摘要：本文簡要介紹了DSP處理器和DSP技術，比較了DSP和ASIC、FPGA、GPP等技術在應用中的異同和優(yōu)劣，并對常用DSP處理器的分類和型號做了相關討論。 　　關鍵詞：DSP；TI；TMS320；CPU
　　中圖分類號：TP36文獻標識碼：A
　　
　　1 DSP處理器概況
　　
　　隨著電子信息技術的發(fā)展，微型計算機在生產(chǎn)生活的各個方面發(fā)揮著越來越大的作用，各種家用電器，生產(chǎn)機械，運輸工具里都有它的身影。據(jù)報導，在一輛最新的BMW轎車里，總共有數(shù)百片各種微型計算機負責驅(qū)動、測量、控制、娛樂等各種功能。DSP處理器，全稱為數(shù)字信號處理器（Digital Signal Processor），是一類特殊的微型計算機。這類計算機在設計和制造時，對數(shù)字信號處理做了特別優(yōu)化，能夠快速有效的執(zhí)行數(shù)字信號處理算法和程序。DSP處理器特別適合應用于實時性要求很高的場合，如音頻視頻處理、車輛控制等。和一般的微型計算機相比，DSP處理器有一些突出優(yōu)點：如單指令時間可執(zhí)行多個操作，實時性強，靈活性強，可靠性高，系統(tǒng)性能好，系統(tǒng)造價低等。
　　
　　一個典型的DSP處理器應用實例如上圖。在現(xiàn)代數(shù)字手機中，均采用一塊DSP處理器來實現(xiàn)對聲音信號的處理。人的語音先通過A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后經(jīng)過DSP處理器進行壓縮、頻率變化等處理再發(fā)送出去，接收端首先對接收的數(shù)字信號進行相應的還原處理，再經(jīng)D/A還原成語音信號。?
　　
　　2 DSP和ASIC、FPGA、GPP等技術的比較
　　
　　在DSP處理器的應用場合，還有一些其他的技術比如ASIC，F(xiàn)PGA和GPP等。在本節(jié)中我們主要討論在具體應用場合中DSP技術和這些技術的優(yōu)劣。?
　　2．1 DSP與ASIC
　　ASIC是Application Specific Integrated Circuits的簡稱，翻譯為專用大規(guī)模集成電路。這類芯片一般是廠商為實現(xiàn)單一功能而專門設計的，比如VCD/DVD機中的硬件解碼芯片就是ASIC設計。ASIC設計的優(yōu)點是可以完美的執(zhí)行專用的功能，能耗也小，但是和DSP技術相比，它不能實現(xiàn)現(xiàn)場編程，只對單一功能有效。如果需要修改ASIC芯片的功能，就要從頭開始一個全新的設計，價格昂貴，耗時也長。DSP設計則可以方便的通過修改軟件的內(nèi)容來實現(xiàn)不同功能。所以，ASIC技術只適用于大規(guī)模生產(chǎn)的定型產(chǎn)品設計，DSP技術則也可以適用于需要修改設計的場合。?
　　2．2 DSP與FPGA
　　FPGA是Field Programmable Gate Arrays的簡稱，翻譯為現(xiàn)場可編程門陣列。與ASIC設計不同，F(xiàn)PGA可以通過現(xiàn)場編程來修改設計，實現(xiàn)不同的功能。同時，因為FPGA使用低級邏輯門來實現(xiàn)硬件功能，所以執(zhí)行性能也很高。但是，和DSP技術相比，F(xiàn)PGA的造價和能耗都相當高，所以只適合用于設計教學場合，不適合用于大規(guī)模生產(chǎn)。?
