第1章 DSP综述

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,教材,哈尔滨工业大学“十一五”规划教材,TMS320LF240x,系列,DSP,原理、开发与应用,哈尔滨工业大学出版社,2006,年,8,月,张毅刚 赵光权 孙宁 俞洋,编著,参考书,(,见教材参考文献,),(1) TMS320LF240xDSP,硬件开发教程,江思敏,机械工业出版社。,(2),TMS320LF240xDSP,应用程序设计教程,清源科技,机械工业出版社。,(3),TMS320LF240xDSP,结构、原理及应用,刘和平,北京,航空航天大学出版社.,(4),TMS320LF/LC24,系列,DSP,的,CPU,与外设,徐科军等编译,清华大学出版社。,(,5),TMS320X281x,系列,DSP,原理及应用,徐科军等,北京航空航天大学出版社。,(,6) TMS320X28xxx,原理与开发,苏奎峰等,电子工业出版社。,学时：,28,+8,考核,第,1,章 数字信号处理器(,DSP),综述,1.1,什么是,DSP,DSP,-Digital Signal Processor(,数字信号处理器,),特别适合于,实现各种数字信号处理运算,的,微处理器,。过去受,集成电路技术,和,数字化器件,发展水平限制，只限于理论概念的讲授和仿真。,早期,在计算机上仿真，算法实现。,现在,在,DSP,上实时处理,DSP,也可是,Digital Signal Processnig,（数字信号处理）的缩写，,国内常用,DSP,代表数字信号处理器,。,由于,DSP,具有：,（,1,）丰富的硬件资源,（,2,）改进的并行结构,（,3,）高速的数据处理能力和功能强大的指令系统,已成为,世界半导体产业,中紧随,微处理器,与,微控制器,（单片机）之后的,又一个热点,在,通信、航空、航天、机器人、工业自动化、自动控制、网络及家电,广泛的应用。,1.2,DSP,技术的发展及现状,1965,年，,快速傅立叶算法（,FFT,），,使傅立叶分析的速度提高了数百倍，为数字信号处理的应用,奠定基础,。,但由于当时的,计算机技术和数字电路技术发展水平的限制，,FFT,应用受到限制,。,20,世纪,70,年代，由于,集成电路技术,的发展，使用,硬件实现,FFT,和,数字滤波,的算法,成为可能。,1978,年,，,AMI,公司,宣布第一个,DSP,问世，但人们一般认为，,20,世纪,70,年代后期推出的,Intel 2920,才是第一片具有独立结构的,DSP,。,1981,年，美国德州仪器（,TI,）公司,研制出了著名的,TMS320,系列,的,首片,低成本、高性能的,DSP,TMS320,C10,。使,DSP,技术向前跨出了意义重大的一步。,90,年代后，由于,VLSI,、微处理器技术的发展，,数字信号处理,无论在理论上还是在工程应用中,，,都是,发展最快的学科之一,，且日趋完善和成熟。,90,年代中期，由于,Internet,网络,的迅猛发展和,高清晰度数字电视,的研究以及各种,网络通信、多媒体技术的普及和应用,，,极大地刺激了数字信号处理理论、,DSP,技术,在工程上的实现和推广应用,。,DSP,的性能指标不断提高，价格不断下降，获得广泛应用，已成为新兴科技：,通信、多媒体系统、消费电子、医用电子,等飞速发展的主要推动力。,DSP,的发展经历了,三个主要阶段,，目前已发展到,第四,代、第五代产品,。,DSP,主要厂商：,美国,TI,、,ADI,、,Motorola,、,Zilog,等公司。,TI,公司,位居榜首，占全球,DSP,市场约,60,左右,。,尽管,DSP,技术已达到较高的水平，但对,实时性要求很高,的场合，,单片的处理能力,不能满足要求。因此，,多总线,、,多流水线,和,多处理器,并行,就成为提高系统性能的重要途径之一。