DSP芯片的选择

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简介:设计 DSP 应用系统,选择 DSP 芯片是非常重要的一个环节。只有选定了 DSP 芯片,才能进一步设计其外围电路及系统的其他电路。总的来说,DSP 芯片的选择应根据实际的应用系统需要而确定。

不同的DSP 应用系统由于应用场合、 应用目的等不尽相同, 对 DSP 芯片的选择也是不同的。一般来说, 选择DSP

芯片时应考虑到如下诸多因素。

1. DSP 芯片的运算速度。

运算速度是 DSP 芯片的一个最重要的性能指标,也是选择 DSP 芯片时所需要考虑的一个主要因素。

DSP 芯片的运算速度可以用以下几种性能指标来衡量:

(1) 指令周期:即执行一条指令所需的时间,通常以 ns(纳秒)为单位。如 TMS320LC549-80 在主频为80MHz 时的指令周期为 12.5ns;

(2) MAC 时间:即一次乘法加上一次加法的时间。大部分 DSP 芯片可在一个指令周期内完成一次乘法和加法操作,如 TMS320LC549-80 的 MAC 时间就是 12.5ns;

(3) FFT 执行时间:即运行一个 N 点 FFT 程序所需的时间。由于 FFT 运算涉及的运算在数字信号处理中很有代表性,因此 FFT 运算时间常作为衡量 DSP 芯片运算能力的一个指标;

(4) MIPS:即每秒执行百万条指令。如 TMS320LC549-80 的处理能力为 80 MIPS,即每秒可执行八千万条指令;

(5)MOPS:即每秒执行百万次操作。如 TMS320C40 的运算能力为 275 MOPS;

(6) MFLOPS: 即每秒执行百万次浮点操作。 如TMS320C31在主频为40MHz时的处理能力为40MFLOPS

(7)BOPS:即每秒执行十亿次操作。如 TMS320C80 的处理能力为 2 BOPS。

2.DSP 芯片的价格。

DSP 芯片的价格也是选择 DSP 芯片所需考虑的一个重要因素。如果采用价格昂贵的 DSP 芯片,即使性能再高,其应用范围肯定会受到一定的限制,尤其是民用产品。因此根据实际系统的应用情况,需确定一个价格适中的 DSP 芯片。当然,由于 DSP 芯片发展迅速,DSP 芯片的价格往往下降较快,因此在开发阶段选用某种价格稍贵的 DSP 芯片,等到系统开发完毕,其价格可能已经下降一半甚至更多。

3.DSP 芯片的硬件资源。

不同的 DSP 芯片所提供的硬件资源是不相同的,如片内 RAM、ROM 的数量,外部可扩展的程序和数据空间,总线接口,I/O 接口等。即使是同一系列的 DSP 芯片(如 TI 的 TMS320C54X 系列),系列中不同 DSP 芯片也具有不同的内部硬件资源,可以适应不同的需要。

4.DSP 芯片的运算精度。

一般的定点DSP芯片的字长为16位, 如TMS320系列。 但有的公司的定点芯片为24位, 如Motorola公司的 MC56001 等。浮点芯片的字长一般为 32 位,累加器为 40 位。

5.DSP 芯片的开发工具。

在 DSP 系统的开发过程中,开发工具是必不可少的。如果没有开发工具的支持,要想开发一个复杂的 DSP 系统几乎是不可能的。如果有功能强大的开发工具的支持,如 C 语言支持,则开发的时间就会大大缩短。所以,在选择 DSP 芯片的同时必须注意其开发工具的支持情况,包括软件和硬件的开发工具

6.DSP 芯片的功耗。

在某些 DSP 应用场合,功耗也是一个需要特别注意的问题。如便携式的 DSP 设备、手持设备、野外应用的 DSP 设备等都对功耗有特殊的要求。目前,3.3V 供电的低功耗高速 DSP 芯片已大量使用。

7.其他。

除了上述因素外,选择 DSP 芯片还应考虑到封装的形式、质量标准、供货情况、生命周期等。有的DSP 芯片可能有 DIP、PGA、PLCC、PQFP 等多种封装形式。有些 DSP 系统可能最终要求的是工业级或军用级标准,在选择时就需要注意到所选的芯片是否有工业级或军用级的同类产品。如果所设计的 DSP

系统不仅仅是一个实验系统,而是需要批量生产并可能有几年甚至十几年的生命周期,那么需要考虑所选的 DSP 芯片供货情况如何,是否也有同样甚至更长的生命周期等。

在上述诸多因素中,一般而言,定点 DSP 芯片的价格较便宜,功耗较低,但运算精度稍低。而浮点DSP 芯片的优点是运算精度高,且 C 语言编程调试方便,但价格稍贵,功耗也较大。例如 TI 的TMS320C2XX/C54X系列属于定点DSP芯片, 低功耗和低成本是其主要的特点。 TMS320C3X/C4X/C67X属于浮点 DSP 芯片,运算精度高,用 C 语言编程方便,开发周期短,但同时其价格和功耗也相对较高。

DSP 应用系统的运算量是确定选用处理能力为多大的 DSP 芯片的基础。运算量小则可以选用处理能力不是很强的 DSP 芯片,从而可以降低系统成本。相反,运算量大的 DSP 系统则必须选用处理能力强的DSP 芯片,如果 DSP 芯片的处理能力达不到系统要求,则必须用多个 DSP 芯片并行处理。

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