什么是DSP芯片

　　DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种具有特殊结构的微处理器。DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP 指令，可以用来快速地实现各种数字信号处理算法。dsp芯片常用于军事、医疗、家用电器等领域。我们根据它的工作时钟和指令类型，可以将它分为静态DSP芯片和一致性DSP芯片。按照它的工作数据格式将它分为定点DSP芯片和浮点DSP芯片。我们还可以根据它的用途不同，将它分为通用型DSP芯片和专用型DSP芯片。

　　DSP芯片的应用

　　自从DSP芯片诞生以来，DSP芯片得到了飞速的发展。DSP芯片高速发展，一方面得益于集成电路的发展，另一方面也得益于巨大的市场。在短短的十多年时间，DSP芯片已经在信号处理、通信、雷达等许多领域得到广泛的应用。目前，DSP芯片的价格也越来越低，性能价格比日益提高，具有巨大的应用潜力。DSP芯片的应用主要有：

　　(1)信号处理--如，数字滤波、自适应滤波、快速傅里叶变换、相关运算、频谱分析、卷积等。

　　(2)通信--如，调制解调器、自适应均衡、数据加密、数据压缩、回坡抵消、多路复用、传真、扩频通信、纠错编码、波形产生等。

　　(3)语音--如语音编码、语音合成、语音识别、语音增强、说话人辨认、说话人确认、语音邮件、语音储存等。

　　(4)图像/图形--如二维和三维图形处理、图像压缩与传输、图像增强、动画、机器人视觉等。

　　(5)军事--如保密通信、雷达处理、声纳处理、导航等。

　　(6)仪器仪表--如频谱分析、函数发生、锁相环、地震处理等。

　　(7)自动控制--如引擎控制、深空、自动驾驶、机器人控制、磁盘控制。

　　(8)医疗--如助听、超声设备、诊断工具、病人监护等。

　　(9)家用电器--如高保真音响、音乐合成、音调控制、玩具与游戏、数字电话/电视等。

　　DSP芯片的分类

　　DSP的芯片可以按照以下的三种方式进行分类。

　　1. 按基础特性分

　　这是根据DSP芯片的工作时钟和指令类型来分类的。如果DSP芯片在某时钟频率范围内的任何频率上能正常工作，除计算速度有变化外，没有性能的下降，这类DSP芯片一般称之为静态DSP芯片。

　　如果有两种或两种以上的DSP芯片,它们的指令集和相应的机器代码机管脚结构相互兼容,则这类DSP芯片称之为一致性的DSP芯片。

　　2. 按数据格式分

　　这是根据DSP芯片工作的数据格式来分类的。数据以定点格式工作的DSP芯片称之为定点DSP芯片。以浮点格式工作的称为DSP芯片。不同的浮点DSP芯片所采用的浮点格式不完全一样，有的DSP芯片采用自定义的浮点格式，有的DSP芯片则采用IEEE的标准浮点格式。

　　3. 按用途分

　　按照DSP芯片的用途来分，可分为通用型DSP芯片和专用型的DSP芯片。通用型DSP芯片适合普通的DSP应用，如TI公司的一系列DSP芯片。专用型DSP芯片市为特定的DSP运算而设计，更适合特殊的运算，如数字滤波，卷积和FFT等。

　　dsp芯片的价格

　　美时龙DSP芯片价格大约是45元。

　　城联电子DSP芯片开发板价格大约是25元。

　　德州仪器DSP芯片价格大约是25元。

　　富比特电子DSP芯片价格大约是30元。

　　以上价格均来自网络，仅供参考。

　　DSP芯片的特点

　　(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。

　　与通用微处理器相比，DSP芯片的其他通用功能相对较弱些。

　　DSP芯片的选择

　　设计DSP应用系统，选择DSP芯片时非常重要的一个环节。只有选定了DSP芯片才能进一步设计外围电路集系统的其它电路。总的来说，DSP芯片的选择应根据实际的应用系统需要而确定。一般来说，选择DSP芯片时考虑如下诸多因素。

　　1.DSP芯片的运算速度。运算速度是DSP芯片的一个最重要的性能指标，也是选择DSP芯片时所需要考虑的一个主要因素。DSP芯片的运算速度可以用以下几种性能指标来衡量：

　　(1)指令周期。就是执行一条指令所需要的时间，通常以ns为单位。(2)MAC时间。即一次乘法加上一次加法的时间。(3)FFT执行时间。即运行一个N点FFT程序所需的时间。(4)MIPS。即每秒执行百万条指令。(5)MOPS。即每秒执行百万次操作。(6)MFLOPS。即每秒执行百万次浮点操作。(7)BOPS。即每秒执行十亿次操作。

　　2.DSP芯片的价格。根据一个价格实际的应用情况，确定一个价格适中的DSP芯片。

　　3.DSP芯片的硬件资源。

　　4.DSP芯片的运算速度。

　　5.DSP芯片的开发工具。

　　6.DSP芯片的功耗。

　　7.其它的因素，如封装的形式、质量标准、生命周期等。

　　DSP芯片的基本结构

　　(1)哈佛结构;