,各公司在提高单片性能的同时，在结构上为多处理器的,并行应用,提供方便。,例如，,TI,公司,的某型号,DSP,，设置了,6,个,8bit,的通信口,，既可作,级联,，也可作,并行连接,。每个口都有,DMA,能力。,AD,公司,的,SHARC,系列,DSP,为满足,多片互联,的需要，专门设置有,LINK,链路口,，可,无缝连接,多达,6,片,DSP,，组成一定的,拓扑结构的网络,，这些都是专门为,多处理器应用,而设计的。,提高性能的另一方法：,把,DSP,内核集成在一个芯片内。,如,TI,公司推出的,TMS320C80,（又称多媒体视频处理器）内有,5,个强有力、可编程的,DSP,处理器。,随着,DSP,处理速度越来越快，功耗也越大，特别是在,电池供电的,便携式,及,嵌入式,小型或微型设备,中的大量使用，要求,DSP,在提高工作性能的同时，,降低工作电压，减少功耗,。为此，各,DSP,厂家积极研制并陆续推出多种,低电压、低功耗,芯片。,例如，,TI,公司,的,TMS320VC5416,，内核工作电压只有,1.5V,，有的,DSP,设置了,多种节能等待状态,。,总之，,低电压,和,低功耗,已成为,DSP,的,重要技术指标之一,。,系统芯片集成,SOC,（,System on Chip),技术,随着半导体工艺的迅速发展以及超大规模集成电路（,VLSI,）设计技术的飞速发展，在,一个硅片上实现一个更为复杂的系统,的时代已来临，这就是,System On Chip(SOC),，即,片上系统,。,下一代,DSP,产品,的主要发展方向之一。,SOC,的核心思想,就是把,整个应用电子系统（除无法集成的电路），全部集成在一个芯片中,。,避免了大量的,PCB,板的设计及板机的调试工作。,在,SOC,设计中，设计者根据所设计的系统的固件特性和功能要求，,把各种通用处理器内核以及各种外围功能部件模块作为,SOC,设计公司的,标准库,，,与许多其它嵌入式系统外设一样，,成为,VLSI,设计中一种标准的器件,，,用标准的,VHDL,等语言,描述,，存储在器件库中。,用户只需定义出其整个应用系统，仿真通过后就可以将设计图交给半导体器件厂商制作样品。,除个别无法集成的器件以外，整个嵌入式系统大部分均可集成到一块或几块芯片中去，,应用系统电路板将变得很简洁，这对于减小体积和功耗、提高可靠性非常有利。,SOC,将使,系统设计的技术发生革命性的变化,，标志着一个全新的时代的到来。,芯片技术,能降低电子产品,成本,和,体积,，当代电子学革命之父、,2000,年诺贝尔物理奖获得者,、美国,TI,公司,杰克,-,基尔比,也没有想到，他在,1959,年,发明的,芯片技术,， 会将电子产品的,成本降低到,了百万分之一的地步，,体积缩小到,令人难以置信的程度。,例如,，具有电视质量的,无线电会议、家庭娱乐设施、电子游戏,等。,最近，可将,8,个,DSP,核（每个核有,1,亿个晶体管）集成到,拇指大,的一块芯片上,。,2010,年，,可将,12,个,DSP,核（每个核有,5,亿个晶体管）集成到一块芯片,，即,笔记本电脑集成到手表大小,。,在,DSP,芯片向着高性能、高速、低功耗方向发展的同时，,数字信号处理理论也在不断地发展。,(1),自适应滤波、卡尔曼滤波、同态滤波等理论逐步成熟和应用，以及各种快速算法。,(2),声音与图像的压缩编码、识别与鉴别。,(3),加密解密，调制解调，信道辨别与均衡，智能天线，频谱分析,等算法。,都成为研究的热点，并有长足的进步，为,各种实时处理的应用，提供了算法基础。,今天，随着,（,1,）,全球信息化和,Internet,网的普及,（,2,）,多媒体技术的广泛应用，尖端技术向民用领域迅速的转移。,（,3,）,数字技术大范围进入,消费类电子产品,等,。,使,DSP,不断,更新换代,，价格大幅度下降，各种开发工具日臻完善，,DSP,已成为最有发展和应用前景的电子器件之一。