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DSP芯片的選擇

2021-12-23 10:07:10 來源: 網絡
設計DSP應用系統，選擇DSP芯片時非常重要的一個環節。只有選定了DSP芯片才能進一步設計外圍電路集系統的其它電路。總的來說，DSP芯片的選擇應根據實際的應用系統需要而確定。一般來說，選擇DSP芯片時考慮如下諸多因素。1． DSP芯片的運算速度。運算速度是DSP芯片的一個最重要的性能指標，也是選擇DSP芯片時所需要考慮的一個主要因素。DSP芯片的運算速度可以用以下幾種性能指標來衡量：（1） 指令周期。就是執行一條指令所需要的時間，通常以ns為單位。（2） MAC時間。即一次乘法加上一次加法的時間。（3） FFT執行時間。即運行一個N點FFT程序所需的時間。（4） MIPS。即每秒執行百萬條指令。（5） MOPS。即每秒執行百萬次操作。（6） MFLOPS。即每秒執行百萬次浮點操作。（7） BOPS。即每秒執行十億次操作。2． DSP芯片的價格。根據一個價格實際的應用情況，確定一個價格適中的DSP芯片。3． DSP芯片的硬件資源。4． DSP芯片的運算速度。5． DSP芯片的開發工具。6． DSP 芯片的功耗。7． 其它的因素，如封裝的形式、質量標準、生命周期等。 DSP應用系統的運算量是確定選用處理能力多大的DSP芯片的基礎。那么如何確定DSP系統的運算量以選擇DSP芯片呢？1． 按樣點處理 按樣點處理就是DSP算法對每一個輸入樣點循環一次。例如；一個采用LMS算法的256抽頭德的自適應FIR濾波器，假定每個抽頭的計算需要3個MAC周期，則256抽頭計算需要256*3=768個MAC周期。如果采樣頻率為8KHz，即樣點之間的間隔為125μs的時間，DSP芯片的MAC周期為200μs，則768個周期需要153.6μs的時間，顯然無法實時處理，需要選用速度更快的芯片。2． 按幀處理 有些數字信號處理算法不是每個輸入樣點循環一次，而是每隔一定的時間間隔（通常稱為幀）循環一次。所以選擇DSP芯片應該比較一幀內DSP芯片的處理能力和DSP算法的運算量。假設DSP芯片的指令周期為P（ns），一幀的時間為⊿τ（ns），則該DSP芯片在一幀內所提供的最大運算量為⊿τ/ P 條指令。DSP芯片的基本結構DSP芯片的基本結構包括：（1）哈佛結構；（2）流水線操作；（3）專用的硬件乘法器；（4）特殊的DSP指令；（5）快速的指令周期。哈佛結構 哈佛結構的主要特點是將程序和數據存儲在不同的存儲空間中，即程序存儲器和數據存儲器是兩個相互獨立的存儲器，每個存儲器獨立編址，獨立訪問。與兩個存儲器相對應的是系統中設置了程序總線和數據總線，從而使數據的吞吐率提高了一倍。由于程序和存儲器在兩個分開的空間中，因此取指和執行能完全重疊。 流水線與哈佛結構相關，DSP芯片廣泛采用流水線以減少指令執行的時間，從而增強了處理器的處理能力。處理器可以并行處理二到四條指令，每條指令處于流水線的不同階段。專用的硬件乘法器乘法速度越快，DSP處理器的性能越高。由于具有專用的應用乘法器，乘法可在一個指令周期內完成。特殊的DSP指令DSP芯片是采用特殊的指令。 快速的指令周期哈佛結構、流水線操作、專用的硬件乘法器、特殊的DSP指令再加上集成電路的優化設計可使DSP芯片的指令周期在200ns以下。DSP系統的特點 數字信號處理系統是以數字信號處理為基礎，因此具有數字處理的全部特點：接口方便：DSP系統與其它以現代數字技術為基礎的系統或設備都是相互兼容，這樣的系統接口以實現某種功能要比模擬系統與這些系統接口要容易的多。編程方便：DSP系統種的可編程DSP芯片可使設計人員在開發過程中靈活方便地對軟件進行修改和升級。穩定性好：DSP系統以數字處理為基礎，受環境溫度以及噪聲的影響較小，可靠性高。精度高：16位數字系統可以達到的精度。可重復性好：模擬系統的性能受元器件參數性能變化比較大，而數字系統基本上不受影響，因此數字系統便于測試，調試和大規模生產。集成方便：DSP系統中的數字部件有高度的規范性，便于大規模集成。

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