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工程师如何选择正确的架构设计?【转】

工程师如何选择正确的架构设计?【转】

工程师在开发数字信号处理应用时,根据他们的系统注意事项有多种架构可供选择。如数字信号处理器 (DSP)
、 ARM 与通用处理器 (GPP)、微处理器 (MCU)、专用集成电路 (ASIC)、现场可编程门阵列 (FPGA) 、专用
标准产品 (ASSP)等,如何选择正确的、高效的架构进行设计?我在TI网站上淘宝时有了以下发现,现在与大
家分享一下。
先上两个号的选择工具:
DSP 和 ARM MPU 选择工具
focus.ti.co m.cn/cn/multimedia/flash/selection_tools/dsp/dsp.html
MCU 选择工具
focus.ti.co m.cn/cn/multimedia/flash/selection_tools/mcu/mcu.html
数字信号处理 (DSP)
DSP已成为数字革命的基础。在手机的核心部分、音频和视频播放器、数码摄像机、电话基础设施、电机控制系
统、甚至生物辨识安全设备中,您都能找到数字信号处理器 (DSP)。不用太强的技术性,大多数信号处理函数
将两列数字相乘,然后把结果相加:
结果 = x1 * c1 + x2 * c2 + x3 * c3 …xn * cn
与通用处理器 (GPP) 相比,DSP 更加适合于信号处理应用。DSP 提供了许多架构特性,有效减少了进行高效
信号处理所需的指令数。换言之,比较性能比计算指令数更加重要。您真正需要测量的是实际完成的工作量。
例如,TI 的 C64x 系列 DSP 的 VLIW 架构每个周期时钟最多能够启动 8 个操作。集成的专门计算引擎通过
执行硬件中的复杂函数提高性能。DSP 还通过提供性能、集成外设和片上存储器的平衡组合,针对特定应用进
行优化。
DSP 的可编程灵活性让开发人员能在软件中执行复杂的算法。DSP 不但能够支持视频编解码器(例如 MPEG-2
)以及使用简单的软件升级方便地处理不同的分辨率,它还能实施新兴的编解码器和标准,因为它们不用硬件
重新设计就能升级。如果低功率、高性能、功能灵活性和上市时间是主要考虑因素,那么 DSP 是绝佳选择。
ARM 与通用处理器 (GPP)
GPP提供可编程性,因此具有灵活性。但是,许多非信号处理应用,例如电子邮件、数据库管理和文字处理则不
要求乘法的扩展使用。为了不断降低这些应用的芯片成本,GPP 通常适度地提供需要几个周期来完成的高效乘
法指令。另外,添加每个乘法的结果需要其它指令。因此,这使它们对信号处理应用并不那么理想。ARM 处理
器通常用于提供丰富的人机界面,可实现运行高级操作系统(如 Linux 和 WinCE)的优势。为了发挥各自的
最大优势,在视频、多媒体和工业应用中,通用 ARM 微处理器(例如 ARM9、Cortex A-8)通常与 DSP 结合
使用。
微处理器 (MCU)
MCU是可编程的处理器,因此可以利用软件的可编程性实现不同功能和特性,与类似的硬编码逻辑实施相比较,
可缩短上市时间。尽管 MCU 对实时应用并没有很强的匹配,但是它拥有广泛的产品、工具集和价值网。与
RISC/GPP 相比,MCU 拥有更低的数学处理资源,通常操作频率也较低。MCU 通常只是一个小芯片大小,因此
价格相对较低。通常,MCU 具有通用特性,这使得其功耗比 DSP、ASSP 或应实现可配置功能的器件的功耗更
低。但是,与 RISC 或 FPGA 相比,它们使用的硅资源通常更少,使得它们的功耗比这些替代品要高。现有芯
片的 MCU 可编程性加快了所需功能的开发周期,它比开发专用芯片或 ASICS 所需的周期更快。通过合理使用
高级编程和/或标准代码模块,可显著减少开发时间,节省开发成本。MCU 是一种可编程处理器,因此可以利
用软件的可编程性实现不同功能和特性,与类似的硬编码逻辑实施相比较,可节省时间。
Sunny话外音:以后有好的内容再与大家分享,好久没来电子元件技术网(cntronics)社区了,想你
们了。另外,有做新能源汽车圈子里的朋友,相互交流交流呗……下面帖量个Sunny最近在玩的方案!
新能源车 EV/HEV 论坛
52solution.co m/bbs/forumdisplay.php?fid=39
豆瓣:小璇看新能源车(小璇关注新能源汽车市场,关键技术BMS、动力电池、ADAS……,最新解决方案,入
行尚浅,还望兄弟姐妹们多多指点!)
douban.co m/people/52556641/notes
EV/HEV用动力电池组选型原则和商业化方案
52solution.co m/article/articleinfo/id/80011261
接着聊下专用集成电路 (ASIC):很少有设计人员采用这种方法设计他们自己的芯片。因为 ASIC 只为特定应
用提供最佳性能,它们在灵活性上非常有限。如果更改了任何参数,整个 ASIC 必须重新制造,这个流程需要
花费数月以及可能数十万美元的 NRE(非重发性工程)成本。使用 ASIC 增加了设计的复杂性、缺乏对市场变
更的适应能力、推向市场时间长,因此通常来说 ASIC 并不是一个理想的选择。
现场可编程门阵列 (FPGA) 器件提供了与 ASIC 相近的性能,却没有与重新制造 ASIC 相关的延迟和成本花销
。但是,使用 FPGA 进行设计与 ASIC 一样复杂,而且只要小小的更改就可能导致需要完全重新布局设计。
FPGA 器件的价格也很高,导致它们无法用于高产量应用。在特定应用中,FPGA 可用作 DSP 的补充。
专用标准产品 (ASSP) 是能够满足广泛市场的 ASIC。这类器件包括专用处理引擎(例如 MPEG-2 解码器)或
通信链接(例如 USB)。这些器件的成本很低,是由于市场产量较高,但仍然缺乏灵活性。例如,MPEG-2
ASSP 只能支持有限范围的显示分辨率;要引入新的分辨率则要求新的 ASSP,以及随之而来的硬件重新设计。
注:原文地址:cntronics.co m/club/space.php?uid=114833&do=blog&id=24965
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