DSP芯片怎樣選型？DSP芯片選型參數(shù)介紹

現(xiàn)在市面上的DSP產(chǎn)品很多，定點(diǎn)DSP有200多種，浮點(diǎn)DSP有100多種。主要生產(chǎn)：TI 公司、AD公司、Lucent、Motorola和LSI Logic公司。主導(dǎo)產(chǎn)品： TI 公司的TMS320C54xx(16bit 定點(diǎn))、 TMS320C55xx(16bit 定點(diǎn))、 TMS320C62xx(32bit 定點(diǎn))、 TMS320C67xx(16bit 浮點(diǎn))、Motorola公司的DSP68000系列。我們?cè)贒SP選型時(shí)需要注意什么?

16bit定點(diǎn)DSP：最早以TMS320C10/C2X為代表，現(xiàn)在以TM320C2XX/C54XX為代表。

32 bit浮點(diǎn)DSP：代表產(chǎn)品ADSP21020、TMS320C3X

通用DSP芯片的代表性產(chǎn)品包括TI公司的TMS320系列、AD公司ADSP21xx系列、MOTOROLA公司的DSP56xx系列和DSP96xx系列、AT&T公司的DSP16/16A和DSP32/32C等單片器件。

TI的三大主力DSP產(chǎn)品系列為C2000系列主要用于數(shù)字控制系統(tǒng);C5000(C54x、C55x)系列主要用于低功耗、便攜的無(wú)線通信終端產(chǎn)品;C6000系列主要用于高性能復(fù)雜的通信系統(tǒng)。C5000系列中的TMS320C54x系列DSP芯片被廣泛應(yīng)用于通信和個(gè)人消費(fèi)電子領(lǐng)域。

在DSP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程中，選擇合適的器件非常重要，在確定了系統(tǒng)功能需求之后，通過(guò)先期的算法確定及性能模擬，我們要選擇性價(jià)比最高的器件才能夠?yàn)橄乱徊介_發(fā)提供便利。

一般而言，定點(diǎn)DSP芯片的價(jià)格較便宜，功耗較低，但運(yùn)算精度稍低。而浮點(diǎn)DSP芯片的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)算精度高，且C語(yǔ)言編程調(diào)試方便，但價(jià)格稍貴，功耗也較大。例如TI的TMS320C2XX/C54X系列屬于定點(diǎn)DSP芯片，低功耗和低成本是其主要的特點(diǎn)。而TMS320C3X/C4X/C67X屬于浮點(diǎn)DSP芯片，運(yùn)算精度高，用C語(yǔ)言編程方便，開發(fā)周期短，但同時(shí)其價(jià)格和功耗也相對(duì)較高。

DSP應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)算量是確定選用處理能力為多大的DSP芯片的基礎(chǔ)。運(yùn)算量小則可以選用處理能力不是很強(qiáng)的DSP芯片，從而可以降低系統(tǒng)成本。相反，運(yùn)算量大的DSP系統(tǒng)則必須選用處理能力強(qiáng)的DSP芯片，如果DSP芯片的處理能力達(dá)不到系統(tǒng)要求，則必須用多個(gè)DSP芯片并行處理。那么如何確定DSP系統(tǒng)的運(yùn)算量以選擇DSP芯片呢?下面我們來(lái)考慮兩種情況。

