什么是DSP芯片

　　DSP芯片，也稱數字信號處理器，是一種具有特殊結構的微處理器。DSP芯片的內部采用程序和數據分開的哈佛結構，具有專門的硬件乘法器，廣泛采用流水線操作，提供特殊的DSP 指令，可以用來快速地實現各種數字信號處理算法。dsp芯片常用于軍事、醫療、家用電器等領域。我們根據它的工作時鐘和指令類型，可以將它分為靜態DSP芯片和一致性DSP芯片。按照它的工作數據格式將它分為定點DSP芯片和浮點DSP芯片。我們還可以根據它的用途不同，將它分為通用型DSP芯片和專用型DSP芯片。

　　DSP芯片的應用

　　自從DSP芯片誕生以來，DSP芯片得到了飛速的發展。DSP芯片高速發展，一方面得益于集成電路的發展，另一方面也得益于巨大的市場。在短短的十多年時間，DSP芯片已經在信號處理、通信、雷達等許多領域得到廣泛的應用。目前，DSP芯片的價格也越來越低，性能價格比日益提高，具有巨大的應用潛力。DSP芯片的應用主要有：

　　(1)信號處理--如，數字濾波、自適應濾波、快速傅里葉變換、相關運算、頻譜分析、卷積等。

　　(2)通信--如，調制解調器、自適應均衡、數據加密、數據壓縮、回坡抵消、多路復用、傳真、擴頻通信、糾錯編碼、波形產生等。

　　(3)語音--如語音編碼、語音合成、語音識別、語音增強、說話人辨認、說話人確認、語音郵件、語音儲存等。

　　(4)圖像/圖形--如二維和三維圖形處理、圖像壓縮與傳輸、圖像增強、動畫、機器人視覺等。

　　(5)軍事--如保密通信、雷達處理、聲納處理、導航等。

　　(6)儀器儀表--如頻譜分析、函數發生、鎖相環、地震處理等。

　　(7)自動控制--如引擎控制、深空、自動駕駛、機器人控制、磁盤控制。

　　(8)醫療--如助聽、超聲設備、診斷工具、病人監護等。

　　(9)家用電器--如高保真音響、音樂合成、音調控制、玩具與游戲、數字電話/電視等。

　　DSP芯片的分類

　　DSP的芯片可以按照以下的三種方式進行分類。

　　1. 按基礎特性分

　　這是根據DSP芯片的工作時鐘和指令類型來分類的。如果DSP芯片在某時鐘頻率范圍內的任何頻率上能正常工作，除計算速度有變化外，沒有性能的下降，這類DSP芯片一般稱之為靜態DSP芯片。

　　如果有兩種或兩種以上的DSP芯片,它們的指令集和相應的機器代碼機管腳結構相互兼容,則這類DSP芯片稱之為一致性的DSP芯片。

　　2. 按數據格式分

　　這是根據DSP芯片工作的數據格式來分類的。數據以定點格式工作的DSP芯片稱之為定點DSP芯片。以浮點格式工作的稱為DSP芯片。不同的浮點DSP芯片所采用的浮點格式不完全一樣，有的DSP芯片采用自定義的浮點格式，有的DSP芯片則采用IEEE的標準浮點格式。

　　3. 按用途分

　　按照DSP芯片的用途來分，可分為通用型DSP芯片和專用型的DSP芯片。通用型DSP芯片適合普通的DSP應用，如TI公司的一系列DSP芯片。專用型DSP芯片市為特定的DSP運算而設計，更適合特殊的運算，如數字濾波，卷積和FFT等。

　　dsp芯片的價格

　　美時龍DSP芯片價格大約是45元。

　　城聯電子DSP芯片開發板價格大約是25元。

　　德州儀器DSP芯片價格大約是25元。

　　富比特電子DSP芯片價格大約是30元。

　　以上價格均來自網絡，僅供參考。

　　DSP芯片的特點

　　(1) 在一個指令周期內可完成一次乘法和一次加法。

　　(2) 程序和數據空間分開，可以同時訪問指令和數據。

　　(3) 片內具有快速RAM，通常可通過獨立的數據總線在兩塊中同時訪問。

　　(4) 具有低開銷或無開銷循環及跳轉的硬件支持。

　　(5) 快速的中斷處理和硬件I/O支持。

　　(6) 具有在單周期內操作的多個硬件地址產生器。

　　(7) 可以并行執行多個操作。

　　(8) 支持流水線操作，使取指、譯碼和執行等操作可以重疊執行。

　　與通用微處理器相比，DSP芯片的其他通用功能相對較弱些。

　　DSP芯片的選擇

　　設計DSP應用系統，選擇DSP芯片時非常重要的一個環節。只有選定了DSP芯片才能進一步設計外圍電路集系統的其它電路。總的來說，DSP芯片的選擇應根據實際的應用系統需要而確定。一般來說，選擇DSP芯片時考慮如下諸多因素。

