Electronics 版 (精华区)

发信人: whynot (精诚所至，金石为开), 信区: Electronics
标  题: 如 何 由 单 片 机 升 级 到DSP 
发信站: 哈工大紫丁香 (Sun Sep 19 15:27:54 1999), 转信

如 何 由 单 片 机 升 级 到DSP
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---- 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TMS320C 2XX 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EE
PROM)、 时 钟、 定 时/ 计 数 器、 多 种 功 能 的 串 行 和 并 行I/O 口。 如In
tel 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TMS3 20C
2XX 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。
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 速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。TMS320F24 0 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。它 是 一 个 
典 型 的TMS320F240 的 用 户 系 统， 它 实 现 如 下 功 能：
3 相PWM 输 出
3 相 电 流 测 量
按 键 控 制、 液 晶 显 示
RS232 通 信
A/D、D/A 接 口
62K 字 零 等 待SRAM
扩 展 的 输 入、 输 出 及 双 向I/O 口
JTAG 接 口
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。 
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                 因一个词的力量
                 我重新开始生活
                 我生来就认识你
                 要把你称作
                           自由

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