　　(2)流水线操作;

　　(3)专用的硬件乘法器;

　　(4)特殊的DSP指令;

　　(5)快速的指令周期。

　　dsp芯片的特点

　　通常来说dsp芯片的程序和数据是分开存放的，它的内部存在快速的RAM，这样导致我们可以通过数据总线同时访问指令和数据。Dsp芯片能够支持无开销循环及跳转的硬件，能够并行执行多个操作，像取指、译码等操作可以重复操作，具有稳定性好、精度高、大规模集成性等多个优点。不过它的功率消耗大，成本高。

　　DSP系统的特点

　　字信号处理系统是以数字信号处理为基础，因此具有数字处理的全部特点：

　　(1)接口方便。DSP系统与其它以现代数字技术为基础的系统或设备都是相互兼容，这样的系统接口以实现某种功能要比模拟系统与这些系统接口要容易的多。

　　(2)编程方便。DSP系统种的可编程DSP芯片可使设计人员在开发过程中灵活方便地对软件进行修改和升级。

　　(3)稳定性好。DSP系统以数字处理为基础，受环境温度以及噪声的影响较小，可靠性高。

　　(4)精度高。16位数字系统可以达到的精度。

　　(5)可重复性好。模拟系统的性能受元器件参数性能变化比较大，而数字系统基本上不受影响，因此数字系统便于测试，调试和大规模生产。

　　(6) 集成方便。DSP系统中的数字部件有高度的规范性，便于大规模集成。

　　主要DSP芯片厂商及其型号产品

　　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公司，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，DSP公司TI在市场上主要有三大系列产品：

　　TI的三大主力DSP产品系列为C2000系列主要用于数字控制系统;C5000(C54x、C55x)系列主要用于低功耗、便携的无线通信终端产品;C6000系列主要用于高性能复杂的通信系统。C5000系列中的TMS320C54x系列DSP芯片被广泛应用于通信和个人消费电子领域。

　　(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。

　　DSP公司TI 现在主推四大系列 DSP各自的特点

　　1)C5000 系列(定点、低功耗)：C54X，C54XX，C55X 相比其它系列的主要特点是低功 耗，所以最适合个人与便携式上网以及无线通信应用，如手机、PDA、GPS 等应用。处理 速度在 80MIPS--400MIPS 之间。C54XX 和 C55XX 一般只具有 McBSP 同步串口、HPI 并行 接口、定时器、DMA 等外设。值得注意的是 C55XX 提供了 EMIF 外部存储器扩展接口， 可以直接使用 SDRAM，而 C54XX 则不能直接使用。两个系列的数字 IO 都只有两条。

　　2)C2000 系列(定点、控制器)：C20X，F20X，F24X，F24XX ，C28x 该系芯片具有大量 外设资源，如：A/D、定时器、各种串口(同步和异步)，WATCHDOG、CAN 总线/PWM 发 生器、数字 IO 脚等。是针对控制应用最佳化的 DSP，在 TI 所有的 DSP 中，只有 C2000 有 FLASH，也只有该系列有异步串口可以和 PC 的 UART 相连。

　　3)C6000 系列：C62XX，C67XX，C64X 该系列以高性能著称，最适合宽带网络和数字影 像应用。32bit，其中：C62XX 和 C64X 是定点系列，C67XX 是浮点系列。该系列提供 EMIF 扩展存储器接口。该系列只提供 BGA 封 装，只能制作多层 PCB。且功耗较大。同为浮点 系列的 C3X 中的 VC33 现在虽非主流产品，但也仍在广泛使用，但其速度较低，最高在 150MIPS。

　　4)OMAP 系列：OMAP 处理器集成 ARM 的命令及控制功能，另外还提供 DSP 的低功耗 实时信号处理能力，最适合移动上网设备和多媒体家电。

　　其他系列的 DSP 曾经有过风光，但现在都非 TI 主推产品了，除了 C3X 系列外，其他基本 处于淘汰阶段，如：C3X 的浮点系列：C30，C31，C32 C2X 和 C5X 系列：C20，C25，C50 每个系列的 DSP 都有其主要应用领域。

　　TI公司已经将开发DSP的软件集成化，使文本输入、编译、连接、调试、下载均在一个环境下完成。针对TMS320C54X有CCS软件; TMS320C2XX有CC软件

　　ADI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。

　　工程师在选取DSP时，主要考虑处理速度、功耗、程序存储器和数据存储器的容量、片内的资源，如定时器的数量、 I/O 口数量、中断数量、DMA 通道数等，这里我们列举了一些常用的芯片型号。

　　常用芯片型号

　　1)电源： 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芯片的发展

　　世界上第一个单片DSP芯片是1978年AMI公司宣布的S2811，1979年美国Intel公司发布的商用可编程期间2920是DSP芯片的一个主要里程碑。这两种芯片内部都没有现代DSP芯片所必须的单周期芯片。1980年，日本NEC公司推出的μPD7720是第一个具有乘法器的商用DSP芯片。第一个采用CMOS工艺生产浮点DSP芯片的是日本的Hitachi公司，它于1982年推出了浮点DSP芯片。1983年，日本的Fujitsu公司推出的MB8764，其指令周期为120ns，且具有双内部总线，从而处理的吞吐量发生了一个大的飞跃。而第一个高性能的浮点DSP芯片应是AT&T公司于1984年推出的DSP32。

