd),例如 TMS320C6XXX 乘加速度達300MMACS-600MMACS。?指令周期，即執(zhí)行一條指令所需的時間，通常以ns (納秒)為單位，如TMS320LC549-80 在主頻為 80MHz 是的指令周期為 12.5ns.?MAC 時間，執(zhí)行一次乘法和加法運算所花費的時間：大多數(shù) DSP 芯片可以在一 個指令周期內(nèi)完成一次 MAC 運算。?FFT/FIR 執(zhí)行時間，運行一個 N 點 FFT 或 N 點 FIR 程序的運算時間。由于 FFT 運 算/FIR 運算是數(shù)字信號處理的一個典型算法，因此，該指標可以作為衡量芯片性 能的綜合指標。表 1 是基于上述某些參數(shù)對

9、一些 DSP 芯片所作的比較。(2) 運算精度：一般情況下，浮點 DSP 芯片的運算精度要高于定點 DSP 芯片的運算精度，但是功耗和價格也隨之上升。一般定點DSP 芯片的字長為 16 位、24 位或者 32 位，浮點芯片的字長為 32 位。累加器一般都為 32 位或 40 位。定點 DSP 的特點是主頻高、速度快、成本低、功耗小，主要用于計算復雜度不高的控制、通信、語音/圖像、消費電子產(chǎn)品等領域。通常可以用定點器件解決的問題，盡量用 定點器件，因為它經(jīng)濟、速度快、成本低，功耗小。但是在編程時要關注信號的動 態(tài)范圍，在代碼中增加限制信號動態(tài)范圍的定標運算，雖然我們可以通過改進算法 來提高運算精

10、度，但是這樣做會相應增加程序的復雜度和運算量。浮點DSP 的速度一般比定點 DSP 處理速度低，其成本和功耗都比定點 DSP 高，但是由于其采用 了浮點數(shù)據(jù)格式，因而處理精度，動態(tài)范圍都遠高于定點DSP，適合于運算復雜度高，精度要求高的應用場合；即使是一般的應用，在對浮點DSP 進行編程時，不必考慮數(shù)據(jù)溢出和精度不夠的問題，因而編程要比定點DSP 方便、容易。因此說，運算精度要求是一個折衷的問題，需要根據(jù)經(jīng)驗等來確定一個最佳的結(jié)合點。(3)字長的選擇： 一般浮點 DSP 芯片都用 32 位的數(shù)據(jù)字， 大多數(shù)定點 DSP 芯片 是16 位數(shù)據(jù)字。而 Motorola 公司定點芯片用 24 位數(shù)據(jù)

11、字，以便在定點和浮點精 度之間取得折衷。字長大小是影響成本的重要因素，它影響芯片的大小、引腳數(shù)以及存儲器的大小，設計時在滿足性能指標的條件下，盡可能選用最小的數(shù)據(jù)字。(4) 存儲器等片內(nèi)硬件資源安排：包括存儲器的大小，片內(nèi)存儲器的數(shù)量，總線尋址空間等。片內(nèi)存儲器的大小決定了芯片運行速度和成本，例如TI 公司同一系列的 DSP 芯片，不同種類芯片存儲器的配置等硬件資源各不相同。通過對算法程 序和應用目標的仔細分析可以大體判定對 DSP 芯片片內(nèi)資源的要求。幾個重要的考慮因素是片內(nèi) RAM 和 ROM 的數(shù)量、可否外擴存儲器、總線接口/中斷/串行 口等是否夠用、是否具有 A/D 轉(zhuǎn)換等。(5) 開

12、發(fā)調(diào)試工具：完善、方便的的開發(fā)工具和相關支持軟件是開發(fā)大型、復雜 DSP系統(tǒng)的必備條件，對縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期有很重要的作用。開發(fā)工具包括軟件和硬件兩部分。軟件開發(fā)工具主要包括：C 編譯器、匯編器、鏈接器、程序庫、軟件仿真器等，在確定 DSP 算法后，編寫的程序代碼通過軟件仿真器進行仿真運 行，來確定必要的性能指標。硬件開發(fā)工具包括在線硬件仿真器和系統(tǒng)開發(fā)板。在 線硬件仿真器通常是 JTAG 周邊掃描接口板，可以對設計的硬件進行在線調(diào)試；在 硬件系統(tǒng)完成之前，不同功能的開發(fā)板上實時運行設計的DSP 軟件，可以提高開發(fā)效率。甚至在有的數(shù)量小的產(chǎn)品中，直接將開發(fā)板當作最終產(chǎn)品。(6) 功耗與電源管理

