2006-12-28 22:28:33 来源：嵌入式技术网
关键字： DSP
DSP(Digital Signal
Processing)芯片，即数字信号处理器，是专门为快速实现各种数字信号处理算法而设计的、具有特殊结构的微处理器，其处理速度已高达2000MIPS，比最快的CPU还快10-50倍。目前，在微电子技术发展的带动下，DSP芯片的发展日新月异，DSP的功能日益强大，性能价格比不断上升，开发手段不断改进。
在当今的数字化时代背景下，DSP已成为通信、计算机、消费类电子产品等领域的基础器件，被誉为信息社会革命的旗手。同时DSP已成为集成电路中发展最快的电子产品，并成为电子产品更新换代的决定因素。在国外，DSP芯片已经被广泛地应用于当今技术革命的各个领域；在我国，DSP技术也正以极快的速度被应用在通信、电子系统、信号处理系统、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗、家用电器、电力系统等许多领域中，而且新的应用领域在不断地被发掘。因此基于DSP技术的开发应用正成为数字时代的应用技术潮流。
DSP的解释可从两方面来着手:
1. 数字讯号处理(Digital Signal
Processing)
讯号(Signal)的分析或更改(Processing)是经由一顺序分开以代表此讯号的数字化(Digital)格式之讯号。通常此类的处理过程需要大量的数学运算。
2. 数字讯号处理器(Digital Signal
Processor) 亦即针对数字讯号处理(Digital Signal
Processing)发展出的处理器。这一类芯片的特点，是经由硬件的设计，使一般数字讯号处理的运算速度加快，以及提升程序化的方便程度。他与一般计算机
CPU最大的差异，在于DSP对数学运算较擅长(注: 我们可以DSPs - Digital Signal
Processors来区别DSP - Digital Signal Processing)。
DSP技术的特点
数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。DSP器件就是为了满足数字信号处理而制造的一类专用微处理器，一般具有以下几个特点：
1、 在单指令周期类完成乘加运算。
2、 高速的运算能力。
3、 一般采用哈佛结构和流水线技术。
4、 芯片具有满足数字信号算法特殊要求的功能，如为了支持Viterbi蝶形算法而设计的比特反转寻址。
5、 数据交换能力高。
6、 支持并行处理指令。
7、 哈佛结构，程序空间和数据空间分开，可同时取指令和操作数。
8、 流水线结构，能保证数字信号处理中用的最多的乘法累加运算可以在单个指令周期内完成。
9、 多处理单元，一些特殊算法可在芯片内部用硬件实现以提高运行速度。如FFT的位码倒置寻址和取模运算。特别适用于FIR和IIR滤波器。
10、 指令周期短。C54X 100MIPS（十亿条指令每秒） C6X 2400MIPS。
11、 运算精度高：40位。
12、 硬件配置强，具有多通道高速缓冲串口MCBSP、并行主机接口HPI、DMA控制器、软件可编程等待状态发生器、锁相环PLL时钟发生器、以及实现在线仿真的测试口。
国际知名 DSP 厂家
世界上第一个单片 DSP 芯片应当是1978年
AMI公司发布的
S2811，1979年美国Intel公司发布的商用可编程器件2920是DSP芯片的一个主要里程碑。这两种芯片内部都没有现代DSP芯片所必须有的单周期乘法器。1980
年，日本 NEC 公司推出的μP D7720是第一个具有乘法器的商用 DSP 芯片。
在这之后，最成功的DSP
芯片当数美国德州仪器公司（TI）的一系列产品。TI 公司在1982年成功推出其第一代 DSP 芯片
TMS32010及其系列产品TMS32011、TMS320C10/C14/C15/C16/C17等，之后相继推出了第二代DSP芯片TMS32020、TMS320C25/C26/C28，第三代DSP芯片TMS320C30/C31/C32，第四代DSP芯片TMS320C40/C44，第五代
DSP
芯片TMS320C5X/C54X，第二代DSP芯片的改进型TMS320C2XX，集多片DSP芯片于一体的高性能DSP芯片TMS320C8X以及目前速度最快的第六代DSP芯片TMS320C62X/C67X等。TI将常用的DSP芯片归纳为三大系列，即：TMS320C2000系列（包括TMS320C2X/C2XX）、TMS320C5000系列（包括TMS320C5X/C54X/C55X）、TMS320C6000系列（TMS320C62X/C67X）。如今，TI公司的一系列DSP产品已经成为当今世界上最有影响的DSP芯片。TI公司也成为世界上最大的
DSP 芯片供应商，其DSP市场份额占全世界份额近
50％。同时在工控等高端应用市场，Freescale和ADI公司的DSP也大放光芒。
DSP中国市场现状
2003年，我国DSP市场继续保持了快速增长，市场销量总计达到26628.8万片，总销售额达126.4亿元。我国DSP市场规模迅速扩大，主要得益于我国移动电话市场、数字消费市场以及自动控制市场规模的增长。