　　1.DSP芯片的運算速度。運算速度是DSP芯片的一個最重要的性能指標，也是選擇DSP芯片時所需要考慮的一個主要因素。DSP芯片的運算速度可以用以下幾種性能指標來衡量：

　　(1)指令周期。就是執行一條指令所需要的時間，通常以ns為單位。(2)MAC時間。即一次乘法加上一次加法的時間。(3)FFT執行時間。即運行一個N點FFT程序所需的時間。(4)MIPS。即每秒執行百萬條指令。(5)MOPS。即每秒執行百萬次操作。(6)MFLOPS。即每秒執行百萬次浮點操作。(7)BOPS。即每秒執行十億次操作。

　　2.DSP芯片的價格。根據一個價格實際的應用情況，確定一個價格適中的DSP芯片。

　　3.DSP芯片的硬件資源。

　　4.DSP芯片的運算速度。

　　5.DSP芯片的開發工具。

　　6.DSP芯片的功耗。

　　7.其它的因素，如封裝的形式、質量標準、生命周期等。

　　DSP芯片的基本結構

　　(1)哈佛結構;

　　(2)流水線操作;

　　(3)專用的硬件乘法器;

　　(4)特殊的DSP指令;

　　(5)快速的指令周期。

　　dsp芯片的特點

　　通常來說dsp芯片的程序和數據是分開存放的，它的內部存在快速的RAM，這樣導致我們可以通過數據總線同時訪問指令和數據。Dsp芯片能夠支持無開銷循環及跳轉的硬件，能夠并行執行多個操作，像取指、譯碼等操作可以重復操作，具有穩定性好、精度高、大規模集成性等多個優點。不過它的功率消耗大，成本高。

　　DSP系統的特點

　　字信號處理系統是以數字信號處理為基礎，因此具有數字處理的全部特點：

　　(1)接口方便。DSP系統與其它以現代數字技術為基礎的系統或設備都是相互兼容，這樣的系統接口以實現某種功能要比模擬系統與這些系統接口要容易的多。

　　(2)編程方便。DSP系統種的可編程DSP芯片可使設計人員在開發過程中靈活方便地對軟件進行修改和升級。

　　(3)穩定性好。DSP系統以數字處理為基礎，受環境溫度以及噪聲的影響較小，可靠性高。

　　(4)精度高。16位數字系統可以達到的精度。

　　(5)可重復性好。模擬系統的性能受元器件參數性能變化比較大，而數字系統基本上不受影響，因此數字系統便于測試，調試和大規模生產。

　　(6) 集成方便。DSP系統中的數字部件有高度的規范性，便于大規模集成。

　　主要DSP芯片廠商及其型號產品

　　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公司，其產品應用也最廣泛，TI公司生產的TMS320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，DSP公司TI在市場上主要有三大系列產品：

　　TI的三大主力DSP產品系列為C2000系列主要用于數字控制系統;C5000(C54x、C55x)系列主要用于低功耗、便攜的無線通信終端產品;C6000系列主要用于高性能復雜的通信系統。C5000系列中的TMS320C54x系列DSP芯片被廣泛應用于通信和個人消費電子領域。

　　(1)面向數字控制、運動控制的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。

　　DSP公司TI 現在主推四大系列 DSP各自的特點

　　1)C5000 系列(定點、低功耗)：C54X，C54XX，C55X 相比其它系列的主要特點是低功 耗，所以最適合個人與便攜式上網以及無線通信應用，如手機、PDA、GPS 等應用。處理 速度在 80MIPS--400MIPS 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。兩個系列的數字 IO 都只有兩條。

