DSP技术热点应用的五大竞争法宝 发展战略, 互联网, 处理器, 多媒体, 半导体

苹果也疯狂

Forward Concepts的总裁兼首席分析师Will Strauss是一位跟踪DSP领域已久的知名分析师，他最近指出，DSP事实上已经成为整个半导体产业的驱动力量，因为在随时随地接入互联网和多媒体应用的新时代，DSP已经成为了底层的基础技术。
的确，从ADI公司的DSP发展战略就可以看到，DSP产品和技术已渗透到半导体应用的很多领域，而且随着ADI这些DSP厂商不断地推陈出新，所谓通用DSP和嵌入式DSP的用途界线不再那么泾渭分明，通用已体现出一定的相对性，即用途虽然广泛，但是以应用为导向的。最新的通用DSP产品也体现出数字信号处理器正在不断淡化其作为独立芯片的特性，因为它们除了也走多核路线提高速度和处理能力之外，还根据目标应用“定制性”地整合了越来越多的其它电路，如控制、外设、总线、各种新兴接口、高速缓存等。
这种整合体现了以应用为导向的技术开发战略和市场战略，正如ADI公司通用DSP部门总监Colin Duggan指出的，如今宏观经济的下滑使每个行业都面临挑战，但DSP业务的最大挑战是选择正确的投资和应用市场。
深耕DSP领域多年的ADI公司认为，现在和未来几年与DSP技术相互推动的一些热点应用市场特别值得关注：安防（包括智能视频监控和无线视频监控）；测试测量和控制（如测试测量仪器、数据采集、电力线监控、马达控制等各种工业控制应用）；生物识别（如指纹）；VoIP终端。
新兴应用对DSP提出的特定需求
上述热点市场可以说最需要DSP所具备的先进特性，也预示着会带来更多机会，它们正变得更细分化，每个细分市场都有各自的特定需求。
安防称得上是在DSP应用方面走在最前列的领域之一，它正在经历更新换代过程，从以往用DSP进行视频编解码的普通DVR发展到实现人脸识别、车牌识别、包丢失处理、入侵侦测等功能，这些先进智能特性的实现都需要通过用DSP来实现大量先进的算法。
中国南京新奕天科技有限公司与香港大学合作开发出的视频监控设备ThinkSmart V1就是一个典型的智能视频监控应用例子。ThinkSmart V1通过监控现场视频数据，对目标进行检测、跟踪、分类，并分析目标的行为，实时发送预警信息。当存在威胁或检测到异常活动以及某种特定行为时，会即时发出预警。
通过已获得专利的算法检查视频中的每一个像素，并识别所有像素的变化，如果在一个区域有很多像素发生变化，该软件就认为这是一种移动。根据预定的策略和预警信息，对实时视频和记录视频中的移动或变化的检测会触发多种警报接口，并转发到蜂鸣或语音报警器、电邮或SMS信息，屏幕报警，或其他行为以警示相关部门。
无论在室内还是室外，甚至在光线很暗的情况下，ThinkSmart V1先进的视频移动检测功能能够7*24小时连续不断的精确检测出多个移动目标，并能检测目标速度、方向，以及大小。该算法还可定制以满足特定的安全需求。例如，ThinkSmart V1能够保护博物馆的馆藏，检测目标何时丢失、改变位置、或违反规定的监视规则，如禁区、入侵检测系统等。它还可以监控目标何时在何地停留了多长时间，这对在机场、火车站、地铁站找出潜在的恐怖装置尤为重要。
可以看到，多个图像处理算法是ThinkSmart V1实现实时智能视频监控的关键。因此，信号处理性能是新奕天在选择处理器解决方案时的一个主要考虑。另外，可以支持多种外设并提供软件开发工具的先进DSP技术也是考虑的关键。