,据国际著名市场调查研究公司,Forward Concepts,发布的一份统计和预测报告显示，目前,世界,DSP,产品市场,每年,正以,30,的增幅,大幅度增长，其增长速度比半导体工业快,50,倍。,1.3 DSP,的应用,DSP,已广泛地应用在各个领域。,当今,DSP,应用市场,:,通信设备和网络、多媒体技术,等是最大的用户。从,DSP,的一个,最典型的应用手机,，就可见,DSP,的应用市场之大。,主要应用：,（,1,）,数字信号处理运算：,快速傅立叶变换（,FFT,），卷积，数字滤波，自适应滤波，相关，模式匹配，加密等。,（,2,）,通信：,调制解调器，自适应均衡，数据加密，数据压缩，扩频通信，纠错编码，传真，可视电话等。,（,3,）,网络控制及传输设备,：网络功能和性能的不断提高，如,视频信箱、交互式电视,等，要求更宽、更灵活的传输带宽，实时传输和处理数据的,网络控制器、网络服务器,和,网关,都需要,DSP,的支持。,（,4,）,语音处理,：,语音编码，语音合成，语音识别，语音邮件，语音存储,等。,（,5,）,电机和机器人控制,：在单片内集成多个,DSP,处理器，可采用先进的,神经网络,和,模糊逻辑控制,等人工智能算法。,机器人,智能的视觉、听觉和四肢的灵活运动,必须有,DSP,技术支持。,（,6,）,激光打印机、扫描仪和复印机,：,DSP,不仅仅是控制，还有繁重的数字信号处理任务，如,字符识别、图像增强、色彩调整,等。,（,7,）,自动测试诊断设备及智能仪器仪表、虚拟仪器,：,现代电子系统设备,中，有近,60,的设备及资金是用于测试设备，,自动测试设备,集,高速数据采集、传输、存储、实时处理,于一体，是,DSP,又一广阔应用领域。,（,8,）,图像处理：,二维、三维图形处理，图像压缩、传输与增强，动画，机器人视觉，模式识别,等。,（,9,）,军事：,保密通信，雷达处理，导航，导弹制导。,如,机载空,-,空导弹,，内装,红外探测仪,和,相应的,DSP,处理部分,，完成目标的自动锁定与跟踪，,战斗机上的,目视瞄准器,和,步兵头盔式微光仪,，需要,DSP,完成图像滤波与增强，智能化目标的搜索、捕获。,（,10,）,自动控制,：机器人控制，磁盘控制，自动驾驶，声控，发动机控制等。,（,11,）,医疗仪器,：助听，诊断工具，超声仪，,CT,，核磁共振。,（,12,）,家用电器,：数字电话，数字电视，音乐合成，音调控制，玩具与游戏，高保真音响，数字收音机、数字电视等。,（,13,）,汽车电子：,防滑刹车，引擎控制，伺服控制，振动分析，安全气囊的控制器，视像地图等。,一辆现代高级轿车,，,30,多处,电子设备,用到,DSP,技术。,（,14,）,多媒体个人数字化产品,：数码相机，,MP3,，掌上电脑，电子辞典，数码录音笔，数码复读机等。,1.4,DSP,与单片机、嵌入式微处理器的区别,嵌入式处理器家族。,最大区别,是,DSP,能够,高速、实时,地进行数字信号处理运算。,数字信号处理运算的特点,是,乘,/,加,及,乘积累加。,FFT,变换对,8点,FFT,m=0,m=1,m=2,l,=2,l,=1,l,=0,16,点,FFT,线性卷积,圆周卷积,为了能快速地进行数字信号处理的运算,，,（,1,）,DSP,设置了,硬件乘法,/,累加器,，,（,2,）能在,单个指令周期内完成乘,/,加运算,。,（,3,）为满足,FFT,、卷积等数字信号处理的特殊要求，大多在指令系统中设置了“,循环寻址,”及“,位倒序,”,寻址指令,和其他,特殊指令,，使得寻址、排序的速度大大提高。,DSP,完成,1024,复点,FFT,的运算，所需时间仅为,微秒,量级。,高速数据的传输能力是,DSP,高速实时处理的关键之一,。新型,DSP,设置,单独的,DMA,总线及其控制器,，在不影响或基本不影响,DSP,处理速度的情况下，作,并行的数据传送，传送速率可达每秒百兆字节,。