數(shù)字信號處理器也被稱為DSP芯片,是一種微處理器工具特別適用于數(shù)字信號處理操作的。它的主機應用程序是實時,快速地實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。
數(shù)字信號處理器的功能使用哈佛結構,將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開。用于單指令流,多數(shù)據(jù)流(SIMD)操作的特殊指令集。可以并行處理,但不支持多任務。在主機環(huán)境中使用時,它可以用作直接內(nèi)存訪問(DMA)設備。從模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)獲取數(shù)據(jù),最終輸出是由數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)轉(zhuǎn)換為模擬信號的數(shù)據(jù)。能夠在一個指令周期內(nèi)實現(xiàn)一個或多個乘法和累加(MAC)操作。因此,多個乘法和累加運算單元被集成到DSP中,其可以執(zhí)行并行的乘法和累加運算。能夠在一個指令周期內(nèi)完成對存儲器的多次讀取。因此,多個片上總線和多端口片上存儲器與DSP集成在一起。為了加快處理器中的操作,將多個地址生成單元集成到DSP中以支持循環(huán)尋址和位翻轉(zhuǎn)尋址。處理器中的大多數(shù)操作都是重復操作。為了易于使用,大多數(shù)DSP支持這種重復操作,而無需為重復操作編寫其他指令。大多數(shù)DSP提供多個串行或并行I / O接口,以及特殊的I / O接口,以處理特殊的數(shù)據(jù),從而降低成本并提高輸出/輸入性能。
基于信息的介紹,數(shù)字信號處理器的選擇具有以下原理,總結如下:1.算法格式。定點算法的動態(tài)范圍較小。例如,16位定點算法的動態(tài)范圍僅為96dB,這容易出現(xiàn)溢出問題,但成本低,功耗低。因此,大多數(shù)數(shù)字信號處理器都是定點的,約占67%。浮點算法具有較大的動態(tài)范圍,例如32位浮點算法,其動態(tài)范圍為1536dB。處理速度遠高于定點,總線寬度也比定點寬。編程更容易,但是成本更高,功耗更高。。浮點數(shù)字信號處理器主要用于高端產(chǎn)品。2.數(shù)據(jù)寬度。所有浮點DSP均為32位寬,而定點DSP大多為16位寬,也有24位,例如摩托羅拉的DSP563xx系列。和Zoran的ZR3800系列(均為20位)。數(shù)據(jù)寬度直接影響DSP芯片的尺寸,封裝引腳的數(shù)量以及外圍存儲器的容量,因此直接影響DSP的成本。3.速度。選擇DSP時,速度是最重要的考慮因素。DSP的速度通常是指令周期的時間,但也指核心功能(例如FIR或IIR濾波器)的計算時間。一些DSP使用非常大的指令字組(VLIW)結構,可以在一個周期內(nèi)執(zhí)行多個指令。它與時鐘的工作頻率密切相關。4.內(nèi)存結構。存儲器結構(包括總線結構)對DSP的性能有很大影響。一方面,如何在執(zhí)行操作時讀取數(shù)據(jù)和指令,不同的方法有不同的速度。在一個指令周期內(nèi)讀取一條指令和兩條數(shù)據(jù),以實現(xiàn)快速MAC操作。該結構可以是多端口存儲器,用于指令和數(shù)據(jù)的單獨存儲器或指令緩沖區(qū)。另一方面,存儲器結構還包括片上和片外支持的存儲器的大小。大多數(shù)定點DSP面向嵌入式系統(tǒng)市場,因此其內(nèi)存很小。盡管某些浮點DSP的片上存儲器較小,但它們需要較大的外圍存儲器,例如TI的TMS320C30。5.功耗。許多DSP用于便攜式設備,例如移動電話,PDA和便攜式音頻播放器。功耗是這些產(chǎn)品的主要考慮因素。許多處理器供應商降低了工作電壓(例如3.3V,2.5V,1.8V),并增加了電源電壓管理功能,例如添加了“休眠模式”,當不使用時會切斷大多數(shù)電源和未使用的外圍設備。減少能源消耗。6.易于編程。 DSP的應用對象主要是工程技術人員和工程師。早期的數(shù)字信號處理器使用匯編語言進行編程,后來的產(chǎn)品可以用C語言編寫,但是必須通過C編譯器將它們編譯為匯編語言源程序,并進行優(yōu)化以減少計算時間。數(shù)字信號處理器供應商通常會提供開發(fā)工具。但是不同公司的DSP產(chǎn)品在軟件編程方面有很大的不同。因此,用戶應選擇他們更熟悉的開發(fā)工具。這些工具包括軟件工具,例如匯編語言程序,鏈接器,模擬器,調(diào)試器,編譯器,代碼庫,實時操作系統(tǒng)等。硬件工具,例如開發(fā)板,仿真器等。通常來說,7.績效價格比。成本也是批量生產(chǎn)中的重要考慮因素。設備封裝也會影響芯片成本。網(wǎng)格陣列(PGA)包裝比塑料包裝PQFP和TQEP更昂貴。8.是否支持多個處理器。如果需要特別快的計算速度,則可以使用多個處理器并行工作。此時,每個處理器的內(nèi)部連接可能是一個重要問題。ADI公司的ADSP-2106x提供專用硬件。它具有雙向地址總線和數(shù)據(jù)總線,并且與六個雙向總線配合使用。通過一個公共的外部總線很容易將多達六個處理器連接到一個系統(tǒng)中。