13、：一般來說個人數(shù)字產(chǎn)品、便攜設備和戶外設備等對功耗有特殊要求，因此這也是一個該考慮的問題。它通常包括供電電壓的選擇和電源的管 理功能。供電電壓一般取得比較低，實施芯片的低電壓供電，通常有3.3V，25V，I8V，0.9V 等，在同樣的時鐘頻率下，它們的功耗將遠遠低于 5V 供電電壓的芯 片。加強了對電源的管理后，通常用休眠、等待模式等方式節(jié)省功率消耗。例如TI 公司提供了詳細的、功能隨指令類型和處理器配置而改變的應用說明。(7) 價格及廠家的售后服務因素：價格包括 DSP 芯片的價格和開發(fā)工具的價 格。如果采用昂貴的 DSP 芯片，即使性能再高，其應用范圍也肯定受到一定的限 制。但低價位的芯片

14、必然是功能較少、片內(nèi)存儲器少、性能上差一些的，這就帶給編程一定的困難。因此，要根據(jù)實際系統(tǒng)的應用情況，確定一個價格適中的DSP芯片。還要充分考慮廠家提供的的售后服務等因素，良好的售后技術支持也是開發(fā) 過程中重要資源。(8) 其他因素：包括 DSP 芯片的封裝形式、環(huán)境要求、供貨周期、生命周期等。DSP 應用選型型舉例面向數(shù)字控制、運動控制的 DSP 系統(tǒng)開發(fā)的 DSP 芯片選型面向數(shù)字控制、運動控制主要有磁盤驅(qū)動控制、引擎控制、激光打印機控制、噴 繪機控制、馬達控制、電力系統(tǒng)控制、機器人控制、高精度伺服系統(tǒng)控制、數(shù)控機 床等。當然這些主要是針對數(shù)字運動控制系統(tǒng)設計的應用，在這些系統(tǒng)的控制中，

15、不僅要求有專門用于數(shù)字控制系統(tǒng)的外設電路，而且要求芯片具有數(shù)字信號處理器 的一般特征。例如在控制直流無刷電動機的 DSP 控制系統(tǒng)中，直流無刷電機運行過程要進行兩 種控制，一種是轉(zhuǎn)速控制，也即控制提供給定子線圈的電流；另一種是換相控制， 在轉(zhuǎn)子到達指定位置改變定子導通相，實現(xiàn)定子磁場改變，這種控制實際上實現(xiàn)了 物理電刷的機制。因此這種電機需要有位置反饋機制，比如霍爾元件、光電碼盤， 或者利用梯形反電動勢特點進行反電動勢過零檢測等。電機速度控制也是根據(jù)位置 反饋信號，計算出轉(zhuǎn)子速度，再利用 PI 或 PID 等控制方法，實時調(diào)整 PWM 占空 比等來實現(xiàn)定子電流調(diào)節(jié)。因此，控制芯片要進行較多的計

16、算過程。當然也有專門 的直流無刷電機控制芯片；但一般來說，在大多數(shù)應用中，除了電機控制，總還需 要做一些其他的控制和通信等事情，所以，選用帶尸WIVI，同時又有較強數(shù)學運算功能的芯片也是一種很好的選擇。Motorola 的數(shù)字信號處理器 DSP568xx 系列整合了通用數(shù)字信號處理器快速運算功 能和單片機外圍豐富的特點，使得該系列特別適合于那些要求有較強的數(shù)據(jù)處理能 力，同時又要有較多控制功能的應用中，對直流無刷電機的控制就是這一系列 DSP 的典型應用之一。除此之外，數(shù)字運動控領域還有 TI 公司的丁MS320C24X 系列，TMS320Lx240 xx 系列，特別是 TMS320LF240

17、7A 在控制方面得到了非常廣泛的應用，TMS320LF2407A 作為一款專門面向數(shù)字控制系統(tǒng)進行優(yōu)化的通用可編程微處理 器，不僅具有低功耗和代碼保密的特點，而且它集成了極強的數(shù)字信號處理能力， 又集成了數(shù)字控制系統(tǒng)所必需的輸入、輸出、A/D 轉(zhuǎn)換、事件捕捉等外設，其時鐘頻率為 40MHz，指令周期小于 50ns,采用改進的哈佛結(jié)構和流水線技術，在一個 指令周期內(nèi)可以執(zhí)行幾條指令。從運行速度，精度角度來講上述兩款芯片相差無幾，但是TMS320LF2407A 的調(diào)試開發(fā)環(huán)境 CCCS）更加成熟，可參考的資料也更豐富，這樣無疑會減少開發(fā)周期。面向低功耗、手持設備、無線終端應用的 DSP 芯片選型C54X，C54XX，C55X 相比其它一系列的主要特點是低功耗，所以最適合個人與 便攜式上網(wǎng)以及無線通信應用，如手機、 PDA、GPS 等應用。處理速度在 80-400M IPS 之間。C54XX 和 C55XX 一般只具有 McBSP 同步串口、HPI 并行接口、 定時器、DMA 等外設。值得注意的是 C55XX 提供了 EMIF 外部存儲器擴展接口, 可以直接使用 SDRAM，而 C54XX 則不能直接使用未來 DSP 發(fā)展趨勢在相當長的時期內(nèi)，無線應用仍將是可編程 DSP 市場的驅(qū)動