,DSP,内部有流水线，它在,指令并行、功能单元并行、多总线、时钟频率提高,等方面不断创新和改进。,因此，,DSP,与单片机、嵌入式微处理器相比，,在,内部功能单元并行、多,DSP,核并行、速度快、功耗小、完成各种,DSP,算法,尤为突出。,单片机,(,也称,微控制器,或,嵌入式控制器,),，为,中、低成本控制领域而设计和开发。,单片机的,位控能力,强，,I/O,接口种类繁多，片内外设和控制功能丰富、价格低、使用方便。但,与,DSP,相比，处理速度较慢。,单片机没有,DSP,具有的高速并行结构及指令、多总线,。,DSP,处理的,算法的复杂度,和,大的数据处理流量,更是单片机不可企及的。,嵌入式微处理器,的基础是通用计算机中的,CPU,（微处理器）。是嵌入式系统的核心。为满足嵌入式应用的特殊要求，,嵌入式微处理器虽然在功能上和标准,微处理器基本是一样的，但在,工作温度、抗电磁干扰、可靠性,等方面一般都做了各种增强,。与工业控制计算机相比，嵌入式微处理器,具有体积小、质量轻、成本低、可靠性高的优点,，但是在电路板上必须,包括,ROM,、,RAM,、总线接口、各种外设等器件,。,在应用设计中,，嵌入式微处理器及其存储器、总线、外设等安装在专门设计的一块电路板上，只保留和嵌入式应用有关的母板功能，可大幅度减小系统的体积和功耗。目前，,较流行的是基于,ARM7,、,ARM9,系列内核的嵌入式微处理器,。,嵌入式微处理器的,地址线,要比,单片机、,DSP,的数目多,，所能,扩展的存储器空间要,比,DSP,的存储器空间大的多,，,可配置,实时多任务操作系统,(RTOS),。,RTOS,是,针对不同处理器优化设计的高效率、可靠性和可信性很高的实时多任务内核,，它将,CPU,时间、中断、,I/O,、定时器等资源都包装起来，,留给用户一个标准的应用程序接口（,API,），,并根据各个任务的优先级，合理地在不同任务之间分配,CPU,时间。,RTOS,是,嵌入式应用软件的基础和开发平台,。,常用的,RTOS,：,Linux,（为几百,KB,）和,VxWorks,（几,MB,）。,由于嵌入式实时多任务操作系统具有的高度灵活性，,可很容易地对它进行,定制,或作,适当开发,，来满足实际应用需要,。,例如,，,移动计算平台、 信息家电（机顶盒、数字电视）、媒体手机、工业控制和商业领域（例如，智能工控设备、,ATM,机等）、电子商务平台，甚至军事应用,，,吸引力巨大。,所以，目前,嵌入式微处理器,的应用是继单片机、,DSP,之后的又一大应用热门,。但是，,由于嵌入式微处理器通常,不能高效地完成许多基本的数字处理运算,，例如，,乘法累加、矢量旋转、三角函数,等。它的,体系结构,对特殊类型的,数据结构,只能提供,通用的寻址,操作,，,而,DSP,则有专门的简捷寻址机构和辅助硬件来快速完成。所以,嵌入式微处理器,不适合高速、实时的数字信号处理运算。而更适合,“嵌入”,到系统中，完成,高速的“通用”计算与复杂的控制,用途。,DSP,、单片机以及嵌入式微处理器三者各有所长,，技术的发展使得,DSP,、单片机、嵌入式微处理器,相互借鉴对方的优点，互相取长补短,。,现在，部分,单片机内部有,硬件乘法器,，,流水线作业（但规模小些）,借鉴,PC,机的优点，,DSP,内部也有了一定规模的,高速缓存,。吸收,Intel,的嵌入式系统芯片和系统软件的优点。,有的,DSP,内部,集成了高速运行的,DSP,内核,及控制功能丰富的,嵌入式处理器内核,。,例如，,内部集成有,TI,公司的,C54xCPU,内核,和,ARM,公司的,ARM7,TDMIE,内核,的,DSP,，,既具有高速的数据处理能力，又有各种类型的,外设接口,和,位控,能力,，,大大拓宽了,DSP,在控制领域,的应用范围。,DSP,在注重高速的同时，也在发展低价位控制芯片。,美国,Cygnal,公司的,C8051F020,8,位单片机，,内部采用,流水线结构,，大部分指令的完成时间为,1,或,2,个时钟周期，峰值处理能力为,25MIPS,。