DSP 入門前的背景知識

1、DSP入門前的背景知識數(shù)字信號處理（DigitalSignal Processing，簡稱DSP）是一門涉及許多學(xué)科而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學(xué)科。20世紀(jì)60年代以來，隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并得到迅速的發(fā)展。在過去的二十多年時(shí)間里，數(shù)字信號處理已經(jīng)在通信等領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用。  數(shù)字信號處理是利用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，以數(shù)字形式對信號進(jìn)行采集、變換、濾波、估值、增強(qiáng)、壓縮、識別等處理，以得到符合人們需要的信號形式。  數(shù)字信號處理是圍繞著數(shù)字信號處理的理論、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用等幾個(gè)方面發(fā)展起來的。數(shù)字信號處理在

2、理論上的發(fā)展推動了數(shù)字信號處理應(yīng)用的發(fā)展。反過來，數(shù)字信號處理的應(yīng)用又促進(jìn)了數(shù)字信號處理理論的提高。而數(shù)字信號處理的實(shí)現(xiàn)則是理論和應(yīng)用之間的橋梁。     數(shù)字信號處理是以眾多學(xué)科為理論基礎(chǔ)的，它所涉及的范圍極其廣泛。例如，在數(shù)學(xué)領(lǐng)域，微積分、概率統(tǒng)計(jì)、隨機(jī)過程、數(shù)值分析等都是數(shù)字信號處理的基本工具，與網(wǎng)絡(luò)理論、信號與系統(tǒng)、控制論、通信理論、故障診斷等也密切相關(guān)。近來新興的一些學(xué)科，如人工智能、模式識別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，都與數(shù)字信號處理密不可分?？梢哉f，數(shù)字信號處理是把許多經(jīng)典的理論體系作為自己的理論基礎(chǔ)，同時(shí)又使自己成為一系列新興學(xué)科的理論基礎(chǔ)。

3、  數(shù)字信號處理的實(shí)現(xiàn)方法一般有以下幾種：       (1) 在通用的計(jì)算機(jī)（如PC機(jī)）上用軟件（如Fortran、C語言）實(shí)現(xiàn)；       (2) 在通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中加上專用的加速處理機(jī)實(shí)現(xiàn)；       (3) 用通用的單片機(jī)（如MCS-51、96系列等）實(shí)現(xiàn)，這種方法可用于一些不太復(fù)雜的數(shù)字信號處理，如數(shù)字控制等；    

4、60;  (4) 用通用的可編程DSP芯片實(shí)現(xiàn)。與單片機(jī)相比，DSP芯片具有更加適合于數(shù)字信號處理的軟件和硬件資源，可用于 復(fù)雜的數(shù)字信號處理算法；       (5) 用專用的DSP芯片實(shí)現(xiàn)。在一些特殊的場合，要求的信號處理速度極高，用通用DSP芯片很難實(shí)現(xiàn)，例如專用于    FFT、數(shù)字濾波、卷積、相關(guān)等算法的DSP芯片，這種芯片將相應(yīng)的信號處理算法在芯片內(nèi)部用硬件實(shí)現(xiàn)，無需進(jìn)行編程。 在上述幾種方法中，第1種方法的缺點(diǎn)是速度較慢，

5、一般可用于DSP算法的模擬；第2種和第5種方法專用性強(qiáng)，應(yīng)用受到很大的限制，第2種方法也不便于系統(tǒng)的獨(dú)立運(yùn)行；第3種方法只適用于實(shí)現(xiàn)簡單的DSP算法；只有第4種方法才使數(shù)字信號處理的應(yīng)用打開了新的局面。 雖然數(shù)字信號處理的理論發(fā)展迅速，但在20世紀(jì)80年代以前，由于實(shí)現(xiàn)方法的限制，數(shù)字信號處理的理論還得不到廣泛的應(yīng)用。直到20世紀(jì)70年代末80年代初世界上第一片單片可編程DSP芯片的誕生，才將理論研究結(jié)果廣泛應(yīng)用到低成本的實(shí)際系統(tǒng)中，并且推動了新的理論和應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展?？梢院敛豢鋸埖卣f，DSP芯片的誕生及發(fā)展對近20年來通信、計(jì)算機(jī)、控制等領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展起到十分重要的作用。 

