DSP芯片選型須知

　　現(xiàn)在市面上的DSP產(chǎn)品很多，定點(diǎn)DSP有200多種，浮點(diǎn)DSP有100多種。主要生產(chǎn)：TI 公司、AD公司、Lucent、Motorola和LSI Logic公司。主導(dǎo)產(chǎn)品： TI 公司的TMS320C54xx（16bit 定點(diǎn)）、 TMS320C55xx（16bit 定點(diǎn)）、 TMS320C62xx（32bit 定點(diǎn)）、 TMS320C67xx（16bit 浮點(diǎn)）、Motorola公司的DSP68000系列。我們在DSP選型時(shí)需要注意什么？

　　1、DSP芯片概述

　　16bit定點(diǎn)DSP：最早以TMS320C10/C2X為代表，現(xiàn)在以TM320C2XX/C54XX為代表。

　　32 bit浮點(diǎn)DSP：代表產(chǎn)品ADSP21020、TMS320C3X

　　通用DSP芯片的代表性產(chǎn)品包括TI公司的TMS320系列、AD公司ADSP21xx系列、MOTOROLA公司的DSP56xx系列和DSP96xx系列、AT&T公司的DSP16/16A和DSP32/32C等單片器件。

　　TI的三大主力DSP產(chǎn)品系列為C2000系列主要用于數(shù)字控制系統(tǒng)；C5000（C54x、C55x）系列主要用于低功耗、便攜的無線通信終端產(chǎn)品；C6000系列主要用于高性能復(fù)雜的通信系統(tǒng)。C5000系列中的TMS320C54x系列DSP芯片被廣泛應(yīng)用于通信和個(gè)人消費(fèi)電子領(lǐng)域。

　　在DSP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程中，選擇合適的器件非常重要，在確定了系統(tǒng)功能需求之后，通過先期的算法確定及性能模擬，我們要選擇性價(jià)比最高的器件才能夠?yàn)橄乱徊介_發(fā)提供便利。

　　DSP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程圖

　　2，DSP芯片的選擇方法

　　一般而言，定點(diǎn)DSP芯片的價(jià)格較便宜，功耗較低，但運(yùn)算精度稍低。而浮點(diǎn)DSP芯片的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)算精度高，且C語言編程調(diào)試方便，但價(jià)格稍貴，功耗也較大。例如TI的TMS320C2XX/C54X系列屬于定點(diǎn)DSP芯片，低功耗和低成本是其主要的特點(diǎn)。而TMS320C3X/C4X/C67X屬于浮點(diǎn)DSP芯片，運(yùn)算精度高，用C語言編程方便，開發(fā)周期短，但同時(shí)其價(jià)格和功耗也相對較高。

　　DSP應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)算量是確定選用處理能力為多大的DSP芯片的基礎(chǔ)。運(yùn)算量小則可以選用處理能力不是很強(qiáng)的DSP芯片，從而可以降低系統(tǒng)成本。相反，運(yùn)算量大的DSP系統(tǒng)則必須選用處理能力強(qiáng)的DSP芯片，如果DSP芯片的處理能力達(dá)不到系統(tǒng)要求，則必須用多個(gè)DSP芯片并行處理。那么如何確定DSP系統(tǒng)的運(yùn)算量以選擇DSP芯片呢？下面我們來考慮兩種情況。

　　1．按樣點(diǎn)處理

　　所謂按樣點(diǎn)處理就是DSP算法對每一個(gè)輸入樣點(diǎn)循環(huán)一次。數(shù)字濾波就是這種情況。在數(shù)字濾波器中，通常需要對每一個(gè)輸入樣點(diǎn)計(jì)算一次。例如，一個(gè)采用LMS算法的256 抽頭的自適應(yīng)FIR濾波器，假定每個(gè)抽頭的計(jì)算需要3個(gè)MAC周期，則256抽頭計(jì)算需要256×3＝768個(gè)MAC周期。如果采樣頻率為8kHz，即樣點(diǎn)之間的間隔為125ms，DSP芯片的MAC周期為200ns，則768個(gè)MAC周期需要153.6ms的時(shí)間，顯然無法實(shí)時(shí)處理，需要選用速度更高的DSP芯片。表1.3示出了兩種信號帶寬對三種 DSP 芯片的處理要求，三種DSP芯片的MAC周期分別為200ns、50ns和25ns。從表中可以看出，對話帶的應(yīng)用，后兩種DSP芯片可以實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)，對聲頻應(yīng)用，只有第三種DSP芯片能夠?qū)崟r(shí)處理。當(dāng)然，在這個(gè)例子中，沒有考慮其他的運(yùn)算量。

　　2．按幀處理

?

　　有些數(shù)字信號處理算法不是每個(gè)輸入樣點(diǎn)循環(huán)一次，而是每隔一定的時(shí)間間隔（通常稱為幀）循環(huán)一次。例如，中低速語音編碼算法通常以10ms或20ms為一幀，每隔10ms或20ms語音編碼算法循環(huán)一次。所以，選擇DSP芯片時(shí)應(yīng)該比較一幀內(nèi)DSP芯片的處理能力和DSP算法的運(yùn)算量。假設(shè)DSP芯片的指令周期為 p（ns），一幀的時(shí)間為Dt （ns），則該DSP芯片在一幀內(nèi)所能提供的最大運(yùn)算量為 Dt/p條指令。例如TMS320LC549-80的指令周期為12.5ns，設(shè)幀長為20ms，則一幀內(nèi)TMS320LC549-80所能提供的最大運(yùn)算量為160萬條指令。因此，只要語音編碼算法的運(yùn)算量不超過160萬條指令，就可以在TMS320LC549-80上實(shí)時(shí)運(yùn)行。

　　3，我們在DSP芯片選型時(shí)需要注意什么？

　　（1）速度指標(biāo)：

　　DSP最基本的速度指標(biāo)是MIPS（百萬條指令每秒）和MFLOPS（百萬次浮點(diǎn)運(yùn)算每秒），還有FFT和FIR濾波器的速度及除法、求平房根等特殊運(yùn)算的速度。

　　（2）輸入輸出的帶寬

　　在運(yùn)算速度達(dá)到要求時(shí)，還要考慮DSP輸入/輸出數(shù)據(jù)的速度是否足夠快。

　　（3）精度和動態(tài)范圍：精度和動態(tài)范圍由DSP的數(shù)據(jù)字寬和定點(diǎn)/浮點(diǎn)數(shù)據(jù)格式?jīng)Q定。

　　（4）特定功能：若DSP上集成了多種上電加載功能、同步/異步串口、A/D、D/A、片內(nèi)語音處理功能、編解碼等，可以方便設(shè)計(jì)，降低成本。

　　（5）片內(nèi)存儲器

　　DSP片內(nèi)存儲器可用來放程序和數(shù)據(jù)，當(dāng)程序和數(shù)據(jù)都放在片內(nèi)時(shí)，DSP的運(yùn)行速度要高得多，所以片內(nèi)存儲器越多越好。

　?。?）DSP開發(fā)工具

　　選擇DSP芯片時(shí)必須注意其開發(fā)工具的支持情況，包括硬件和軟件。

　　（7）功耗問題和硬件封裝問題

　?。?）成本問題

　　定點(diǎn)DSP較便宜，功耗較低，但運(yùn)算精度稍低。

　　浮點(diǎn)DSP稍貴，功耗較高，但運(yùn)算精度高，C語言編程調(diào)試方便。