,片内集成有,8,通道,A/D,、,2,路,D/A,、两路电压比较器，内置温度传感器、定时器、可编程数字交叉开关和,64,个通用,I/O,口、电源监测、看门狗、多种类型的串行总线（两个,UART,、,SPI,）等。,1.5 DSP,的基本结构及主要特征,为,快速,进行数字信号处理，,DSP,的,总线结构大都采用了,程序,和,数据,分开的形式，,并具有,流水线操作,的功能，单周期完成乘法的,硬件乘法器,以及一套适合数字信号处理运算的,指令集,。,DSP,的,基本结构,及,主要特征,如下。,1,程序和数据分开的,哈佛结构,将,程序,和,数据,存储在,两个不同的存储空间,中。,程序存储器空间和数据存储器空间分别,独立编址,。,传统的冯,.,诺依曼结构,是程序存储器和数据存储器共用,一个公共的存储空间和单一的地址和数据总线,，,依靠,指令计数器,中提供的地址,来区分,是指令、数据还是地址。,取指令,和,取数据,都访问同一存储器空间，数据的吞吐率低。,在哈佛结构中，,由于程序存储器和数据存储器分开，即每个存储器空间独立编址、独立访问，并,具有独立的程序总线和数据总线，取指令和执行指令能,完全重叠进行。,现在的,DSP,普遍采用,改进的哈佛结构,，其,结构、特点,如下：,（,1,）允许数据存放在程序存储器中，,并被算术运算指令直接使用,，增强了灵活性。,（,2,）,指令存储在,高速缓冲器,(Cache),中，当执行本指令时，不需要再从存储器中读取指令，,节省一个机器周期的时间,。,2,流水线操作,由于,DSP,芯片采用多组总线结构，允许,CPU,同时进行指令和数据的访问。因此，可执行,流水线,操作。,执行一条指令，,要,经过,取指、译码、取数、执行,运算，需要若干个指令周期才能完成。,流水线技术是将各个步骤重叠起来进行,。即第一条指令取指、译码时，第二条指令取指；第一条指令取数时，第二条指令译码，第三条指令取指，依次类推。,例如，,LF240x,就可以实现,4,级流水线操作,（图,1.1,）,。,3.,专门的,硬件乘法器,和,乘加指令,MAC,在数字信号处理的算法中，大量的运算是乘法和累加，,乘法和累加,要占用绝大部分的处理时间。,例如，,数字滤波、卷积、相关、向量和矩阵运算中，有大量的,乘法和累加,运算。,个人计算机：,计算乘法需要多个周期用软件实现，,DSP,：,设置了,硬件乘法器,以及,乘加指令,MAC,，在,单周期,内取两个操作数一次完成乘加运算。,4.,特殊的指令,指令系统中，专为实现数字信号处理的,算法,设置了,专门的特殊指令,。,例如,:,DMOV,指令,，把指令的数据复制到该地址加,1,的地址中，原单元的内容不变，即数据移位，相当于数字信号处理中的延迟，,例如,x(n,),的延迟为,x(n-1),。,另一特殊指令,LTD,，在一个指令周期可完成,LT,、,DMOV,和,APAC,三条指令的内容。,此外，指令系统中设置了“,循环寻址,”及“,位倒序寻址,”指令和其他特殊指令，使得寻址、排序的速度大大提高，从而能,方便、快速地实现,FFT,算法,。,5.,丰富的片内存储器件和灵活的寻址方式,片内集成,Flash,和,双口,RAM,，,通过,片内总线,访问这些存储空间，因此,不存在外部总线竞争和速度匹配问题,，大大提高了数据的读,/,写速度。,6.,独立的直接存储器访问,(DMA),总线及其控制器,DSP,为,DMA,单独设置了完全独立的总线和控制器,7.,高速的指令运行周期,采用上述措施，,DSP,指令周期,可为,几十,ns,至几,ns,，,甚至,1ns,以下,。,1.6 DSP,的分类及主要技术指标,1.6.1 DSP,的分类,DSP,一般按以下三种方式分类。,1.,按数据格式分,可分为,定点芯片,和,浮点芯片,两种。,定点,DSP,芯片,按照,定点的数据格式,:,16,位、,24,位、,32,位,。