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DSP芯片加工及选型参数

时间:07-12 来源:互联网 点击:

DSP芯片也称数字信号处理器,是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器具,其主机应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。根据数字信号处理的要求,DSP芯片一般具有如下主要特点:

(1)在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法;

(2)程序和数据空间分开,可以同时访问指令和数据;

(3)片内具有快速RAM,通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问;

(4)具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持;

(5)快速的中断处理和硬件I/O支持;

(6)具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器;

(7) 可以并行执行多个操作; (8)支持流水线操作,使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。

在我们设计DSP应用系统时, DSP芯片选型是非常重要的一个环节。在DSP系统硬件设计中只有选定了DSP芯片,才能进一步设计其外围电路及系统的其他电路。因此说,DSP芯片的选择应根据应用系统的实际需要而确定,做到既能满足使用要求,又不浪费资源,从而也达到成本最小化的目的。

DSP实时系统设计和开发流程如图1所示。

主要DSP芯片厂商及其产品

德州仪器公司

众所周知,美国德州仪器(Texas Instruments,TI)是世界上最知名的DSP芯片生产厂商,其产品应用也最广泛,TI公司生产的TMS320系列DSP芯片广泛应用于各个领域。TI公司在1982年成功推出了其第一代DSP芯片TMS32010,这是DSP应用历史上的一个里程碑,从此,DSP芯片开始得到真正的广泛应用。由于TMS320系列DSP芯片具有价格低廉、简单易用、功能强大等特点,所以逐渐成为目前最有影响、最为成功的DSP系列处理器。

目前,TI公司在市场上主要有三大系列产品:

(1)面向数字控制、运动控制的TMS320C2000系列,主要包括TMS320C24x/F24x、TMS320LC240x/LF240x、TMS320C24xA/LF240xA、TMS320C28xx等。

(2)面向低功耗、手持设备、无线终端应用的TMS320C5000系列,主要包括TMS320C54x、TMS320C54xx、TMS320C55x等。

(3)面向高性能、多功能、复杂应用领域的TMS320C6000系列,主要包括TMS320C62xx、TMS320C64xx、TMS320C67xx等。

美国模拟器件公司

ADI公司在DSP芯片市场上也占有一定的份额,相继推出了一系列具有自己特点的DSP芯片,其定点DSP芯片有ADSP2101/2103/2105、ADSP2111/2115、ADSP2126/2162/2164、ADSP2127/2181 、ADSP-BF532以及Blackfin系列,浮点DSP芯片有ADSP21000/21020、ADSP21060/21062,以及虎鲨TS101,TS201S。

Motorola公司

Motorola 公司推出的DSP芯片比较晚。 1986年该公司推出了定点DSP 处理器MC56001;1990年,又 推出了与IEEE浮点格式兼容的的浮点DSP芯片MC96002。

还有DSP53611、16位DSP56800、24位的DSP563XX和MSC8101等产品。

杰尔公司

杰尔公司的SC1000和SC2000两大系列的嵌入式DSP内核,主要面向电信基础设施、移动通信、多媒体服务器及其它新兴应用。

DSP芯片的选型参数

根据应用场合和设计目标的不同,选择DSP芯片的侧重点也各不相同,其主要参数包括以下几个方面: (1)运算速度:首先我们要确定数字信号处理的算法,算法确定以后其运算量和完成时间也就大体确定了,根据运算量及其时间要求就可以估算DSP芯片运算速度的下限。在选择DSP芯片时,各个芯片运算速度的衡量标准主要有:

MIPS(Millions of Instructions Per Second),百万条指令/秒,一般DSP为20~100MIPS,使用超长指令字的TMS320B2XX为2400MIPS。必须指出的是这是定点DSP芯片运算速度的衡量指标,应注意的是,厂家提供的该指标一般是指峰值指标,因此,系统设计时应留有一定的裕量。

MOPS(Millions of Operations Per Second),每秒执行百万操作。这个指标的问题是什么是一次操作,通常操作包括CPU操作外,还包括地址计算、DMA访问数据传输、I/O操作等。一般说MOPS越高意味着乘积-累加和运算速度越快。MOPS可以对DSP芯片的性能进行综合描述。

MFLOPS(Million Floating Point Operations Per Second),百万次浮点操作/秒,这是衡量浮点DSP芯片的重要指标。例如TMS320C31在主频为40MHz时,处理能力为40MFLOPS,TMS320C6701在指令周期为6ns时,单精度运算可达1GFLOPS。浮点操作包括浮点乘法、加法、减法、存储等操作。应注意的是,厂家提供的该指标一般是指峰值指标,因此,系统设计时应注意留有一定的裕量。

MBPS(Million Bit Per Second),它是对总线和I/O口数据吞吐率的度量,也就是某个总线或I/O的带宽。例如对TMS320C6XXX、200MHz时钟、32bit总线时,总线数据吞吐率则为800Mbyte/s或6400MBPS。

ACS(Multiply-Accumulates Per Second),例如TMS320C6XXX乘加速度达300MMACS~600MMACS。

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