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DSP器件與單片機的比較
      在過去的幾十年里,單片機的廣泛應用實現了簡單的智能控制功能.隨著信息化的進程和計算機科學與技術、信號處理理論與方法等的迅速發展,需要處理的數據量越來越大,對實時性和精度的要求越來越高,在某些領域,低檔單片機已不再能滿足要求.
      近年來,各種集成化的單片DSP的性能得到很大改善,軟件和開發工具也越來越多,越來越好;價格卻大幅度下滑,從而使得DSP器件及技術更容易使用,價格也能夠為廣大用戶接受;越來越多的單片機用戶開始考慮選用DSP器件來提高產品性能,DSP器件取代高檔單片機的可能性越來越大.
       本文將從性能、價格等方面對單片機和DSP器件進行比較,在此基礎上,以TI的MS320C2XX系列DSP器件為例,探討DSP器件取代高檔單片機的可行性.
1.單片機的特點
      所謂單片機就是在一塊芯片上集成了CPU、RAM、ROM(EPROM或EEPROM)、時鐘、定時/計數器、多種功能的串行和并行I/O口.如Intel公司的8031系列等.除了以上基本功能外,有的還集成有A/D、D/A,如Intel公司的8098系列.概括起來說,單片機具有如下特點:
具有位處理能力,強調控制和事務處理功能.價格低廉.如低檔單片機價格只有人民幣幾元錢.開發環境完備,開發工具齊全,應用資料眾多.后備人才充足.國內大多數高校都開設了單片機課程和單片機實驗.
2.DSP器件的特點
      與單片機相比,DSP器件具有較高的集成度.DSP具有更快的CPU,更大容量的存儲器,內置有波特率發生器和FIFO緩沖器.提供高速、同步串口和標準異步串口.有的片內集成了A/D和采樣/保持電路,可提供PWM輸出.DSP器件采用改進的哈佛結構,具有獨立的程序和數據空間,允許同時存取程序和數據.內置高速的硬件乘法器,增強的多級流水線,使DSP器件具有高速的數據運算能力.DSP器件比16位單片機單指令執行時間快8~10倍,完成一次乘加運算快16~30倍.DSP器件還提供了高度專業化的指令集,提高了FFT快速傅里葉變換和濾波器的運算速度.此外,DSP器件提供JTAG接口,具有更先進的開發手段,批量生產測試更方便,開發工具可實現全空間透明仿真,不占用用戶任何資源.軟件配有匯編/鏈接C編譯器、C源碼調試器.
     目前國內推廣應用最為廣泛的DSP器件是美國德州儀器(TI)公司生產的TMS320系列.DSP開發系統的國產化工作已經完成,國產開發系統的價格至少比進口價格低一半,有的如TMS320C2XX開發系統只有進口開發系統價格的1/5,這大大刺激了DSP器件的應用.目前,已有不少高校計劃建立DSP實驗室,TI公司和北京聞亭公司都已制訂了高校支持計劃,將帶動國內DSP器件的應用和推廣(哈爾濱工程大學就是其中的一所,他們的實力非常強大)
3.DSP器件大規模推廣指日可待?
      通過上述比較,我們可得出結論:DSP器件是一種具有高速運算能力的單片機.從應用角度看:DSP器件是運算密集型的,而單片機是事務密集型的,DSP器件可以取代單片機,單片機卻不能取代DSP.DSP器件價格大幅度下滑,直逼單片機?DSP器件廣泛使用了JTAG硬件仿真,比單片機更易于硬件調試.國產化的DSP開發系統為更多用戶采用DSP器件提供了可能性.DSP取代單片機的技術和價格的市場條件已經成熟?大規模推廣指日可待?(現在吹牛的人真是一點草稿都不打.不過DSP確實功能夠強大.)
結論:使用單片機的不一定了解DSP,并且非要用DSP不可;但使用DSP的一定了解單片機,并且能做出性價比高的產品.
附:
DSP器件的典型應用
      隨著DSP性能不斷改善,用DSP器件來作實時處理已成為當今和未來技術發展的一個新熱點.TI公司最新推出的TMS320C2XX系列具有良好的性能價格比,基本可以取代16位單片機.其中TMS320C203單片價格不到人民幣100元,芯片內置544字的高速SRAM.外部可尋址64K字程序/數據及I/O,指令周期在25ns~50ns之間,實時性處理比16位單片機快2倍以上,可取代一般的單片機.
      MS320F206除了具有TMS320C203的功能外,內置32K字零等待快閃存儲器,可滿足單片設計的要求,能最大限度減少用戶板的體積.TMS320F240的指令、DSP核與TMS320C203、F206完全兼容,內置8K/16K字快閃存儲器,增加了兩路10位A/D,每路采樣頻率可達166kHz,提供9路獨立的PWM輸出,內置SCI和SPI接口,內置CAN總線接口.這些大大增強了TMS320X240的處理能力,在電機控制領域顯示了強大的生命力.它是一個典型的TMS320F240的用戶系統,它實現如下功能:
3相PWM輸出/3相電流測量/按鍵控制、液晶顯示/RS232通信,A/D、D/A接口,62K字零等待SRAM,擴展的輸入、輸出及雙向I/O口/JTAG接口.