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标 题: DSP 发 展 与 应 用 纵 横 谈
发信站: 紫 丁 香 (Fri Jan 21 21:25:21 2000), 转信
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标 题: DSP 发 展 与 应 用 纵 横 谈
发信站: 饮水思源站 (Sun Sep 12 01:06:07 1999) , 站内信件
DSP 发 展 与 应 用 纵 横 谈
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一、DSP 芯 片 制 造 技 术 的 发 展
---- 自1982 年 美 国 德 州 仪 器 公 司(Texas Instruments) 向 市 场 推 出 第
一 代 数 字 信 号 处 理 器(Di gital Signal Processor-DSP) 芯 片 以 来 的16 年
中，DSP 获 得 了 迅 速 的 发 展， 这 体 现 在DSP 芯 片 的 性 能 和 指 标 不
断 提 高， 同 时DSP 获 得 广 泛 的 应 用。 表1 所 示 为DSP 在1982 年 和1992
年 以 及 预 期 在2002 年 所 能 达 到 的 水 平。
---- TI 公 司 也 是 全 球 最 大 的DSP 制 造 商， 在 全 球DSP 市 场 所 占 的
份 额 为45%。 因 此 在 叙 述DSP 的 发 展 和 应 用 时， 通 常 都 以TI 的TMS32
0 系 列DSP 为 典 型 代 表。 在 这16 年 的 历 程 中，TI 公 司 已 先 后 推 出
了10 代( 类)DSP 产 品， 它 们 是： 定 点 系 列 的TMS32010( 或TMS320C1X)、TMS
320C2X、TMS32 0C2XX、TMS320C5X、TMS320C54X、TMS320C6X； 浮 点 系 列 的TMS320
C3X、TMS320C4X； 多 处 理 器TMS320C8X； 专 用DSP 系 列AV7XXX。 每 一 类 或 每
一 系 列 的DSP 中 又 有 许 多 不 同 的 品 种， 所 以X 可 能 从0 到9， 总 计
有100 多 个 型 号。 每 个 系 列 的DSP 对 应 于 不 同 的 应 用， 表2 列 出 了
每 个 系 列 DSP 的 适 用 范 围。
二、DSPS的发展
---- DSP 芯 片 是 专 门 完 成 各 种 实 时 数 字 信 息 处 理 用 的， 它 首 先
是 建 立 在 数 字 信 号 处 理(Digita l Signal Processing) 的 各 种 理 论 和
算 法 的 基 础 上 的。 在60 年 代 和70 年 代 是 数 字 信 号 处 理 技 术 的
理 论 研 究 阶 段， 最 具 代 表 性 的 著 作 是 美 国 两 位 著 名 教 授A.V.Op
penheim 和R .W.Schafer 写 的“Digital Signal Processing”(1975)， 该 书 曾 是
我 国 高 校 工 科 类 专 业 普 遍 采 用 的 教 科 书。80 年 代 初，DSP 器 件
的 出 现 使 各 种 数 字 信 号 处 理 算 法 得 以 实 时 实 现， 从 而 诞 生 了
一 大 批 新 型 电 子 产 品， 这 些 产 品 成 为 当 今 信 息 高 速 公 路 的 基
础 之 一。 例 如， 电 话PCM 传 输 和 程 控 交 换 中 大 量 使 用 的 语 音 处
理 装 置， 数 据 传 输 用 的 调 制 解 调 器 等。 接 着，DSP 在 计 算 机 硬
盘 驱 动 器 中 获 得 成 功， 替 代MCU 实 现 更 高 速 度 更 精 确 的 控 制，
使 硬 盘 驱 动 器 容 量 增 加、 体 积 缩 小。
---- DSP 强 大 的 计 算 能 力 在 蜂 窝 电 话 中 得 到 了 施 展 才 干 的 机 会
， 使 沉 寂 多 年 甚 至 被 认 为 有 了 光 纤 通 信 毋 需 再 要 移 动 通 信 的
蜂 窝 电 话 重 新 崛 起。DSP 给 传 统 的 无 线 电 注 入 了 新 的 活 力， 从
而 创 造 了 一 批 诸 如GSM、IS-54、IS-95 等 全 数 字 蜂 窝 电 话 网。 进 入
90 年 代，DSP 制 造 商 如TI 公 司 提 出 为 用 户 提 供 某 种 应 用 的 整 套D
