DSP在嵌入式系统中的应用doc.doc

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1、DSP在嵌入系统中的应用北京合众达电子技术有限责任公司钱建良摘要：通过北京合众达公司（SEED）在工业控制、信息安全和信息家电等领域的具体DSP应用产品，结合DSP方案与传统MCU方案的比较，详细说明DSP在嵌入系统中的应用情况。关键词：数字信号处理（DSP）工业控制信息安全信息家电一．什么是DSPDSP从字面上来说即为“数字信号处理”，也就是说将现实世界的模拟信号转换成数字信号，再用数学的方法来处理此数字信号，得到相应的结果。经典的数字信号处理有：时域的信号滤波（如IIR、FIR），频域的频谱分析（如FFT）。II

2、R、FIR和FFT等的处理，归根结底为ΣAi×Xi，即乘加运算。“数字信号处理”的关键在于，研发一种处理器，对这种处理器从结构上进行优化，使其更适合于乘加运算，高速实现IIR、FIR和FFT等数字信号处理。美国TI公司从80代初推出了全球第一款“数字信号处理器”TMS320C010，从此引发了一场“数字信号处理”革命。我们现在所说的DSP，如果没有特殊说明，一般均指“数字信号处理器”。二．DSP与MCU的比较DSP实际上是一种特殊的MCU（单片机），只不过DSP内部结构专为数值处理进行了优化，使其主频和运算速度远比M

3、CU快，外部特性与MCU基本相同。与MCU相比它有以下的特点：①．片内有多条地址、数据和控制总线，可使多个控制和运算部件并行工作，提高CPU的处理能力。例如，CPU完成一条指令，一般要有：取指、译码，执行和存数等4个步骤。MCU顺序执行上述4个步骤，所以一个指令周期要由多个机器周期组成。而DSP并行执行上述4个步骤，所以指令周期等于机器周期。也就是说，上述4步DSP以流水线方式运行，提高了CPU执行速度。②．DSP中一定有硬件乘法器，乘法运算一条指令完成。并且乘法器是独立的，可以和加法器等运算部件并行工作，提高了CP

4、U的数字处理能力③．DSP中有一些特殊的指令，用来加速数字处理。比如，连乘加（MAC）指令，一个指令周期内同时完成乘法和加法运算。④．主频较一般比MCU要高许多。从指令周期来看：低档DSP一般为50ns；中档DSP一般为10ns；高档DSP一般为5ns。从处理能力来看：低档DSP一般为20MIPS；中档DSP一般为100MIPS；高档DSP一般为1600MIPS。这里MIPS代表每秒执行百万个指令。⑤．片内具有软件插等待寄存器，方便与慢速器件接口。⑥．片内具有PLL（数字锁相电路），使片内高频、片外低频工作，有利于系

5、统稳定。⑦．与MCU相比，DSP有较大的片内存储体（RAM、ROM、Flash），少则几K字，多则几十K字，甚至几百K字。⑧．丰富的片上外设（定时器、异步串口、同步串口、DMA控制器、HPI接口、A/D和通用I/O口等）。9DSP的外部硬件结构和MCU相同，由地址、数据和控制三总线组成，所以外部硬件构成和MCU大致相同，只不过DSP的外部总线要比MCU快很多，所以选择外部器件时注意要选用高速器件，做PCB板时，一般应采用多层板，这样才能保证DSP系统的可靠性和稳定性。在软件开发上，DSP与MCU相比，更好地支持模块化

6、编程，并更便于工程化管理。MCU的汇编程序，起始于ORG语句，程序在编程时已经绝对定位，这么做的好处是简单，初学者很容易上手。缺点是模块化编程差，无法支持工程化管理。所谓工程化管理，就是在一个项目中，尽可能地将硬件开发人员和软件开发人员分离开，软件开发人员基本上不需要了解系统的硬件资源，软件开发人员只需专注于算法的研究和程序的编制，而软件和硬件之间的联系，由项目的技术负责人完成，即由既懂硬件，又懂软件的系统分析员来完成。对于MCU来说，由于编程时程序是绝对定位的，软件人员必须明白系统的硬件资源才能编程，所以是无法工程

7、化管理的。而DSP的汇编语言引进了一个非常简单，但又非常有效的概念Section，中文称着“段”。“段”即为一块连续的储存空间，可以用来存放程序或数据。在编程时，“段”没有绝对定位，每个“段”都认为是从0地址开始的一块连续的储存空间，所以软件开发人员只需要将不同代码和数据放到不同的“段”中，而无需关心这些“段”究竟定位在系统的哪些地方。这样，一方面便于程序的模块化编程，另一方面，可以将软件开发人员和硬件开发人员基本上分离开，便于工程化管理。由于所有的“段”都是从0地址开始，所以程序编译完成后是无法运行的，要让程序正确

8、运行，必须对“段”进行重新定位，这个工作由链接器完成。对于链接器来说，首先要知道系统的硬件资源，其次要知道程序中用了哪些“段”，这些“段”究竟如何定位到系统的硬件资源上去。所以要由硬件人员描述系统的硬件资源，软件人员描述程序中用到的“段”，而由系统分析员将相应的“段”定位到恰当的硬件资源上。在软/硬件的调试方面，DSP与MCU有较大的区别。MC