所謂按樣點(diǎn)處理就是DSP算法對(duì)每一個(gè)輸入樣點(diǎn)循環(huán)一次。數(shù)字濾波就是這種情況。在數(shù)字濾波器中，通常需要對(duì)每一個(gè)輸入樣點(diǎn)計(jì)算一次。例如，一個(gè)采用LMS算法的256 抽頭的自適應(yīng)FIR濾波器，假定每個(gè)抽頭的計(jì)算需要3個(gè)MAC周期，則256抽頭計(jì)算需要256×3=768個(gè)MAC周期。如果采樣頻率為8kHz，即樣點(diǎn)之間的間隔為125ms，DSP芯片的MAC周期為200ns，則768個(gè)MAC周期需要153.6ms的時(shí)間，顯然無(wú)法實(shí)時(shí)處理，需要選用速度更高的DSP芯片。表1.3示出了兩種信號(hào)帶寬對(duì)三種 DSP 芯片的處理要求，三種DSP芯片的MAC周期分別為200ns、50ns和25ns。從表中可以看出，對(duì)話帶的應(yīng)用，后兩種DSP芯片可以實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)，對(duì)聲頻應(yīng)用，只有第三種DSP芯片能夠?qū)崟r(shí)處理。當(dāng)然，在這個(gè)例子中，沒(méi)有考慮其他的運(yùn)算量。

DSP芯片也稱數(shù)字信號(hào)處理器，是一種特別適合于進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算的微處理器具，其主機(jī)應(yīng)用是實(shí)時(shí)快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法。根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特點(diǎn)：

(1)在一個(gè)指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法;

(2)程序和數(shù)據(jù)空間分開，可以同時(shí)訪問(wèn)指令和數(shù)據(jù);

(3)片內(nèi)具有快速RAM，通?？赏ㄟ^(guò)獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時(shí)訪問(wèn);

(4)具有低開銷或無(wú)開銷循環(huán)及跳轉(zhuǎn)的硬件支持;

(5)快速的中斷處理和硬件I/O支持;

(6)具有在單周期內(nèi)操作的多個(gè)硬件地址產(chǎn)生器;

(7) 可以并行執(zhí)行多個(gè)操作; (8)支持流水線操作，使取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行。

在我們?cè)O(shè)計(jì)DSP應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)， DSP芯片選型是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。在DSP系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中只有選定了DSP芯片，才能進(jìn)一步設(shè)計(jì)其外圍電路及系統(tǒng)的其他電路。因此說(shuō)，DSP芯片的選擇應(yīng)根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)際需要而確定，做到既能滿足使用要求，又不浪費(fèi)資源，從而也達(dá)到成本最小化的目的。

選擇DSP芯片需注意什么

在這部分，我們來(lái)看看選擇DSP芯片時(shí)需要注意哪些事項(xiàng)。

(1)速度指標(biāo)

DSP最基本的速度指標(biāo)是MIPS(百萬(wàn)條指令每秒)和MFLOPS(百萬(wàn)次浮點(diǎn)運(yùn)算每秒)，還有FFT和FIR濾波器的速度及除法、求平房根等特殊運(yùn)算的速度。

(2)輸入輸出的帶寬

在運(yùn)算速度達(dá)到要求時(shí)，還要考慮DSP輸入/輸出數(shù)據(jù)的速度是否足夠快。

(3)精度和動(dòng)態(tài)范圍：精度和動(dòng)態(tài)范圍由DSP的數(shù)據(jù)字寬和定點(diǎn)/浮點(diǎn)數(shù)據(jù)格式?jīng)Q定。

(4)特定功能：若DSP上集成了多種上電加載功能、同步/異步串口、A/D、D/A、片內(nèi)語(yǔ)音處理功能、編解碼等，可以方便設(shè)計(jì)，降低成本。

(5)片內(nèi)存儲(chǔ)器

DSP片內(nèi)存儲(chǔ)器可用來(lái)放程序和數(shù)據(jù)，當(dāng)程序和數(shù)據(jù)都放在片內(nèi)時(shí)，DSP的運(yùn)行速度要高得多，所以片內(nèi)存儲(chǔ)器越多越好。

(6)DSP開發(fā)工具

選擇DSP芯片時(shí)必須注意其開發(fā)工具的支持情況，包括硬件和軟件。

(7)功耗問(wèn)題和硬件封裝問(wèn)題

(8)成本問(wèn)題

定點(diǎn)DSP較便宜，功耗較低，但運(yùn)算精度稍低。

浮點(diǎn)DSP稍貴，功耗較高，但運(yùn)算精度高，C語(yǔ)言編程調(diào)試方便。