DSP芯片的選擇

設計DSP應用系統，選擇DSP芯片時(shí)非常重要的一個(gè)環(huán)節。只有選定了DSP芯片才能進(jìn)一步設計外圍電路集系統的其它電路?？偟膩?lái)說(shuō)，DSP芯片的選擇應根據實(shí)際的應用系統需要而確定。一般來(lái)說(shuō)，選擇DSP芯片時(shí)考慮如下諸多因素。

1． DSP芯片的運算速度。運算速度是DSP芯片的一個(gè)最重要的性能指標，也是選擇DSP芯片時(shí)所需要考慮的一個(gè)主要因素。DSP芯片的運算速度可以用以下幾種性能指標來(lái)衡量：
（1） 指令周期。就是執行一條指令所需要的時(shí)間，通常以ns為單位。
（2） MAC時(shí)間。即一次乘法加上一次加法的時(shí)間。
（3） FFT執行時(shí)間。即運行一個(gè)N點(diǎn)FFT程序所需的時(shí)間。
（4） MIPS。即每秒執行百萬(wàn)條指令。
（5） MOPS。即每秒執行百萬(wàn)次操作。
（6） MFLOPS。即每秒執行百萬(wàn)次浮點(diǎn)操作。
（7） BOPS。即每秒執行十億次操作。

2． DSP芯片的價(jià)格。根據一個(gè)價(jià)格實(shí)際的應用情況，確定一個(gè)價(jià)格適中的DSP芯片。

3． DSP芯片的硬件資源。

4． DSP芯片的運算速度。

5． DSP芯片的開(kāi)發(fā)工具。

6． DSP 芯片的功耗。

7． 其它的因素，如封裝的形式、質(zhì)量標準、生命周期等。

DSP應用系統的運算量是確定選用處理能力多大的DSP芯片的基礎。那么如何確定DSP系統的運算量以選擇DSP芯片呢？

1． 按樣點(diǎn)處理
按樣點(diǎn)處理就是DSP算法對每一個(gè)輸入樣點(diǎn)循環(huán)一次。例如；一個(gè)采用LMS算法的256抽頭德的自適應FIR濾波器，假定每個(gè)抽頭的計算需要3個(gè)MAC周期，則256抽頭計算需要256*3=768個(gè)MAC周期。如果采樣頻率為8KHz，即樣點(diǎn)之間的間隔為125μs的時(shí)間，DSP芯片的MAC周期為200μs，則768個(gè)周期需要153.6μs的時(shí)間，顯然無(wú)法實(shí)時(shí)處理，需要選用速度更快的芯片。

2． 按幀處理
有些數字信號處理算法不是每個(gè)輸入樣點(diǎn)循環(huán)一次，而是每隔一定的時(shí)間間隔（通常稱(chēng)為幀）循環(huán)一次。所以選擇DSP芯片應該比較一幀內DSP芯片的處理能力和DSP算法的運算量。假設DSP芯片的指令周期為P（ns），一幀的時(shí)間為⊿τ（ns），則該DSP芯片在一幀內所提供的最大運算量為⊿τ/ P 條指令。
DSP芯片的基本結構

DSP芯片的基本結構包括：
（1）哈佛結構；
（2）流水線(xiàn)操作；
（3）專(zhuān)用的硬件乘法器；
（4）特殊的DSP指令；
（5）快速的指令周期。
哈佛結構
哈佛結構的主要特點(diǎn)是將程序和數據存儲在不同的存儲空間中，即程序存儲器和數據存儲器是兩個(gè)相互獨立的存儲器，每個(gè)存儲器獨立編址，獨立訪(fǎng)問(wèn)。與兩個(gè)存儲器相對應的是系統中設置了程序總線(xiàn)和數據總線(xiàn)，從而使數據的吞吐率提高了一倍。由于程序和存儲器在兩個(gè)分開(kāi)的空間中，因此取指和執行能完全重疊。
流水線(xiàn)與哈佛結構相關(guān)，DSP芯片廣泛采用流水線(xiàn)以減少指令執行的時(shí)間，從而增強了處理器的處理能力。處理器可以并行處理二到四條指令，每條指令處于流水線(xiàn)的不同階段。
專(zhuān)用的硬件乘法器
乘法速度越快，DSP處理器的性能越高。由于具有專(zhuān)用的應用乘法器，乘法可在一個(gè)指令周期內完成。
特殊的DSP指令DSP芯片是采用特殊的指令。
快速的指令周期哈佛結構、流水線(xiàn)操作、專(zhuān)用的硬件乘法器、特殊的DSP指令再加上集成電路的優(yōu)化設計可使DSP芯片的指令周期在200ns以下。
DSP系統的特點(diǎn)
數字信號處理系統是以數字信號處理為基礎，因此具有數字處理的全部特點(diǎn)：

接口方便：
DSP系統與其它以現代數字技術(shù)為基礎的系統或設備都是相互兼容，這樣的系統接口以實(shí)現某種功能要比模擬系統與這些系統接口要容易的多。

編程方便：
DSP系統種的可編程DSP芯片可使設計人員在開(kāi)發(fā)過(guò)程中靈活方便地對軟件進(jìn)行修改和升級。

穩定性好：
DSP系統以數字處理為基礎，受環(huán)境溫度以及噪聲的影響較小，可靠性高。

精度高：
16位數字系統可以達到的精度。

可重復性好：
模擬系統的性能受元器件參數性能變化比較大，而數字系統基本上不受影響，因此數字系統便于測試，調試和大規模生產(chǎn)。

集成方便：
DSP系統中的數字部件有高度的規范性，便于大規模集成。