DSP與單片機特點優勢對比分析_第1頁
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文檔簡介

1、DSP與單片機單片機的出現實現了簡單的控制功能,暫時滿足了工程設計的需求,但是隨著計 算機科學與技術、信號處理理論與方法的迅速發展,對工程中控制或信號處理芯片的 實時性和精度的要求越來越高,在某些領域,低檔單片機已不再能滿足要求,這促使 具有快速和高精度處理能力的 DSP得以出現并應用。一.DSP的特點1.運算速度 MIPS(MillionsoflnstructionsPerSecond 每秒百萬指令數):表示 DSP每秒所能 處理的指令數,表示的是 DSP的運算速度,該值越大,DSP處理速度越快,運行速 度就越高。 MOPS(MillionsofOperationsPerSecond 每秒執

2、行百萬操作):DSF通常操作除了包括CPU操作外,還包括尋址、DMA訪問數據傳輸、I/O操作等,因此需要看操 作的內容,但是一般來說,MOPS越高意味著乘積.累加和運算速度越快。可見, MOPS可以對DSP芯片的整體性能進行綜合描述。指令周期:即執行一條指令所需的時間,通常以 ns(納秒)為單位,如TMS320LC240莊主頻為40MHz時的指令周期為25ns。2運算精度一般來說,浮點DSP芯片的運算精度要高于定點 DSP芯片的運算精度。 一般定點DSP芯片的字長為16位、24位或32位,浮點芯片的字長為32位。累加 器一般都為32位或40位。定點DSP的特點是主頻高、速度快、成本低、功耗小,

3、 主要應用于復雜度不高的控制、通信、語音/圖像、消費電子產品等領域,而浮點 DSP主要應用于復雜的圖像、語音、模式識別等領域。3.字長字長大小是影響成本的重要因素,因為它直接影響芯片的大小、引腳數以 及存儲器的大小等。設計時在滿足性能指標的條件下,應盡可能選用最小的數據字 的芯片。 4.存儲器等片內硬件資源存儲器等片內硬件資源主要包括存儲器的大小、 片內存儲器的數量、總線尋址空間以及可提供外部接口數量等。5.開發調試工具簡單實用、功能強大的開發調試工具和相關支持軟件、技術文檔 是開發大型、復雜DSP系統的必備條件,對縮短產品的開發周期具有很重要的作用。開發調試工具包括軟件和硬件兩部分。 6功耗

4、與電源管理在一些對功耗有特殊要求的產品中,如個人數字產品、便攜設 備和戶外設備等,功耗與電源管理技術指標對 DSP芯片的型號選擇具有直接的影響。 另外,很多DSP加強了對電源的管理,通常用休眠、等待模式等方式節省功率消耗, 期望達到低功耗的目的。TI公司的很多芯片都提供這種功能,并提供了詳細的應用 說明,用戶只需要簡單硬件配置或軟件配置相應的寄存器即可實現。二單片機的特點單片機,就是指在一塊芯片上集成了 CPU RAM、ROM(EPRoM或EEPROM、 時鐘、定時/計數器、多功能串行或并行 1/ O 口的通用IC,如In tel公司的8031、 8051以及后來的AT89C51等。除了具有以

5、上基本功能外,有些單片機還集成有 A/ D、D/A,如Intel公司的8098系列等。總的來說,單片機一般具有如下特點。具備位處理能力。可預測的執行周期。擅長中斷處理,特別是外部異步事件。具有豐富的I/0功能。價格低廉,便于開發。 單片機經過了很多年的發展,開發環境完備,開發工具齊全,應用資料眾多, 后備人才充足。三.DSP的優勢與單片機相比,DSP器件一般具有更高的集成度、更快的 CPU更大容量的 存儲器,內置有波特率發生器和 FIFO緩沖器,同時提供高速同步串口和標準異步 串口,有的片內還集成了 A/D采樣電路,用于控制領域的DSP還提供多路PWM 輸出,用于電機控制,可減少開發人員的工作

6、量。DSP器件一般采用改進的哈佛結構,具有獨立的程序和數據空間,允許同時存取程序和數據。內置高速的硬件 乘法器以及增強的多級流水線,使 DSP器件具有高速的數據運算能力。DSP可以比一些高檔的16位單片機單指令執行周期降低 810倍,可以在一 個周期內完成一次乘加運算,比單片機運算快1630倍,可以大幅度提高存在很多乘加運算的FFT快速傅里葉變換)和濾波器的運算速度。此外,DSP器件還提供了JTAG接 口,具有更先進的開發手段,批量生產測試更方便,開發工具可實現全空 間透明仿真,用戶可以看到全部存儲空問或 IO 空間的變化而不占用用戶任何資 源。開發軟件配有匯編/鏈接 C編譯器、C源碼調試器等

7、,使用戶不必過多關心編 譯細節,從而可以更加專注于算法設計和程序開發。總而言之,DSP是為了滿足數字信號處理、控制開發而制造的一類專用微處理器,一般具有以下幾個特點。采用改進的哈佛總線結構,內部有兩條總線,即數據總線和程序總線。采用程 序與數據空間分開結構, 分別有各自的地址總線和數據總線, 可以同時完成指令操 作和數據操作。采用流水操作, 每條指令的執行劃分為取指令、 譯碼、取數、執行等若干步驟, 由片內多個功能單元分別完成,支持任務的并行處理。在一個指令周期內實現一次或多次乘法累加(MAC)運算,從而節省運算時間。集成了多個地址產生單元,支持循環尋址和位倒序等特殊指令,實現FFT卷積等運算

8、中的尋址、排序等,使得計算速度大大提高。有一組或多組獨立的DMA控制邏輯,提高了數據的吞吐帶寬,為高速數據交換 和數字信號處理提供了保障。支持重復運算,避免循環操作消耗過多時間。 擁有豐富的片內內存和外擴存儲器接口。提供多個串行或并行1/O接口以及特別1/O接口 (如PWM等),來完成特殊的 數據處理或控制,從而提高系統的性能并且降低了成本。因為單片機和DSP各自有其特點,所以各自有不同的適用領域。一般單片機多 應用于一些簡單的控制領域, 這些應用一般不要求很高的精度和數字信號處理; 而 在一些高精度控制領域,特別是需要對各種傳感器信號進行處理的場合,DSP的應用就更多一些。因此,并不能簡單地評價是單片機更好還是 DSP更好,而是應該根 據

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