嵌入式系統(tǒng)技術的核心 DSP器件

　　嵌入式系統(tǒng)的目的是提供一個以多任務和網絡為信心，易于開發(fā)的復雜數字系統(tǒng)。從數字技術和信息技術的角度看，嵌入式系統(tǒng)已成為現代信息網絡技術應用的基礎技術，已成為現代工控領域的基本技術。

　　使用嵌入式系統(tǒng)技術，不僅可以實現硬件和軟件的優(yōu)化集成，更主要的是提供了使用 “數字基因技術”的基本工具。從計算機和信息網絡技術發(fā)展的角度看，嵌入式系統(tǒng)標志著網絡化計算機時代的到來，標志著計算機應用進入了“通用元素”化和 “數字基因”化發(fā)展的新階段，因此，嵌入式系統(tǒng)在計算機應用具有里程碑的意義。

　　本文將討論DSP內核嵌入式系統(tǒng)或芯片的基本技術特征，以及這種嵌入式系統(tǒng)的應用技術特點。

　　以DSP為核心的嵌入式系統(tǒng)

　　嵌入式系統(tǒng)實際上就是一個集成化的計算機系統(tǒng)。隨著信息技術的發(fā)展，應用領域還對嵌入式系統(tǒng)提出了網絡化功能，這就促使嵌入式系統(tǒng)向著更高的集成化方向發(fā)展。

　　嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，主要體現在芯片技術的進步，以及芯片技術限制下的算法與軟件的進步上。對于嵌入式系統(tǒng)來說，核心是具有數據處理和系統(tǒng)管理能力的計算機系統(tǒng)，因此，只要是以處理器系統(tǒng)為核心的器件，都可以形成嵌入式系統(tǒng)。這就是說，使用具有強大數據處理功能的DSP器件也可以組成一個嵌入式系統(tǒng)，并且可以充分發(fā)揮DSP器件在數據處理方面的優(yōu)勢，改善嵌入式系統(tǒng)的實時操作特性。

　　所謂DSP嵌入式系統(tǒng)，實際上就是把DSP系統(tǒng)嵌入到應用電子系統(tǒng)中的一種通用系統(tǒng)。這種系統(tǒng)具有DSP系統(tǒng)的所有技術特征，同時還具有應用目標所需要的技術特征。DSP嵌入式系統(tǒng)不再是一個專用的DSP系統(tǒng)，而是一個完整的、具有多任務和實時操作系統(tǒng)的計算機系統(tǒng)，以這個計算機系統(tǒng)為基本，可以十分方便地開發(fā)出用戶所需要的應用系統(tǒng)。

　　DSP器件特點

　　DSP器件是一種特別適合于進行數字信號處理運算的微處理器，其主要應用是實時快速地實現各種數字信號算法處理。按數據格式劃分，DSP器件可以分為定點和浮點兩種。

　　DSP芯片具有如下主要技術特性：

　　1）硬件上采用多總線哈佛（Harvard）結構，提高了數據的處理能力和速度。

　　2）指令執(zhí)行采用流水作業(yè)（pipeline），具有較高的指令執(zhí)行速度。

　　3）采用獨立的硬件乘法/加法器（MAC），極大地提高了數據處理速度。

　　4）設置有循環(huán)尋址（Circular addressing）、位倒序（bit-reversed）等特殊指令，有處于實現高健壯性的實時系統(tǒng)。

　　5）內部具有獨立的DMA總線控制器，通過DSP器件中一組或多組獨立的DMA總線，可以實現程序執(zhí)行與數據傳輸并行工作。目前，在不影響CPU工作的條件下，片內DMA速度已達1600Mbyte/s以上。

　　6）提供了多處理器接口，可以十分方便地實現多個處理器并行或串行工作，不僅可以提高數據處理速度，還為使用嵌入式子系統(tǒng)實現大型和復雜嵌入式系統(tǒng)提供了技術基礎。

　　7）提供了JTAG（Joint Test Action Group）標準測試接口（IEEE 1149標準接口），便于DSP作片上的在仿真和多DSP條件下的調試。

　　由于DSP器件的上述技術特性，使得以DSP器件為核心的DSP系統(tǒng)具有如下幾個主要技術特點：

　　1）數據處理速度快，具有良好的可編程實時特性。

　　2）硬件軟件接口方便，可以十分方便地與其它數字系統(tǒng)或設備相互兼容。

　　3）開發(fā)方便，可以靈活地通過軟件對系統(tǒng)的特性和應用目標進行修改和升級。

　　4）具有良好的系統(tǒng)健壯性，受環(huán)境溫度以及噪聲的影響較小、可靠性高。

　　5）易于實現系統(tǒng)集成或使用SOC技術，可以提供高度的規(guī)范性。

　　以DSP器件為核心的嵌入式系統(tǒng)基本硬件結構

　　網絡通信接口不僅提供了DSP嵌入式系統(tǒng)的網絡通信硬支持，同時也提供了通過網絡開發(fā)嵌入式系統(tǒng)的技術條件。在DSP嵌入式系統(tǒng)中，網絡接口具有十分重要的作用，同時由于現代網絡技術的發(fā)展，要求嵌入式系統(tǒng)中的網絡接口必須能滿足不同開發(fā)系統(tǒng)的要求，因此除了包含 IEEE1394-2（USB火線）外，還應當包含有傳統(tǒng)的RS232和IEEE488接口，以及以太網接口和相應的TCP/IP協(xié)議。

　　從圖1可以看出，如果不考慮用戶應用電路，則DSP嵌入式系統(tǒng)就可以形成一個獨立的通用高速數據處理系統(tǒng)，這個高速數據處理系統(tǒng)不僅具有數據處理、可編程開發(fā)和多DSP并行應用的特點，還具有強大的網絡功能，可以完全滿足信息網絡的技術要求。