6、;在DSP系統(tǒng)中，輸入信號可以有各種各樣的形式。例如，它可以是麥克風(fēng)輸出的語音信號或是電話線來的已調(diào)數(shù)據(jù)信號，可以是編碼后在數(shù)字鏈路上傳輸或存儲在計(jì)算機(jī)里的攝像機(jī)圖像信號等。     輸入信號首先進(jìn)行帶限濾波和抽樣，然后進(jìn)行A/D（Analog toDigital）變換將信號變換成數(shù)字比特流。根據(jù)奈奎斯特抽樣定理，為保證信息不丟失，抽樣頻率至少必須是輸入帶限信號最高頻率的2倍。     DSP芯片的輸入是A/D變換后得到的以抽樣形式表示的數(shù)字信號，DSP芯片對輸入的數(shù)字信號進(jìn)行某種形式

7、的處理，如進(jìn)行一系列的乘累加操作（MAC）。數(shù)字處理是DSP的關(guān)鍵，這與其他系統(tǒng)（如電話交換系統(tǒng)）有很大的不同，在交換    系統(tǒng)中，處理器的作用是進(jìn)行路由選擇，它并不對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。因此雖然兩者都是實(shí)時(shí)系統(tǒng)，但兩者的實(shí)時(shí)約束條件卻有很大的不同。最后，經(jīng)過處理后的數(shù)字樣值再經(jīng)D/A（Digital toAnalog）變換轉(zhuǎn)換為模擬樣值，之后再進(jìn)行內(nèi)插和平滑濾波就可得到連續(xù)的模擬波形。     必須指出的是，上面給出的DSP系統(tǒng)模型是一個(gè)典型模型，但并不是所有的DSP系統(tǒng)都必須具有模型中的所有

8、部件。如語音識別系統(tǒng)在輸出端并不是連續(xù)的波形，而是識別結(jié)果，如數(shù)字、文字等；有些輸入信號本身就是數(shù)字信號（如CD：Compact Disk），因此就不必進(jìn)行模數(shù)變換了。     數(shù)字信號處理系統(tǒng)是以數(shù)字信號處理為基礎(chǔ)，因此具有數(shù)字處理的全部優(yōu)點(diǎn)： (1) 接口方便。DSP系統(tǒng)與其他以現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)或設(shè)備都是相互兼容的，與這樣的系統(tǒng)接口以實(shí)現(xiàn)某種功能要比模擬系統(tǒng)與這些系統(tǒng)接口要容易得多； (2) 編程方便。DSP系統(tǒng)中的可編程DSP芯片可使設(shè)計(jì)人員在開發(fā)過程中靈活方便地對軟件進(jìn)行修改和升級； (3)

9、0;穩(wěn)定性好。DSP系統(tǒng)以數(shù)字處理為基礎(chǔ)，受環(huán)境溫度以及噪聲的影響較小，可靠性高； (4) 精度高。16位數(shù)字系統(tǒng)可以達(dá)到10(-5)的精度； (5) 可重復(fù)性好。模擬系統(tǒng)的性能受元器件參數(shù)性能變化比較大，而數(shù)字系統(tǒng)基本不受影響，因此數(shù)字系統(tǒng)便于測試、調(diào)試和大規(guī)模生產(chǎn)； (6) 集成方便。DSP系統(tǒng)中的數(shù)字部件有高度的規(guī)范性，便于大規(guī)模集成。     當(dāng)然，數(shù)字信號處理也存在一定的缺點(diǎn)。例如，對于簡單的信號處理任務(wù)，如與模擬交換線的電話接口，若采用DSP則使成本增加。DSP系統(tǒng)中的高速時(shí)鐘可能帶來高頻干擾和電磁泄漏