SP 解 决 方 案(DSPsolution-DSPS)。TI 为 全 球2 万 多 家 计 算 机、 通 信、 消
费 类、 汽 车、 军 事 及 工 业 客 户 提 供 创 新 的DSP 方 案。 由 于 数 字
信 号 处 理 系 统 愈 来 愈 先 进， 高 科 技 含 量 愈 来 愈 高、 系 统 性 能
愈 来 愈 强 大， 整 机 制 造 商 往 往 不 可 能 配 备 十 分 完 整 的 设 计 人
员， 现 在DSP 芯 片 制 造 商 可 随DSP 芯 片 提 供 整 个 系 统 的 解 决 方 案
，DSPS 的 含 义 可 用 以 下 公 式 表 示：
---- DSPS=DSP 核+ 混 合 信 号 处 理 电 路+ 系 统 技 术+ 软 件
---- DSPS 可 包 括 其 它 半 导 体 器 件， 如 逻 辑 电 路、 存 储 器 及ASIC。
系 统 技 术 包 括 设 计 工 具、 技 术 支 持 及 产 品 信 息。
三、DSP 芯 片 的 最 新 发 展
---- 早 至80 年 代 中 期，TMS320C10、TMS320C25 就 已 在 我 国 实 际 应 用，
后 来 浮 点 的TMS320C30 和’C40 也 有 应 用， 这 些 型 号 的DSP 对 我 国 电
子 业 界 的 科 技 人 员 并 不 很 陌 生， 毋 需 在 本 文 一 一 介 绍。 下 面
介 绍 进 入90 年 代 以 后TI 新 推 出 的 型 号， 以 便 替 代 以 前 型 号 的DS
P， 主 要 有：
---- 1.TMS320C20X， 这 是’C2X 的 升 级 换 代 产 品， 原 代 码 与’C1X 和’C
2X 兼 容， 也 与’C5X 兼 容。 运 算 速 度 从20 至40MIPS， 有3V 和5V 两 种 工
作 电 压。 最 大 的RAM 容 量 为4.5K，’C206 和 ’C207 具 有32K 的 快
闪 存 储 器。
---- ’C20X 的 应 用 范 围 很 广， 可 用 于 机 顶 盒、 特 色 电 话 机、 售 货
机 、 安 保 系 统、 电 信、 网 络、 伺 服 和 马 达 控 制、 双 向 寻 呼 机、
数 字 相 机、CD-ROM 控 制 器、I C 卡 读 卡 机 等。 因 为 这 类DSP 价 格 低
至$0.12/MIPS， 可 以 替 代MCU， 而 功 能 要 比MCU 强 很 多。
---- 2.TMS320C54X， 这 是TI 公 司 专 门 为 无 线 通 信 制 造 的 高 性 能 定
点DSP， 最 高 速 度 可 达100MI PS。 工 作 电 压 有2.5、3.5 和5V， 片 内 含 有
Viterbi 解 码 加 速 器。 最 大32K RAM 和 最 大48K RO M，3 种 低 功 率 工 作
模 式。 具 有 标 准 串 口、 缓 冲 串 口 以 及TDM 串 口 供 选 用， 还 有 主 机
模 式。 具 有 标 准 串 口、 缓 冲 串 口 以 及TDM 串 口 供 选 用， 还 有 主 机
接 口(HPI) 。 超 薄 型 封 装。
---- 其 主 要 用 途 是 数 字 蜂 窝 电 话、 个 人 通 信 系 统(PCS)、BP 机、 个
人 数 字 助 理(PDA)、 数 字 无 绳 电 话、 无 线 用 户 环 路、V.34/ISDN 调 制
解 调 器，T1/E1 或BPX 中 继 线、 卫 星 和 电 缆 调 制 解 调 器、 机 顶 盒、
多 媒 体 和 电 话 合 成 装 置 等。
---- 3.TMS320C62X 1997 年2 月 正 值TI 公 司 第 一 种DSP TMS32010 上 市15 周
年 之 际，TI 宣 布 具 有1600MIPS 速 度 的 新 一 代TMS320C6X 进 入 市 场。TMS
320C62X DSP 具 有 超 常 的 处 理 能 力、 易 于 使 用 和 价 格 低 廉 等 优 点
。 采 用Veloci TI 超 长 指 令 字(VLIW) 结 构，VLIW 代 表 在 单 周 期 指 令 期
间， 多 个 执 行 单 元 以 平 行 方 式 工 作 完 成 乘 法 运 算。’C6X 的 时
钟 为200MHz， 等 于 每 个 指 令 周 期 短 至5ns， 每 个 周 期 可 以 执 行8 个
32-bit 指 令、 片 内 的 数 据 和 程 序 存 储 器 都 达 到512K。 有32-bit 的 外
部 存 储 器 接 口 可 与SDRAM、SBRAM、SRAM 连 接。 有16-bit 的 主 机 接 口、