图1：双核数字信号处理器ADSP-BF561芯片内部功能方块图。

ADI公司的ADSP-BF561最后被选为支持这一解决方案的核心DSP技术。相对于与之竞争的其它DSP，BF561不仅提供了更好的性价比，还提供了更为独特的双核设计。新奕天可将图像处理任务和系统控制任务分开在独立的计算域中，获得最稳定的实时性能。BF561的PPI用于将视频传入或传出外设设备，而异步存储器接口则用于连接Flash和LAN或RS232，允许用户配置IVS并恢复对象和事件列表。
另外，移动通信产业的发展推动无线、移动视频监控系统也跟着逐步兴起，或基于GSM/CDMA、EDGE、3G网络，或基于WiFi网络。与有线系统不同，无线信道多变，带宽窄，需要特别的高性能算法，才能实现稳定的功能。相比SoC和ASIC方案，DSP可方便、灵活地实现一些定制的高性能算法。
而且无线监控以及车载移动数字硬盘摄像机这类系统的一个特点是监控终端往往需要电池供电，因此对芯片的功耗提出了更高要求。而监控的无间断性对DSP芯片乃至整个方案的可靠性也提出了更严苛的要求。
ADSP-BF561也很好地满足了上述需求，除了具有两个高性能的Blackfin处理器内核，还具有灵活的高速缓存架构以及增强的直接存储器存取(DMA)子系统，适合执行复杂控制与信号处理任务，同时保持高速的数据吞吐量。此外，Blackfin处理器的动态电源管理能力显著降低整个功耗。


图2：基于CDMA网络的典型无线视频监控系统。
ADI公司嵌入式处理和数字信号处理第三方开发金牌合作伙伴合肥优视科技目前可提供基于ADSP-BF561的单路CDMA/EDGE/TD-SCDMA/WCDMA/WIFI无线H.264视频监控产品成熟方案。如图3所示，该方案通过一个DSP内核实现了独特的双码流处理，支持闪存盘数据的备份；另一个DSP内核则用于运行uClinx操作系统、驱动程序和BSP控制软件。


图3：合肥优视科技的CDMA/WIFI无线H.264视频监控产品成熟方案系统框图。


在大批量的中端视频安全监控市场，性价比是最关键的。Blackfin处理器在强大的单芯片上实现了数字信号处理与控制处理的完美结合，这一点非常重要，不仅可满足性能目标，同时也帮助实现高性价比。实际上，对于单路无线视频监控应用，从进一步节省成本的角度考虑，采用单核的Blackfin DSP如BF52x也能胜任。
新形势下DSP的五大竞争法宝
除了安防领域的例子，Blackfin在生物（指纹）识别和VoIP应用上也独树一帜，拥有很多成功应用案例。BF 51X系列就是特别适合指纹识别的一个ADSP系列，具有合适的接口、合适的性能以及合适的价格。而在VoIP应用上，凭借Blackfin的高性能与世界顶级IP语音引擎嵌入式软件提供商GIPS的合作，ADI如今也占据了优势地位，可提供适应带宽变化和具备高话音质量的VoIP电话开发平台，并为开发者将设计升级到可视IP电话（Vedio over IP）提供了便利，因为Blackfin平台天生的软件灵活性和可扩展性使软件代码和开发工具都可以沿用下去，从而加快了上市速度和节省了开发成本。
从上述所有例子可以看到，DSP要想在这些新兴热点市场赢得竞争，必须像ADI Blackfin一样具有以下五大竞争法宝：
1.    强大的图像处理、运算和控制能力，适应智能和融合应用时代需求
Blackfin处理器架构非常优秀，能高效地进行视频处理，能同时完成信号处理和控制任务，适应智能应用需求；其融合性架构可实现：多格式音频、视频、语言和图像处理；多模式基带和分组处理；控制处理和实时安全性。
2.    同时具备较高的性能/价格比、性能/功耗比、性能/面积比
ADI公司在新处理器设定性能目标时，注重的不仅是DSP的时钟频率和处理能力，还包括处理器必须提供的其它方面，如性能价格比、性能功耗比、性能面积比。如Blackfin系列处理器提供了业界领先的定点性价比以及单位毫瓦性能。ADI将通过最新的CMOS深亚微米工艺尺度、更深的流水线、多内核、每个核心更多的计算单元，以及充分利用信号处理加速引擎，继续提高Blackfin系列的性能，增强它们在性价比和性能功耗比方面的领先地位。
3.    软件开发的可升级性和可扩展性
前代和后代DSP产品具有软件和开发环境的兼容性，以节省设计升级的时间和成本。
4.    芯片具备高品质，能保证系统高可靠性稳定运行
如DSP芯片质量可靠、温度范围宽、抗干扰能力强等，可适应各种环境条件苛刻的应用。
5.    世界级的开发工具和大量的本地第三方合作伙伴
除了自己设计制造完善的软硬件开发工具，ADI公司还大力支持第三方合作伙伴，设计出适合本地的开发工具和系统方案。在中国ADI与北京亿旗创新、东方迪码、深圳市英蓓特、华恒科技等第三方的合作包括开发板和仿真器，让高质量的本地工具和ADI世界级的工具链组成高效易用的开发工具，同时向用户提供针对各种热点应用的参考设计和交钥匙解决方案，帮助用户实现成功的设计和缩短产品上市时间。