如何由單片機升級到DSP

　　在過(guò)去的幾十年里，單片機的廣泛應用實(shí)現了簡(jiǎn)單的智能控制功能。隨著(zhù)信息化的進(jìn)程和計算機科學(xué)與技術(shù)、信號處理理論與方法等的迅速發(fā)展，需要處理的數據量越來(lái)越大，對實(shí)時(shí)性和精度的要求越來(lái)越高，低檔單片機已不再能滿(mǎn)足要求。近年來(lái)，各種集成化的單片DSP的性能得到很大改善，軟件和開(kāi)發(fā)工具也越來(lái)越多，越來(lái)越好；價(jià)格卻大幅度下滑，從而使得DSP器件及技術(shù)更容易使用，價(jià)格也能夠為廣大用戶(hù)接受；越來(lái)越多的單片機用戶(hù)開(kāi)始選用DSP器件來(lái)提高產(chǎn)品性能，DSP器件取代高檔單片機的時(shí)機已經(jīng)成熟。

　　本文將從性能、價(jià)格等方面對單片機和DSP器件進(jìn)行比較，在此基礎上，以TI的TMS320C2XX系列DSP器件為例，探討DSP器件取代單片機的可行性。

　　
DSP器件與單片機的比較
　　
1.單片機的特點(diǎn)

　　所謂單片機就是在一塊芯片上集成了CPU、RAM、ROM(EPROM或EEPROM)、時(shí)鐘、定時(shí)/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(lái)說(shuō)，單片機具有如下特點(diǎn)：

　　具有位處理能力，強調控制和事務(wù)處理功能。
價(jià)格低廉。如低檔單片機價(jià)格只有人民幣幾元錢(qián)。
開(kāi)發(fā)環(huán)境完備，開(kāi)發(fā)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(kāi)設了單片機課程和單片機實(shí)驗。

2.DSP器件的特點(diǎn)

　　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(fā)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(jìn)的哈佛結構，具有獨立的程序和數據空間，允許同時(shí)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(xiàn)，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(shí)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(zhuān)業(yè)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(jìn)的開(kāi)發(fā)手段，批量生產(chǎn)測試更方便，開(kāi)發(fā)工具可實(shí)現全空間透明仿真，不占用用戶(hù)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(chǎn)的TMS320系列。DSP開(kāi)發(fā)系統的國產(chǎn)化工作已經(jīng)完成，國產(chǎn)開(kāi)發(fā)系統的價(jià)格至少比進(jìn)口價(jià)格低一半，有的如TMS320C2XX開(kāi)發(fā)系統只有進(jìn)口開(kāi)發(fā)系統價(jià)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(shí)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(dòng)國內DSP器件的應用和推廣。

　　
3.DSP器件大規模推廣指日可待

　　通過(guò)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(wù)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(jià)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(chǎn)化的DSP開(kāi)發(fā)系統為更多用戶(hù)采用DSP器件提供了可能性。DSP取代單片機的技術(shù)和價(jià)格的市場(chǎng)條件已經(jīng)成熟,大規模推廣指日可待。

　　DSP器件的典型應用

　　隨著(zhù)DSP性能不斷改善，用DSP器件來(lái)作實(shí)時(shí)處理已成為當今和未來(lái)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新熱點(diǎn)。

　　TI公司最新推出的TMS320C2XX系列具有良好的性能價(jià)格比，基本可以取代16位單片機。其中TMS320C203單片價(jià)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(shí)時(shí)性處理比16位單片機快2倍以上，可取代一般的單片機。TMS320F206除了具有TMS320C203的功能外，內置32K字零等待快閃存儲器，可滿(mǎn)足單片設計的要求，能最大限度減少用戶(hù)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(xiàn)接口。這些大大增強了TMS320X240的處理能力，在電機控制領(lǐng)域顯示了強大的生命力。它是一個(gè)典型的TMS320F240的用戶(hù)系統，它實(shí)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

結論

　　DSP技術(shù)的不斷完善，各種DSP器件的不斷推出，將為實(shí)時(shí)數字信號處理的應用創(chuàng )造前所未有的廣闊空間。單片機用戶(hù)在硬件和軟件方面的設計經(jīng)驗可使他們很容易從單片機升級到DSP。