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单片机与DS-P简

  完全分家,大家对DSP的认识多为将部分程序固化从而实现更快处理速度的MCU,但这个解释总是有点牵强人意。再加上目前流传着这样的一种说法:DSP取代

  的技术和价格的市场条件已经成熟,大规模推广指日可待。真的是这样的吗?笔者不敢苟同。单片机和DSP各有所长,AVR90单片机是125纳秒一个周期(也是哈弗结构),其内部有SPI、UART等,如果用来作控制、数据采集,只要速度要求不是太高,那么都可以用它,而且用它比用DSP方便。但是如果你的工程中有比较多的算法,特别是信号处理算法,那么用DSP就对了,此时单片机是不能胜任的。

  自从2000年MCU和DSP完全分家,大家对DSP的认识多为将部分程序固化从而实现更快处理速度的MCU,但这个解释总是有点牵强人意。再加上目前流传着这样的一种说法:DSP取代单片机的技术和价格的市场条件已经成熟,大规模推广指日可待。真的是这样的吗?笔者不敢苟同。单片机和DSP各有所长,AVR90单片机是125纳秒一个周期(也是哈弗结构),其内部有SPI、UART等,如果用来作控制、数据采集,只要速度要求不是太高,那么都可以用它,而且用它比用DSP方便。但是如果你的工程中有比较多的算法,特别是信号处理算法,那么用DSP就对了,此时单片机是不能胜任的。

  所谓单片机就是在一块芯片上集成了CPU、RAM、ROM(EPROM或EEPROM)、时钟、定时/计数器、多种功能的串行和并行I/O口。如Intel公司的8031系列等。除了以上基本功能外,有的还集成有A/D、D/A,如Intel公司的8098系列。单片机一般具有如下主要特点:

  单片机的开发环境完备,开发工具齐全,应用资料众多。后备人才充足。国内大多数高校都开设了单片机课程和单片机实验。

  DSP(digitalsingnalprocessor)是一种独特的微处理器,有自己的完整指令系统,是以数字信号来处理大量信息的器件。一个数字信号处理器在一块不大的芯片内包括有控制单元、运算单元、各种寄存器以及一定数量的存储单元等等,在其外围还可以连接若干存储器,并可以与一定数量的外部设备互相通信,有软、硬件的全面功能,本身就是一个微型计算机。DSP采用的是哈佛设计,即数据总线和地址总线分开,使程序和数据分别存储在两个分开的空间,允许取指令和执行指令完全重叠。也就是说在执行上一条指令的同时就可取出下一条指令,并进行译码,这大大的提高了微处理器的速度。另外还允许在程序空间和数据空间之间进行传输,因为增加了器件的灵活性。其工作原理是接收模拟信号,转换为0或1的数字信号,再对数字信号进行修改、删除、强化,并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性,而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序,远远超过通用微处理器,是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度,是最值得称道的两大特色。由于它运算能力很强,速度很快,体积很小,而且采用软件编程具有高度的灵活性,因此为从事各种复杂的应用提供了一条有效途径。

  (3)片内具有快速RAM,通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问;

  目前看来,单片机比DSP应用范围更广,但是DSP比单片机功能更强大。单片机一般用于要求低的场合,如4/8位的单片机。DSP适合于要求较高的场合,DSP主要面向数字信号处理设计,而单片机主要面向系统控制应用设计。DSP是单片机的一个分支。它有专门的FFT算法需要的特殊指令,流水线指令处理。能以较高的速度进行运算。与单片机相比,DSP器件具有较高的集成度。DSP具有更快的CPU,更大容量的存储器,内置有波特率发生器和FIFO缓冲器。提供高速、同步串口和标准异步串口。有的片内集成了A/D和采样/保持电路,可提供PWM输出。DSP器件采用改进的哈佛结构,具有独立的程序和数据空间,允许同时存取程序和数据。内置高速的硬件乘法器,增强的多级流水线,使DSP器件具有高速的数据运算能力。DSP器件比16位单片机单指令执行时间快8~10倍,完成一次乘加运算快16~30倍。DSP器件还提供了高度专业化的指令集,提高了FFT快速傅里叶变换和滤波器的运算速度。此外,DSP器件提供JTAG接口,具有更先进的开发手段,批量生产测试更方便,开发工具可实现全空间透明仿真,不占用用户任何资源。软件配有汇编/链接C编译器、C源码调试器。下面是单片机与DSP的比较图。

  虽然DSP功能确实很强大,但是一个产品的设计要考虑,在满足需求的情况下它的性价比。如果你作一个遥控器,选用DSP就没优势了。因为很多其他的用于遥控的单片机比他更适合用来作遥控器。单片机长于控制场合应用,DSP长于信号分析运算,本身针对了不同的需求,应该不存在互相替代的问题。不过目前这两者特点互相融合的趋势倒是越来越明显,-这也将是单片机与DSP的发展趋势。在过去的几十年里,单片机的广泛应用实现了简单的智能控制功能。随着信息化的进程和