　　2．3 DSP與GPP
　　GPP是General Purpose Processor的簡稱，也就是前文提到過的通用微型處理器。和通用微型處理器不同，DSP處理器使用特殊的哈佛結(jié)構(gòu)，所以DSP處理器可以一個指令時間處理多個操作，所有基本的算術運算都可以在一個指令時間內(nèi)完成。相應地，在通用微型處理器里，一個算術運算的執(zhí)行時間（乘除法）可以長達幾十個指令時間，相對于相同主頻的處理器，DSP運算要快得多。同時，DSP處理器為數(shù)字信號處理算法中常見的重復/循環(huán)操作做了優(yōu)化，如IIR Filter， FIR Filter，F(xiàn)FT和Convolution等算法，并采用多種尋址方式以提高算法效率。一般來說，DSP處理器還集成了強大的I/O接口，可以方便的擴展接口電路。通用處理器一般用于搭建運行通用操作系統(tǒng)的計算機，比如運行UNIX或Windows的計算機，而DSP則常用于嵌入式系統(tǒng)或?qū)Ｓ孟到y(tǒng)。
　　在實際應用場合中，DSP也可能和以上技術相結(jié)合使用以實現(xiàn)強大的設計功能。下圖為一典型手機終端的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖，其核心運算處理單元由兩個處理器構(gòu)成。其中一個為DSP處理器，用于數(shù)字信號處理相關運算，另一為通用處理器，主要負責邏輯控制，用戶輸入輸出以及運行操作系統(tǒng)。兩個處理器共享數(shù)據(jù)總線和存儲器，各有分工，相得益彰。
　　
　　
　　3 DSP應用場合及分類
　　
　　常見的DSP應用場合包括手機、調(diào)制解調(diào)器、傳真機、DVD機、家庭影院、汽車、計算機硬盤、衛(wèi)星、電信交換機、數(shù)字廣播、打印機、數(shù)碼相機、數(shù)字電視、LCD顯示器等等。這些設備中都存在一個甚至多個DSP處理器。
　　DSP處理器根據(jù)運算功能的不同，也分為幾類。只執(zhí)行定點運算的DSP叫做定點DSP，例如TI TMS320C2x，C50，C2000，Motorola 56000，Lucent DSP16和Analog Devices ADSP2100；只執(zhí)行浮點運算的DSP叫做浮點DSP，如TI TMS320C4X，C3X，Motorola 96000，Lucent DSP 32C和Analog Devices ADSP21000；既具有定點運算功能又具有浮點運算功能的DSP稱為多處理器單元DSP，如TI TMS320C80和TMS320C6000。
　　提到具體的DSP處理器產(chǎn)品線，則不能不提德州儀器（TI）公司TMS320系列。世界上第一款DSP處理器正是TI公司于1982年推出的。經(jīng)過20多年的發(fā)展，今天TI公司的DSP產(chǎn)品在業(yè)界同時具有領先的技術水平和市場份額。因此，本節(jié)主要討論TI TMS320系列DSP。
　　下圖表示了TI TMS320系列DSP處理器的發(fā)展演變過程。定點DSP從1983年的C1x開始，經(jīng)歷C2x，C2000階段，發(fā)展到C5000系列；浮點DSP從C3x系列開始，經(jīng)歷C4x等階段，發(fā)展到現(xiàn)在最新，功能最強大的C6000系列。
　　
　　現(xiàn)在市場上主推的TI TMS320系列DSP，主要分為三個產(chǎn)品線，即TMS320C2000系列、TMS320C5000系列和TMS320C5000系列。這三個系列的應用領域各有側(cè)重，如下圖所示。
　　　　具體來說，TMS320C2000系列主要應用于高性能數(shù)字控制領域。此系列DSP具有高性能定點運算能力，高效代碼執(zhí)行能力，以及方便的控制系統(tǒng)接口能力。常見的應用場合包括工業(yè)電機驅(qū)動、水泵、電扇、空調(diào)、電器、伺服馬達驅(qū)動、工廠自動化、交通運輸、高壓供電、辦公設備。
　　TMS320C5000則在提供優(yōu)秀性能接口的前提下，偏重于小體積低功耗設計。它廣泛應用于功耗要求嚴格的場合，比如個人便攜設備和無線通訊設備中。具體來說，在手機、數(shù)字音樂播放器、數(shù)碼相機、便攜產(chǎn)品、網(wǎng)絡產(chǎn)品、VoIP系統(tǒng)、無線調(diào)制解調(diào)器、IP電話以及PDA中，都常常見到C5000系列DSP的身影。
　　TMS320C6000系列DSP是TI最新的高性能DSP系列，基于C語言優(yōu)化，價格較低廉同時功耗低，適用于高性能要求設計。常見應用場合有DSL調(diào)制解調(diào)器，數(shù)碼相機，VoIP系統(tǒng)，無線基站，無線網(wǎng)絡，中央交換機，網(wǎng)絡攝像頭，程控交換機和語音識別。
　　
　　4 結(jié)束語
　　
　　進入二十一世紀，人們的日常生活正朝著信息化、媒體化的大趨勢前進，可以預見，數(shù)字信號處理技術將會在生產(chǎn)生活的各個方面發(fā)揮更加重要的作用。DSP處理器作為實現(xiàn)實時數(shù)字信號處理的重要手段，將會在相當長一段時間內(nèi)成為計算機應用領域的一個關注熱點。?
　　
　　參考文獻：?
　　[1]TI"s Website： www．ti．com.?
　　[2]Digital Signal Processing Implementation， Prentice Hall Press， 2000， By Naim Dahnoun.?
　　[3]朱銘鋯等.DSP應用系統(tǒng)設計[M].北京：電子工業(yè)出版社，2002.?

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