　　2)C2000 系列(定點、控制器)：C20X，F20X，F24X，F24XX ，C28x 該系芯片具有大量 外設資源，如：A/D、定時器、各種串口(同步和異步)，WATCHDOG、CAN 總線/PWM 發 生器、數字 IO 腳等。是針對控制應用最佳化的 DSP，在 TI 所有的 DSP 中，只有 C2000 有 FLASH，也只有該系列有異步串口可以和 PC 的 UART 相連。

　　3)C6000 系列：C62XX，C67XX，C64X 該系列以高性能著稱，最適合寬帶網絡和數字影 像應用。32bit，其中：C62XX 和 C64X 是定點系列，C67XX 是浮點系列。該系列提供 EMIF 擴展存儲器接口。該系列只提供 BGA 封 裝，只能制作多層 PCB。且功耗較大。同為浮點 系列的 C3X 中的 VC33 現在雖非主流產品，但也仍在廣泛使用，但其速度較低，最高在 150MIPS。

　　4)OMAP 系列：OMAP 處理器集成 ARM 的命令及控制功能，另外還提供 DSP 的低功耗 實時信號處理能力，最適合移動上網設備和多媒體家電。

　　其他系列的 DSP 曾經有過風光，但現在都非 TI 主推產品了，除了 C3X 系列外，其他基本 處于淘汰階段，如：C3X 的浮點系列：C30，C31，C32 C2X 和 C5X 系列：C20，C25，C50 每個系列的 DSP 都有其主要應用領域。

　　TI公司已經將開發DSP的軟件集成化，使文本輸入、編譯、連接、調試、下載均在一個環境下完成。針對TMS320C54X有CCS軟件; TMS320C2XX有CC軟件

　　ADI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、16位DSP56800、24位的DSP563XX和MSC8101等產品。

　　工程師在選取DSP時，主要考慮處理速度、功耗、程序存儲器和數據存儲器的容量、片內的資源，如定時器的數量、 I/O 口數量、中斷數量、DMA 通道數等，這里我們列舉了一些常用的芯片型號。

　　常用芯片型號

　　1)電源： TPS73HD3xx，TPS7333，TPS56100，PT64xx

　　2)Flash： AM29F400，AM29LV400，SST39VF400

　　3)SRAM： CY7C1021，CY7C1009，CY7C1049

　　4)FIFO： CY7C425，CY7C42x5

　　5)Dual port： CY7C136，CY7C133，CY7C1342

　　6)SBSRAM： CY7C1329，CY7C1339

　　7)SDRAM： HY57V651620BTC

　　8)CPLD： CY37000系列，CY38000系列，CY39000系列

　　9)PCI： PCI2040，CY7C09449

　　10)USB： AN21xx，CY7C68xxx

　　11)Codec：TLV320AIC23，TLV320AIC10

　　12)A/D，D/A：ADS7805，TLV2543.

　　DSP芯片的發展

　　世界上第一個單片DSP芯片是1978年AMI公司宣布的S2811，1979年美國Intel公司發布的商用可編程期間2920是DSP芯片的一個主要里程碑。這兩種芯片內部都沒有現代DSP芯片所必須的單周期芯片。1980年，日本NEC公司推出的μPD7720是第一個具有乘法器的商用DSP芯片。第一個采用CMOS工藝生產浮點DSP芯片的是日本的Hitachi公司，它于1982年推出了浮點DSP芯片。1983年，日本的Fujitsu公司推出的MB8764，其指令周期為120ns，且具有雙內部總線，從而處理的吞吐量發生了一個大的飛躍。而第一個高性能的浮點DSP芯片應是AT&T公司于1984年推出的DSP32。