  计算机科学与技术、信号处理理论与方法等的迅速发展,需要处理的数据量越来越大,对实

  时性和精度的要求越来越高,在某些领域,低档单片机已不再能满足要求。

  近年来,各种集成化的单片DSP的性能得到很大改善,软件和开发工具也越来越多,越来

  越好;价格却大幅度下滑,从而使得DSP器件及技术更容易使用,价格也能够为广大用户接

  受;越来越多的单片机用户开始考虑选用DSP器件来提高产品性能,DSP器件取代高档单片机

  本文将从性能、价格等方面对单片机和DSP器件进行比较,在此基础上,以TI的MS320C2XX

  所谓单片机就是在一块芯片上集成了CPU、RAM、ROM(EPROM或EEPROM)、时钟、定时/计数

  器、多种功能的串行和并行I/O口。如Intel公司的8031系列等。除了以上基本功能外,有的

  还集成有A/D、D/A,如Intel公司的8098系列。概括起来说,单片机具有如下特点:

  具有位处理能力,强调控制和事务处理功能。价格低廉。如低档单片机价格只有人民币几元

  钱。开发环境完备,开发工具齐全,应用资料众多。后备人才充足。国内大多数高校都开设

  与单片机相比,DSP器件具有较高的集成度。DSP具有更快的CPU,更大容量的存储器,内置

  有波特率发生器和FIFO缓冲器。提供高速、同步串口和标准异步串口。有的片内集成了A/D

  和采样/保持电路,可提供PWM输出。DSP器件采用改进的哈佛结构,具有独立的程序和数据

  空间,允许同时存取程序和数据。内置高速的硬件乘法器,增强的多级流水线,使DSP器件

  具有高速的数据运算能力。DSP器件比16位单片机单指令执行时间快8~10倍,完成一次乘加

  运算快16~30倍。DSP器件还提供了高度专业化的指令集,提高了FFT快速傅里叶变换和滤波

  器的运算速度。此外,DSP器件提供JTAG接口,具有更先进的开发手段,批量生产测试更方

  便,开发工具可实现全空间透明仿真,不占用用户任何资源。软件配有汇编/链接C编译器、

  目前国内推广应用最为广泛的DSP器件是美国德州仪器(TI)公司生产的TMS320系列。DSP开发

  系统的国产化工作已经完成,国产开发系统的价格至少比进口价格低一半,有的如

  TMS320C2XX开发系统只有进口开发系统价格的1/5,这大大刺激了DSP器件的应用。目前,已

  有不少高校计划建立DSP实验室,TI公司和北京闻亭公司都已制订了高校支持计划,将带动

  通过上述比较,我们可得出结论:DSP器件是一种具有高速运算能力的单片机。从应用角度

  看:DSP器件是运算密集型的,而单片机是事务密集型的,DSP器件可以取代单片机,单片机

  却不能取代DSP。DSP器件价格大幅度下滑,直逼单片机?DSP器件广泛使用了JTAG硬件仿

  真,比单片机更易于硬件调试。国产化的DSP开发系统为更多用户采用DSP器件提供了可能

  性。DSP取代单片机的技术和价格的市场条件已经成熟?大规模推广指日可待?(现在吹牛

  结论:使用单片机的不一定了解DSP,并且非要用DSP不可;但使用DSP的一定了解单片机,并

  随着DSP性能不断改善,用DSP器件来作实时处理已成为当今和未来技术发展的一个新热点。

  TI公司最新推出的TMS320C2XX系列具有良好的性能价格比,基本可以取代16位单片机。其中

  TMS320C203单片价格不到人民币100元,芯片内置544字的高速SRAM。外部可寻址64K字程序/

  数据及I/O,指令周期在25ns~50ns之间,实时性处理比16位单片机快2倍以上,可取代一般

  TMS320F206除了具有TMS320C203的功能外,内置32K字零等待快闪存储器,可满足单片设计

  全兼容,内置8K/16K字快闪存储器,增加了两路10位A/D,每路采样频率可达166kHz,提供9

  路独立的PWM输出,内置SCI和SPI接口,内置CAN总线接口。这些大大增强了TMS320X240的处

  理能力,在电机控制领域显示了强大的生命力。它是一个典型的TMS320F240的用户系统,它

  3相PWM输出/3相电流测量/按键控制、液晶显示/RS232通信,A/D、D/A接口,62K字零等待

  团队方面,东古智能的技术骨干毕业于清华、北航、南航等学校,核心团队十多年来参与了民航、军工等多个无人机和机器人项目。

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