4 个DMA、2 个32-bit 的 时 钟。 采 用 超 薄 型 的352 个 引 线 的 球 形 栅 阵
列(BGA) 封 装。
---- 现 在 已 经 量 产 并 且 配 有 开 发 工 具 的TMS320C6201 是 定 点DSP。 预
期98 年 底 将 推 出 浮 点DSP TMS320C6701， 而 量 产 计 划 到1999 年 上 半 年
。TI 计 划 在 本 世 纪 末 推 出 每 秒 能 做3G 次 浮 点 运 算 的DSP， 比 现 在
’C67X 性 能 强3 倍。
四、DSP 的 新 应 用
---- 今 天， 随 着 全 球 信 息 化，Internet 网 的 普 及， 多 媒 体 技 术 的
广 泛 采 用， 尖 端 技 术 向 民 用 转 移， 数 字 技 术 进 入 消 费 类 电 子
产 品 等， 使DSP 芯 片 不 断 更 新 换 代， 价 格 大 幅 度 下 跌 ， 各 种 开
发 工 具 日 臻 完 善， 从 而 使DSP 成 为 放 之 四 海 皆 有 用 的 器 件。
---- 正 因 为DSP 的 应 用 范 围 在 日 益 扩 大， 新 的DSP 的 市 场 也 在 急
速 增 长， 由 此 每 年 的 销 售 额 按 平 均 33% 的 高 速 度 在 增 长， 表4 是
DSP 主 要 市 场 的 增 长 情 况， 该 表 是1995 底 发 表 的。 实 际 增 长 要 比
此 表 快， 预 计 到2000 年DSP 的 销 售 额 将 超 过110 亿 美 元。
五、以DSP 为 核 的ASIC 芯 片 的 发 展
---- 例 如，TI 在94 年 就 推 出3 片 式 的VCD 芯 片 组， 包 括MPEG 音 频 解 码
器AV110、 视 频 解 码 器AV220、 电 视 编 码 器AV420。TI 没 有 继 续 研 制 单
片 式 的VCD 影 碟 机 芯 片， 而 将 重 点 转 移 到MPEG2 的 音 视 频 解 码 器
( 单 片)。1997 年 春，TI 推 出AV7000 系 列 音 视 频 信 号 处 理 器， 这 一 系
列 符 合DVB 和DSS 标 准 ， 成 为 第 一 颗 集 音 视 频 码 流 解 复 用、MPEG-
2 图 像 和MPEG 音 频 或AC-3 音 频 解 码 和 屏 幕 显 示(O SD) 于 一 身 的DSPS
。 其 中TMS320AV7100 是AV7000 系 列 首 枚 上 市 产 品， 它 集 成 了32-bit 的
ARM RISC 处 理 器， 先 进 的 图 形 加 速 器、 多 路 分 路 器、 条 件 存 取 和
解 密 模 块， 以 及MPEG-2 视 频 解 码 器、MPEG 音 频 解 码 器 和NTSC/PAL 电
视 编 码 器。AV7100 配 备 一 个IEEE 1394 数 字 数 据 端 口， 以 供 连 接139
4 连 接 层 控 制 器，AV7100 宜 于 数 字 卫 星 系 统(DSS) 作IRD 的 解 码 和 屏
幕 显 示 用。 另 一 型 号 为AV7200 的 芯 片 宜 用 于 有 线 电 视 机 顶 盒 用。
六、 结 束 语
---- DSPS 为 我 们 提 供 了 众 多 的 发 展 机 会， 应 该 尽 快 培 训DSP 应 用
-- DSPS 为 我 们 提 供 了 众 多 的 发 展 机 会， 应 该 尽 快 培 训DSP 应 用
人 才， 研 制 以DSPS 为 核 心 的 新 产 品。 同 时 也 可 以 成 立 专 门 从 事
DSP 软 硬 件 开 发 工 具 研 制 的 研 究 所 或 公 司。 国 际 上 有200 多 家 专
门 配 合DSP 制 造 商 推 出 的DSP 芯 片 开 发 测 试 软 件 和 硬 件 平 台， 以
及 各 种DSP 应 用 软 件 的 公 司， 它 们 获 得 了 丰 厚 的 回 报。 上 海 交
通 大 学 与TI 联 合 建 立 了DSP 技 术 中 心， 该 校 不 仅 培 养 了 第 一 流
的DSP 专 业 人 才， 而 且 已 经 在 语 音 压 缩、Hi-Fi 音 频 压 缩 和 视 频
压 缩 方 面 开 发 出 一 系 列 应 用 软 件， 它 们 都 能 在DSP 上 实 时 运 行。
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感情是一个难以驯服的野马
理智却是一个严厉的马夫
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