,定点,DSP,的特点,：体积小、成本低、功耗小、对存储器的要求不高；但,数值表示范围较窄,，必须使用定点定标的方法，并要防止结果的溢出。,浮点,DSP,芯片,:,数据长度通常为,32,位、,40,位,。,浮点数,动态范围宽,，,不必顾及小数点,的位置，因此开发较容易。但,硬件结构相对复杂、功耗较大,，且比定点,DSP,芯片的,价格高,。,在对,数据动态范围,和,精度,要求较高的系统中，使用,浮点,DSP,芯片。,不同的,DSP,的,浮点格式不一定完全一样,，如,IEEE,的标准浮点格式,（如摩托罗拉的,MC96002,）、,自定义的浮点格式,（如,TI,公司的,TMS320C3X,）。,2.,按照用途分类,DSP,按照用途分类可分为：,通用型,和,专用型,。,通用型：,适用于普通的数字信号处理应用。,专用型：,适用于不同的数字信号处理运算或特定的应用场合。,例如,，数字卷积、数字滤波、,FFT,等。,1.6.2 DSP,的主要技术指标,种类繁多，结构差别大，,不同厂商的产品指标甚至不具备可比性,，因此，下述技术指标只是从不同角度,描述了,DSP,的,处理能力,或,技术性能,，仅作为系统设计时的一种参考。,1.,时钟频率,要,考虑两个方面,：,(1),DSP,内部工作主频,，,真正的工作频率,。内部主频越高，,DSP,的数据处理速度越快。,(2),DSP,的外部时钟频率,，这是,DSP,片外所加的实际时钟频率，这个时钟频率,一般要经过,DSP,内部的锁相环倍频至,DSP,的内部工作主频,。外部时钟频率低,有利于减少外部电路间的干扰,，使,PCB,布线容易。所以一般是,外部时钟频率低,（减少干扰），,内部时钟频率高,（提高处理速度）。,2.,机器周期,执行一条指令所需要的时间,。,DSP,的,大部分指令是单周期指令,，即执行时间为一个机器周期。也反映了,DSP,的数据处理速度。,3.MIPS,目前，最通常使用的是,MIPS,（,Millions of Instruction Per Second,），,即,每秒执行的百万条指令,。它综合了时钟频率、,DSP,并行度、机器周期等描述,DSP,处理速度的指标。,可从,MIPS,来计算机器周期：,例如,，,TMS320LF2407A,的,MIPS,为,40MIPS,，其机器周期为,25ns,。,4.MOPS,Millions of Operation Per Second,每秒执行的百万条操作,。但是操作次数并不等于指令条数。一般完成一条指令需要若干次操作。但是,不同的,DSP,对于操作的定义不同,，不同指令所需要完成的操作次数也不相同。所以,MOPS,指标,只是相对于同一种,DSP,系列使用才有意义,。,5.MFLOPS,Millions of Float Operation Per Second,每秒执行的百万次浮点运算,，是,衡量浮点,DSP,浮点运算能力,的又一个指标。是指浮点,DSP,内部浮点处理单元每秒钟执行浮点运算的次数。,6.MACS,MACS,是指,DSP,在,1,秒内完成乘累加运算的次数,。因为,乘,/,累加运算,是数字信号处理算法中的,基本运算,。但是,DSP,的应用,涉及到许多乘,/,累加运算,以外,的运算,，,MACS,并不是全面评价,DSP,性能的指标。,上述的有关衡量,DSP,运算速度的指标，,均以程序、数据都在,DSP,内部，,DSP,全速运行,的结果。,实际上，,当程序、数据有一部分在,DSP,片外时，,尤其是存储器的速度跟不上,DSP,速度要求时，,DSP,处理速度就不得不降下来。,1.7,如何选择,DSP,并不存在最好的,DSP,，,DSP,选择取决于,具体的应用场合,。,没有任何,DSP,能够满足所有的，或者大多数应用的需要,。对于一种应用来说是好的选择，对另外的应用则可能是很差的选择。,DSP,第一类应用：,采用专门的,复杂算法来处理大量数据,。