讓新型SHARC處理器滿(mǎn)足“一高二低”的浮點(diǎn)設計需求

　　浮點(diǎn)DSP比定點(diǎn)DSP的動(dòng)態(tài)范圍更大;很多算法的浮點(diǎn)代碼比定點(diǎn)占用更少的周期;浮點(diǎn)DSP可以實(shí)現更高的精度;浮點(diǎn)DSP的浮點(diǎn)運算用硬件來(lái)實(shí)現，其處理速度大大高于定點(diǎn)DSP…...這些浮點(diǎn)DSP與定點(diǎn)DSP的比較優(yōu)勢是浮點(diǎn)算法擁躉者們在“浮點(diǎn)定點(diǎn)之爭”的話(huà)題中常提及的，也為大多數嵌入式設計工程師所熟知。

　　然而，由于電路復雜性和制造工藝上的原因，浮點(diǎn)處理器與定點(diǎn)處理器相比在成本和功耗上通常具有明顯的劣勢，從而導致浮點(diǎn)處理器的卓越處理能力、大動(dòng)態(tài)范圍和高精度的優(yōu)勢一直以來(lái)成了雷達、專(zhuān)業(yè)音頻、醫療設備等高端產(chǎn)品的“專(zhuān)利”。近年來(lái)，浮點(diǎn)處理器在提供高性能的同時(shí)，在降低功耗和成本上有了長(cháng)足的進(jìn)步，主要的提供商都提供了5到10美元以?xún)鹊母↑c(diǎn)DSP，功耗也顯著(zhù)降低，浮點(diǎn)處理器正在開(kāi)啟更廣泛應用的大門(mén)。

　　近日，浮點(diǎn)處理器全球領(lǐng)導企業(yè)ADI公司推出了其第四代SHARC處理器的新系列——ADSP 2148x和ADSP 2147x，在延續第四代SHARC處理器的高性能基礎上，新型處理器在低成本和低功耗特性上具有不俗的表現，將為成本和功耗敏感的產(chǎn)品帶來(lái)利用浮點(diǎn)DSP的機遇。本文將解析新型SHARC處理器的“一高”(高性能)、“二低”(低功耗和低成本)特性，以及將給便攜式電子、消費電子等產(chǎn)品設計帶來(lái)的技術(shù)應用創(chuàng )新機遇。

　　“一高二低”的浮點(diǎn)DSP新典范

　　從第一款真正的SHARC處理器ADSP-21060在16年前推出以來(lái)，SHARC處理器就一直引領(lǐng)著(zhù)高性能浮點(diǎn)處理器的技術(shù)標桿。ADSP 2148x和ADSP 2147x處理器繼承了第四代SHARC處理器的優(yōu)良“基因”并實(shí)現了多項創(chuàng )新：具有PCG、8個(gè)串口、4個(gè)立體聲通道ASRC、UART、TWI，可為工業(yè)、儀表、消費類(lèi)音響、汽車(chē)和專(zhuān)業(yè)音響應用提供理想的外設特性;采用可變指令集架構(VISA)，可以通過(guò)縮減指令操作碼大小為應用代碼釋放多達30%的存儲空間;最高5Mb片上RAM容量支持單芯片解決方案，允許許多應用取消外部存儲器元件，而且每Mb的價(jià)格只有競爭性器件的一半，從而降低系統BOM成本;濾波器硬件加速器允許并行執行，能為內核釋放出更多的MIPS;具有專(zhuān)用的硬件加速器和獨立的計算單元以及DMA控制器，實(shí)現了后臺執行FFT/FIT/IIR信號處理，可減輕內核處理負擔;等等。SHARC2148x和SHARC2147x除了具有上述共同特性外，還分別針對各自的目標應用進(jìn)行了若干優(yōu)化，使其更加符合特定目標應用的性能、成本、集成度和功耗要求。

　　高性能、低成本是ADSP 2148x系列處理器的主要特點(diǎn)。最高400MHz的性能比同類(lèi)32位競爭DSP產(chǎn)品提高33%，芯片支持濾波器功能使其執行濾波運算時(shí)不耗用內核資源，從而進(jìn)一步提高處理能力。針對工業(yè)和汽車(chē)應用，SHARC2148x系列部分型號還集成了熱敏二極管以支持高環(huán)境溫度工作。對于某些需要大容量存儲器的應用，集成的內存控制器可直接連接SDRAM、閃存和SRAM。而ADSP 2148x價(jià)格低至9.49美元。

　　圖1：SHARC2148x和2147x處理器內部功能框圖

　　低功耗是新款SHARC2147x系列處理器的最大亮點(diǎn)，在最高266MHz的性能條件下功耗僅為363mW(典型值)，比同類(lèi)競爭處理器功耗降低達20%。SHARC 2147x系列處理器充足的片上存儲器和先進(jìn)的并行處理能力都有利于降低功耗，通過(guò)擴展處理器的低功耗架構，確保系統級功耗的大幅節省。這些功能使設計師能夠滿(mǎn)足苛刻的功率預算。