DSP芯片的选择

来源：网络时间：2021-12-24 10:19:07

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应用系统的运算量是确定选用处理能力多大的DSP芯片的基础。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芯片的基本结构DSP芯片的基本结构包括：（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。哈佛结构哈佛结构的主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间中，即程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存储器，每个存储器独立编址，独立访问。与两个存储器相对应的是系统中设置了程序总线和数据总线，从而使数据的吞吐率提高了一倍。由于程序和存储器在两个分开的空间中，因此取指和执行能完全重叠。流水线与哈佛结构相关，DSP芯片广泛采用流水线以减少指令执行的时间，从而增强了处理器的处理能力。处理器可以并行处理二到四条指令，每条指令处于流水线的不同阶段。专用的硬件乘法器乘法速度越快，DSP处理器的性能越高。由于具有专用的应用乘法器，乘法可在一个指令周期内完成。特殊的DSP指令DSP芯片是采用特殊的指令。快速的指令周期哈佛结构、流水线操作、专用的硬件乘法器、特殊的DSP指令再加上集成电路的优化设计可使DSP芯片的指令周期在200ns以下。DSP系统的特点 数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：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。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。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。精度高：16位数字系统可以达到的精度。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。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。