1、 三大领域带动DSP持续增长
在我国市场上，移动电话、数码相机等DSP产品的主要应用领域走势良好，需求旺盛，推动着DSP市场持续增长。在无线领域，我国手机用户继续大规模增加，手机需求的大幅增加带动了我国DSP市场的高速增长。在数字消费领域，我国新兴的数字消费类电子产品进入增长活跃期，市场呈现高增长态势，用户认知率和普及率大幅提高，数码消费市场的高速增长推动了DSP市场的发展。此外，计算机、通信和消费类电子产品的数字化融合也为DSP提供了进一步的发展机会。
目前，在VoIP、DSL、Cable
Modem、3G、数字相机和马达控制等需要实时处理大量数字信息的应用中，都可见到DSP的身影，DSP无疑已经成为推动数字化进程的动力。
2、 新应用层出不穷
DSP应用的快速发展为数字信息产品带来广阔的发展空间，并将支持通信、计算机和消费类电子产品的数字化融合。在无线领域，DSP遍及无线交换设备、基站、手持终端和网络领域，并涵盖从骨干基础设施到宽带入户的设备，包括VoIP网关和IP电话、DSL和Cable
Modem等。面向群体应用，DSP在媒体网关、视频监控、专业音响、数字广播、激光打印等应用中表现出色；面向个人应用，DSP在便携式数字音频和影像播放器、指纹识别和语音识别等应用中表现不俗；针对嵌入式数字控制应用，DSP极大地满足了工业界的需求，如数字变频电力电源设备、工业缝纫机等；DSP也极大地满足了消费电子的需求，如空调、冰箱、洗衣机等。
随着DSP生产技术和工艺的进步，新型的DSP产品将会不断涌现，并得到广泛应用。
国内DSP厂商寻求突破
在2003年我国DSP市场上，TI、摩托罗拉、杰尔、ADI四家厂商依然占据了国内市场85.6%的份额，其他国外厂商占据了14.4%的份额，产品完全依赖进口。我国是亚洲发展潜力最大的市场，数码相机、MMoIP电话和手持电子设备等数码产品在国内市场的迅速发展促进了高性能DSP的广泛使用。我国电子产品制造商众多，对低成本、易使用的DSP需求巨大，然而DSP市场由国外厂商所垄断的局面不利于国内厂商的发展，国内厂商生产所需的关键芯片仍控制在上述四家国外厂商手中，国外厂商的生产状况对国内市场的影响十分明显。
虽然目前DSP的主要应用产品的市场都是由国际半导体大厂所控制，但在相关政策的扶植下，本土厂商积极投入研发资源，以消费性产品作为进入DSP市场的一个“敲门砖”，也必将在DSP市场上争得一席之地。随着我国自主研发的DSP芯片--“汉芯一号”在上海交大问世，标志着我国在DSP芯片核心技术领域走出了关键的第一步，也标志着我国DSP芯片制造商从消费性电子产品市场开始加入到与国际IT业“大鳄”的“贴身肉搏”之中。尽管国内厂商在技术上还处于劣势地位，但却有着成本低、市场反应快、能进入国家敏感领域等诸多优势。DSP芯片本身所具有的无须依赖于特定操作系统的特点，也为国内厂商进入相关市场减轻了不小的负担。
尽管国内DSP厂商还没有真正进入市场，但是国内厂商在DSP上的突破必将在未来的市场上对国外厂商形成威胁，国内厂商的进入将使市场竞争更加激烈。
DSP选型的策略
DSP器件按设计要求可以分为两类。
第一类，应用领域为廉价的、大规模嵌入式应用系统，如手机、磁盘驱动(DSP用作伺服电机控制)以及便携式数字音频播放器等。在这些应用中价格和集成度是最重要的考虑因素。对于便携式电池供电的设备，功耗也是一个关键的因素。尽管这些应用常常需要开发运行于DSP的客户应用软件和外围支持硬件，但易于开发的要求仍然是次要的因素，因为批量生产可以分摊开发成本，从而降低单位产品的开发成本。
另外一类是需要用复杂算法对大量数据进行处理的应用，例如声纳探测和地震探测等，也需要用DSP器件。该类设备的批量一般较小、算法要求苛刻、产品很大而且很复杂。所以设计工程师在选择处理器时会尽量选择性能最佳、易于开发并支持多处理器的DSP器件。有时，设计工程师更喜欢选用现成的开发板来开发系统而不是从零开始硬件和软件设计，同时可以采用现成的功能库文件开发应用软件。
在实际设计时应根据具体的应用选择合适的DSP。不同的DSP有不同的特点，适用于不同的应用，在选择时可以遵循以下要点：
1、 算法格式
2、 数据宽度
3、 DSP的速度
4、 存储器管理
5、 开发的简便性
6、 支持多处理器
7、 电源管理和功耗
8、 成本因素
结论
DSP处理器存在两种发展趋势：一是DSP应用越来越多，如手机和便携式音频播放器等。DSP将集成更多功能，如A/D转换、LCD控制器等，系统成本和器件数将会大为降低。另一个趋势是将DSP作为IP出售，如亿恒科技公司的Camel和TriCore内核。随着EDA工具的不断成熟，系统设计工程师将更容易地修改DSP内核，加入用户专用外围电路以实现更专业化、更低成本的DSP解决方案
附注：
1、
国际知名的DSP厂家：TI、ADI、Freescale
2、
TI公司产品系列有TMS320C2000/C3000/C5000/C6000系列
3、 ADI公司产品系列有ADSP-21XX系列
相关文章