　　在這么多的DSP芯片種類中，最成功的是美國德克薩斯儀器公司(Texas Instruments，簡稱TI)的一系列產品。TI公司1982年成功推出啟迪一代DSP芯片TMS32010及其系列產品TMS32011、TMS32C10/C14/C15/C16/C17等，之后相繼推出了第二代DSP芯片TMS32020、TMS320C25/C26/C28，第三代DSP芯片TMS32C30/C31/C32，第四代DSP芯片TMS32C40/C44，第五代DSP芯片TMS32C50/C51/C52/C53以及集多個DSP于一體的高性能DSP芯片TMS32C80/C82等。自1980年以來，DSP芯片得到了突飛猛進的發展，DSP芯片的應用越來越廣泛。從運算速度來看，MAC(一次乘法和一次加法)時間已經從80年代初的400ns(如TMS32010)降低到40ns(如TMS32C40)，處理能力提高了10多倍。DSP芯片內部關鍵的乘法器部件從1980年的占模區的40左右下降到5以下，片內RAM增加一個數量級以上。從制造工藝來看，1980年采用4μ的N溝道MOS工藝，而現在則普遍采用亞微米CMOS工藝。DSP芯片的引腳數量從1980年的最多64個增加到現在的200個以上，引腳數量的增加，意味著結構靈活性的增加。此外，DSP芯片的發展，是DSP系統的成本、體積、重量和功耗都有很大程度的下降。

　　那么如何確定DSP系統的運算量以選擇DSP芯片呢?

　　1. 按樣點處理

　　按樣點處理就是DSP算法對每一個輸入樣點循環一次。例如;一個采用LMS算法的256抽頭德的自適應FIR濾波器，假定每個抽頭的計算需要3個MAC周期，則256抽頭計算需要256*3=768個MAC周期。如果采樣頻率為8KHz，即樣點之間的間隔為125μs的時間，DSP芯片的MAC周期為200μs，則768個周期需要153.6μs的時間，顯然無法實時處理，需要選用速度更快的芯片。

　　2. 按幀處理

　　有些數字信號處理算法不是每個輸入樣點循環一次，而是每隔一定的時間間隔(通常稱為幀)循環一次。所以選擇DSP芯片應該比較一幀內DSP芯片的處理能力和DSP算法的運算量。假設DSP芯片的指令周期為P(ns)，一幀的時間為⊿τ(ns)，則該DSP芯片在一幀內所提供的最大運算量為⊿τ/ P 條指令。

　　dsp芯片和通用微處理器有什么區別

　　1、通用微處理器有被讓人們稱為單片機，它是將計算機系統集成到了一塊芯片中。通用微處理器是以某中微處理內核為核心，擁有A/D、FlashRAM等各種功能和外設。一個單片機能夠延生多種產品，最大限度的和應用需求相匹配，減小了功耗和成本。

　　2、dsp芯片是為了快速處理數字信號，它在結構上和數據、地址總線是分開的，沒有像微處理器一樣將計算機系統集成在一起，它主要處理帶有智能邏輯的消費類產品，生物信息識別終端，ADSL接入、虛擬現實顯示等，其運算量大，功率消耗也比較大。和單片機相比，它的的通用功能會相對比較弱一些。

　　數字電源DSP芯片具有以下幾個特點：

　　1.極高的運算速度

　　數字電源 DSP 芯片的運算速度非常快。它可以執行大量的數學運算和邏輯運算，從而實現數字電源的精準控制。DSP 芯片的高速運算能夠使數字電源的負載動態響應速度更快、穩定性更優。

　　2.豐富的操作功能

　　數字電源 DSP 芯片集成了各種數字信號處理功能，通過軟件程序可快速實現電壓、電流、功率等的精準控制。同時數字電源 DSP 芯片也支持各種常見及特殊電源控制算法(如PID控制器、PWM控制器等)，大大提高了電源的可靠性。

　　3.高度的可編程性

　　數字電源 DSP 芯片既可以支持DSP硬件、也可以通過嵌入式軟件進行操作，具有較高的開發靈活性。可以通過編程實現各種實時控制、實時監測和重復性測試功能。因此，可以針對電子系統、電力系統及環境系統的不同要求進行編程，滿足不同場合的設計需求。

　　4.較低的功耗和少量外設

　　數字電源 DSP 芯片為數字電源控制提供了先進、可靠、高效省電的實現方式，對于控制電源而言，數字電源 DSP 芯片在空間上還會占據很小的體積,與一般的數字電源控制器相比，數字電源 DSP 芯片需要的外設很少。

　　Dsp和ARM的區別大嗎?

　　(1)DSP的數據處理能力突出，有乘法器和除法器，可以在一個指令周期內完成乘法指令和除法指令，具有強大的數據處理能力和較高的運算能力。

　　(2)ARM的事務管理能力比較突出，其主要優勢是在控制方面，并且ARM的指令架構簡單、外圍接口豐富、功耗較低，這也是ARM常被用在嵌入式領域的原因。