　　在这么多的DSP芯片种类中，最成功的是美国德克萨斯仪器公司(Texas Instruments，简称TI)的一系列产品。TI公司1982年成功推出启迪一代DSP芯片TMS32010及其系列产品TMS32011、TMS32C10/C14/C15/C16/C17等，之后相继推出了第二代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以及集多个DSP于一体的高性能DSP芯片TMS32C80/C82等。自1980年以来，DSP芯片得到了突飞猛进的发展，DSP芯片的应用越来越广泛。从运算速度来看，MAC(一次乘法和一次加法)时间已经从80年代初的400ns(如TMS32010)降低到40ns(如TMS32C40)，处理能力提高了10多倍。DSP芯片内部关键的乘法器部件从1980年的占模区的40左右下降到5以下，片内RAM增加一个数量级以上。从制造工艺来看，1980年采用4μ的N沟道MOS工艺，而现在则普遍采用亚微米CMOS工艺。DSP芯片的引脚数量从1980年的最多64个增加到现在的200个以上，引脚数量的增加，意味着结构灵活性的增加。此外，DSP芯片的发展，是DSP系统的成本、体积、重量和功耗都有很大程度的下降。

　　那么如何确定DSP系统的运算量以选择DSP芯片呢?

　　1. 按样点处理

　　按样点处理就是DSP算法对每一个输入样点循环一次。例如;一个采用LMS算法的256抽头德的自适应FIR滤波器，假定每个抽头的计算需要3个MAC周期，则256抽头计算需要256*3=768个MAC周期。如果采样频率为8KHz，即样点之间的间隔为125μs的时间，DSP芯片的MAC周期为200μs，则768个周期需要153.6μs的时间，显然无法实时处理，需要选用速度更快的芯片。

　　2. 按帧处理

　　有些数字信号处理算法不是每个输入样点循环一次，而是每隔一定的时间间隔(通常称为帧)循环一次。所以选择DSP芯片应该比较一帧内DSP芯片的处理能力和DSP算法的运算量。假设DSP芯片的指令周期为P(ns)，一帧的时间为⊿τ(ns)，则该DSP芯片在一帧内所提供的最大运算量为⊿τ/ P 条指令。

　　dsp芯片和通用微处理器有什么区别

　　1、通用微处理器有被让人们称为单片机，它是将计算机系统集成到了一块芯片中。通用微处理器是以某中微处理内核为核心，拥有A/D、FlashRAM等各种功能和外设。一个单片机能够延生多种产品，最大限度的和应用需求相匹配，减小了功耗和成本。

　　2、dsp芯片是为了快速处理数字信号，它在结构上和数据、地址总线是分开的，没有像微处理器一样将计算机系统集成在一起，它主要处理带有智能逻辑的消费类产品，生物信息识别终端，ADSL接入、虚拟现实显示等，其运算量大，功率消耗也比较大。和单片机相比，它的的通用功能会相对比较弱一些。

　　数字电源DSP芯片具有以下几个特点：

　　1.极高的运算速度

　　数字电源 DSP 芯片的运算速度非常快。它可以执行大量的数学运算和逻辑运算，从而实现数字电源的精准控制。DSP 芯片的高速运算能够使数字电源的负载动态响应速度更快、稳定性更优。

　　2.丰富的操作功能

　　数字电源 DSP 芯片集成了各种数字信号处理功能，通过软件程序可快速实现电压、电流、功率等的精准控制。同时数字电源 DSP 芯片也支持各种常见及特殊电源控制算法(如PID控制器、PWM控制器等)，大大提高了电源的可靠性。

　　3.高度的可编程性

　　数字电源 DSP 芯片既可以支持DSP硬件、也可以通过嵌入式软件进行操作，具有较高的开发灵活性。可以通过编程实现各种实时控制、实时监测和重复性测试功能。因此，可以针对电子系统、电力系统及环境系统的不同要求进行编程，满足不同场合的设计需求。

　　4.较低的功耗和少量外设

　　数字电源 DSP 芯片为数字电源控制提供了先进、可靠、高效省电的实现方式，对于控制电源而言，数字电源 DSP 芯片在空间上还会占据很小的体积,与一般的数字电源控制器相比，数字电源 DSP 芯片需要的外设很少。

　　Dsp和ARM的区别大吗?

　　(1)DSP的数据处理能力突出，有乘法器和除法器，可以在一个指令周期内完成乘法指令和除法指令，具有强大的数据处理能力和较高的运算能力。

　　(2)ARM的事务管理能力比较突出，其主要优势是在控制方面，并且ARM的指令架构简单、外围接口丰富、功耗较低，这也是ARM常被用在嵌入式领域的原因。