以,声纳,和,地震探矿,为例，算法非常复杂，产品的设计工作量很大，也更复杂。因此设计者希望使用性能最高的、最容易使用的、能支持多处理器配置的方案。,DSP,第二类应用,：,大量,便宜,的嵌入式系统，如手机、硬盘和光盘驱动器（用于伺服控制）和便携式播放器,。在这些应用中，,成本,和,集成,是极为重要的。对,便携式,的以电池供电的产品，,功耗,也极为重要。,1.,如何选择数据格式,数据处理运算的格式分为,定点格式,和,浮点格式,。,大多数,DSP,使用定点运算。有的,DSP,使用浮点运算。,浮点运算的,灵活性,和,数据的动态范围,都比较大，,比较容易编程。,因为浮点,DSP,电路更复杂,，芯片也更大，所以,成本,和,功耗,也就比较大。,但在很多情况下，不需要关注数据的动态范围和精度,。可考虑使用,定点,DSP,。,大多数批量生产的产品使用定点,DSP,，考虑其,成本,和,功耗低,。,程序员和算法设计者根据实际应用的要求，通过分析和仿真,来确定数据的,动态范围,和,精度,，然后在需要的时候，在代码中,增加定标运算,。,对于需要,很高动态范围,和,精度,的应用,，或在开发的容易程度比成本更重要的情况下，,浮点,DSP,就有其优势。,2.,数据宽度,所有,浮点,DSP,为,32,位,，大多数,定点,DSP,是,16,位,，但有的也使用,20,、,24,、,32,位数据字。,数据字的长短是影响成本的重要因素,，因为它极大地影响芯片的大小、引脚数以及,DSP,的片外存储器的大小。,3.,速度,有多种方法来衡量,DSP,的速度，,最基本的是指令周期,，即用,MIPS,每秒执行多少百万条指令。但问题是：不同的,DSP,在单个周期所完成的工作是大不相同。,使用,MOPS,（每秒百万次运算）和,MFLOPS,（每秒百万次浮点运算），要十分小心。因为不同厂商的关于“操作或运算”的概念是不同的。,其次，,要注意的是，,DSP,的输入时钟可能和,DSP,的指令速率一致，也可能内部时钟加倍。,许多,DSP,是用,低频时钟,来产生,片上所需要的高频时钟,。,4.,存储器的安排,应关注,双访问存储器,（,DARAM,）,的单元多少、哈佛结构、高速缓存、存储空间的大小。,5.,开发的难易程度,为减少产品成本，可使用比较便宜的开发工具。,使用,何种语言编程,，,C,语言、汇编语言等。用,C,编写的较多,，对,实时性要求高,的程序，,仍用汇编语言,编写。也有,C,语言和汇编语言,混合编程,的。,消费类产品,，由于成本限制，,不一定要使用高性能的,DSP,。,6.,支持多处理器,雷达,是,高数据率,和,大运算量,的应用系统，往往需要多个,DSP,，在这种情况下，,DSP,间是否容易连接、连接的性能,，,都成为重要的因素。近年推出的,DSP,大都非常注意增加,专门的接口,或,DMA,通道,，来支持多,DSP,的运行。,7.,功耗和电源管理,越来越多的,DSP,用于,电池供电,的便携式应用（如手机、便携式播放器等），希望功耗越小越好的同时，又要求有很高的处理速度。但,DSP,的,功耗,与,速度,是成正比,的，,速度,越高，相应的,功耗,越大,，,而相同工作电压的低速,DSP,，其功耗自然较小。所以,单纯用功耗,来反映,DSP,的耗能指标是,不全面,的。,每秒百万条指令功耗,是综合了,DSP,速度和功率的较为全面的耗能指标。目前，许多,DSP,厂商,都降低了,DSP,的供电电压，加强了电源管理功能。,8.,器件的封装,决定,DSP,价格,的主要因素之一是器件封装。一般一种芯片会有几种封装形式。用户可根据需要来选用。,(1),表贴,封装,-,TQFP,。,(2),BGA,（,Ball,Gnd,Aarry,）封装,目前新的高速,DSP,芯片均为此类封装,。封装引脚短且为,球形,，所以,高频特性好,，,干扰小,。但目前,焊接需要专门的设备,，不太方便，且焊接后不易检查和修改。,结束,