在过去的几十年里,单片机的广泛应用实现了简单的智能控制功能。
随着信息化的进程和计算机科学与技术、信号处理理论与方法等的迅
速发展,需要处理的数据量越来越大,对实时性和精度的要求越来越
高,低档单片机已不再能满足要求。近年来,各种集成化的单片DSP
的性能得到很大改善,软件和开发工具也越来越多,越来越好;价格
却大幅度下滑,从而使得DSP器件及技术更容易使用,价格也能够为
广大用户接受;越来越多的单片机用户开始选用DSP器件来提高产品
性能,DSP器件取代高档单片机的时机已经成熟。
本文将从性能、价格等方面对单片机和DSP器件进行比较,在此基础
上,以TI的TMS320C2XX系列DSP器件为例,探讨DSP器件取代单片机的
可行性。
DSP器件与单片机的比较
1. 单片机的特点
所谓单片机就是在一块芯片上集成了CPU、RAM、ROM(EPROM或EEPROM)
、时钟、定时/计数器、多种功能的串行和并行I/O口。如Intel公司的8031系列等。除了以上基本功能外,有的还集成有A/D、D/A,如Intel 公司的8098系列。概括起来说,单片机具有如下特点：
具有位处理能力,强调控制和事务处理功能。
价格低廉。如低档单片机价格只有人民币几元钱。
开发环境完备,开发工具齐全,应用资料众多。
后备人才充足。国内大多数高校都开设了单片机课程和单片机实验。
2. DSP器件的特点
与单片机相比,DSP器件具有较高的集成度。DSP具有更快的CPU, 更大容量的存储器,内置有波特率发生器和FIFO缓冲器。提供高速、同步串口和标准异步串口。有的片内集成了A/D和采样/保持电路,可提供PWM输出。DSP器件采用改进的哈佛结构,具有独立的程序和数据空间,允许同时存取程序和数据。内置高速的硬件
乘法器,增强的多级流水线,使DSP器件具有高速的数据运算能力。如表1所示,DSP器件比16位单片机单指令执行时间快8～10倍,完成一次乘加运算快16～30倍。DSP器件还提供了高度专业化的指令集,提高了FFT快速傅里叶变换和滤波器的运算速度。此外,DSP器件提供JTAG接口,具有更先进的开发手段,批量生产测试更方便,开发工具可实现全空间透明仿真,不占用用户任何资源。软件配有汇编/链接C编译器、C源码调试器。
目前国内推广应用最为广泛的DSP器件是美国德州仪器(TI)公司生产的TMS320系列。DSP开发系统的国产化工作已经完成,国产开发系统的价格至少比进口价格低一半,有的如TMS320C2XX开发系统只有进口开发系统价格的1/5,这大大刺激了DSP器件的应用。目前,已有不少高校计划建立DSP实验室,TI公司和北京闻亭公司都已制订了高校支持计划, 将带动国内DSP器件的应用和推广。
3. DSP器件大规模推广指日可待
通过上述比较,我们可得出结论：
DSP器件是一种具有高速运算能力的单片机.
从应用角度看：DSP器件是运算密集型的,而单片机是事务密集型的,DSP器件可以取代单片机,单片机却不能取代DSP。
DSP器件价格大幅度下滑,直逼单片机(见表1)。
DSP器件广泛使用了JTAG硬件仿真,比单片机更易于硬件调试。
国产化的DSP开发系统为更多用户采用DSP器件提供了可能性。
DSP取代单片机的技术和价格的市场条件已经成熟,大规模推广指日可待。
表1 DSP与16位单片机的比较 (表格不便贴,只好略去．Y&T)
DSP器件的典型应用
随着DSP性能不断改善,用DSP器件来作实时处理已成为当今和未来技术发展
的一个新热点。
TI公司最新推出的TMS320C2XX系列具有良好的性能价格比,基本可以取代16位单片机。其中TMS320C203单片价格不到人民币100元,芯片内置544字的高SRAM。外部可寻址64K字程序/数据及I/O,指令周期在25ns～50ns之间, 实时性处理比16位单片机快2倍以上,可取代一般的单片机。TMS320F206除了具有TMS320C203的功能外,内置32K字零等待快闪存储器,可满足单片设计的要求,能最大限度减少用户板的体积。TMS320F240的指令、DSP核与TMS320C203，F206完全兼容,内置8K/16K字快闪存储器,增加了两路10位A/D,每路采样频率可达166kHz,提供9路独立的PWM输出,内置SCI和SPI接口,内置CAN总线接口。
这些大大增强了TMS320X240的处理能力,在电机控制领域显示了强大的生命力。
结论
DSP技术的不断完善,各种DSP器件的不断推出,将为实时数字信号处理的应
用创造前所未有的广阔空间。单片机用户在硬件和软件方面的设计经验可以
使他们很容易从单片机升级到DSP |
