在工業(yè)領(lǐng)域，DSP將要被ARM淘汰了？ARM + DSP才是更優(yōu)解？

隨著ARM芯片技術(shù)的高速更新迭代，越來(lái)越多工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景都使用ARM架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，ARM既可跑操作系統(tǒng)（Linux、FreeRTOS等）滿(mǎn)足復(fù)雜應(yīng)用需求，亦可跑裸機(jī)滿(mǎn)足高實(shí)時(shí)等應(yīng)用需求。由于ARM生態(tài)系統(tǒng)十分完善，因此在人機(jī)交互、網(wǎng)絡(luò)通信、文件系統(tǒng)管理方面，有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。

業(yè)界部分開(kāi)發(fā)者當(dāng)中，曾經(jīng)有著DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)將要被ARM淘汰的流言。那么，DSP真的要被時(shí)代拋棄了嗎？暫且讓我們先來(lái)盤(pán)一盤(pán)DSP的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)吧。

圖1C66x DSP結(jié)構(gòu)框圖

(1) DSP芯片一般采用的是哈佛結(jié)構(gòu)(Havard Structure)，可同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)和程序進(jìn)行尋址，大大提高了數(shù)據(jù)處理能力，非常適合于實(shí)時(shí)信號(hào)處理。TI公司的DSP芯片結(jié)構(gòu)是改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，改進(jìn)之處是在數(shù)據(jù)總線和程序總線之間進(jìn)行局部的交叉連接，使得允許數(shù)據(jù)存放在程序存儲(chǔ)器中，并被算術(shù)運(yùn)算指令直接使用，增強(qiáng)了芯片的靈活性。

(2) DSP擁有專(zhuān)門(mén)的指令集，主要是專(zhuān)門(mén)針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理的，如通訊和多媒體處理。

(3) DSP采用專(zhuān)用的硬件乘法器以及快速的指令周期，它可在一個(gè)指令周期中同時(shí)完成一次乘法和一次加法，這非常適合快速傅立葉變換的需求。目前TI公司的C6000系列的C66x DSP處理器工作主頻可高達(dá)1.25GHz。

(4)浮點(diǎn)運(yùn)算DSP比定點(diǎn)運(yùn)算DSP的動(dòng)態(tài)范圍要大很多。定點(diǎn)DSP的字長(zhǎng)每增加1bit，動(dòng)態(tài)范圍過(guò)大6dB，32bit浮點(diǎn)運(yùn)動(dòng)DSP的動(dòng)態(tài)范圍可做到1536dB，不僅大大擴(kuò)大了動(dòng)態(tài)范圍，提高了運(yùn)算精度，還大大節(jié)省了運(yùn)算時(shí)間和存儲(chǔ)空間，為復(fù)雜算法的實(shí)時(shí)處理提供了保證。目前TI公司的C6000系列的C66x DSP處理器的浮點(diǎn)可高達(dá)22.4GFLOPS。

可以看到，以上DSP優(yōu)勢(shì)是ARM所不擅長(zhǎng)的。在面對(duì)一些需要高速?gòu)?fù)雜的運(yùn)算場(chǎng)景，DSP仍然擁有不可替代作用，特別是精密數(shù)控系統(tǒng)、機(jī)器人控制系統(tǒng)、測(cè)試測(cè)量儀器、能源電力監(jiān)測(cè)、電力電子技術(shù)、音視頻處理等工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。

面對(duì)這些復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景，既需要ARM的強(qiáng)大綜合處理能力，又需要DSP的強(qiáng)大數(shù)字信號(hào)處理能力，因此ARM + DSP也成為了工業(yè)領(lǐng)域很多產(chǎn)品的經(jīng)典架構(gòu)。而不是部分開(kāi)發(fā)者所認(rèn)為的ARM即將淘汰DSP，其實(shí)DSP一般都已經(jīng)和ARM架構(gòu)融合到一個(gè)SoC處理器中，各自發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，此時(shí)的DSP也更類(lèi)似ARM的一個(gè)協(xié)處理器。

TI從2000年開(kāi)始一直不斷推出ARM + DSP架構(gòu)SoC處理器，從以往的DM6446、DM3730、OMAPL138，到最新的AM5728、AM5708，每一款處理器都在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域大放光彩，成為眾多工業(yè)客戶(hù)的首選處理器。

圖2

下面詳細(xì)介紹下TI最新ARM + DSP處理器AM5708/AM5728，它們分別由ARM Cortex-A15 +浮點(diǎn)DSP C66x構(gòu)成。

芯片硬件資源對(duì)比

表 2

創(chuàng)龍科技基于AM5708、AM5728設(shè)計(jì)的兩款工業(yè)評(píng)估板TL570x-EVM、TL5728-EasyEVM，由核心板和評(píng)估底板組成。核心板經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)的PCB Layout和高低溫測(cè)試驗(yàn)證，穩(wěn)定可靠，可滿(mǎn)足運(yùn)動(dòng)控制、工業(yè)PC、機(jī)器視覺(jué)、智能電力、視頻監(jiān)測(cè)等工業(yè)應(yīng)用環(huán)境。

* AM5708

圖3SOM-TL570x核心板

圖4TL570x-EVM開(kāi)發(fā)板

* AM5728

圖5SOM-TL5728核心板

圖6TL5728-EasyEVM開(kāi)發(fā)板