10、等問題，而且DSP系統(tǒng)消耗的功率也較大。此外，D SP技術(shù)更新的速度快，數(shù)學(xué)知識要求多，開發(fā)和調(diào)試工具還不盡完善。     雖然DSP系統(tǒng)存在著一些缺點(diǎn)，但其突出的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)使之在通信、語音、圖像、雷達(dá)、生物醫(yī)學(xué)、工業(yè)控制、儀器儀表等許多領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。      總的來說，DSP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還沒有非常好的正規(guī)設(shè)計(jì)方法。     在設(shè)計(jì) DSP 系統(tǒng)之前，首先必須根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的目標(biāo)確定系統(tǒng)的性能指標(biāo)、

11、信號處理的要求，通常可用數(shù)據(jù)流程圖、數(shù)學(xué)運(yùn)算序列、正式的符號或自然語言來描述。     第二步是根據(jù)系統(tǒng)的要求進(jìn)行高級語言的模擬。一般來說，為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最終目標(biāo)，需要對輸入的信號進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚幚矸椒ǖ牟煌瑫?dǎo)致不同的系統(tǒng)性能，要得到最佳的系統(tǒng)性能，就必須在這一步確定最佳的處理方法，即數(shù)字信號處理的算法（Algorithm），因此這一步也稱算法模擬階段。例如，語音壓縮編碼算法就是要在確定的壓縮比條件下，獲得最佳的合成語音。算法模擬所用的輸入數(shù)據(jù)是實(shí)際信號經(jīng)采集而獲得的，通常以計(jì)算機(jī)文件的形式存儲為數(shù)據(jù)文件。如語音壓縮編碼算法模擬時(shí)所用的語

12、音信號就是實(shí)際采集而獲得并存儲為計(jì)算機(jī)文件形式的語音數(shù)據(jù)文件。有些算法模擬時(shí)所用的輸入數(shù)據(jù)并不一定要是實(shí)際采集的信號數(shù)據(jù)，只要能夠驗(yàn)證算法的可行性，輸入假設(shè)的數(shù)據(jù)也是可以的。     在完成第二步之后，接下來就可以設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)DSP系統(tǒng)，實(shí)時(shí)DSP系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。硬件設(shè)計(jì)首先要根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)算量的大小、對運(yùn)算精度的要求、系統(tǒng)成本限制以及體積、功耗等要求選擇合適的DSP芯片。然后設(shè)計(jì)DSP芯片的外圍電路及其他電路。軟件設(shè)計(jì)和編程主要根據(jù)系統(tǒng)要求和所選的DSP芯片編寫相應(yīng)的DSP匯編程序，若系統(tǒng)運(yùn)算量不大且有高級語言編譯器支持，也

13、可用高級語言（如C語言）編程。由于現(xiàn)有的高級語言編譯器的效率還比不上手工編寫匯編語言的效率，因此在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中常常采用高級語言和匯編語言的混合編程方法，即在算法運(yùn)算量大的地方，用手工編寫的方法編寫匯編語言，而運(yùn)算量不大的地方則采用高級語言。采用這種方法，既可縮短軟件開發(fā)的周期，提高程序的可讀性和可移植性，又能滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)算的要求。       DSP硬件和軟件設(shè)計(jì)完成后，就需要進(jìn)行硬件和軟件的調(diào)試。軟件的調(diào)試一般借助于DSP開發(fā)工具，如軟件模擬器、DSP開發(fā)系統(tǒng)或仿真器等。調(diào)試DSP算法時(shí)一般采用比較實(shí)時(shí)結(jié)果與模擬結(jié)果的

14、方法，如果實(shí)時(shí)程序和模擬程序的輸入相同，則兩者的輸出應(yīng)該一致。應(yīng)用系統(tǒng)的其他軟件可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)試。硬件調(diào)試一般采用硬件仿真器進(jìn)行調(diào)試，如果沒有相應(yīng)的硬件仿真器，且硬件系統(tǒng)不是十分復(fù)雜，也可以借助于一般的工具進(jìn)行調(diào)試。     系統(tǒng)的軟件和硬件分別調(diào)試完成后，就可以將軟件脫離開發(fā)系統(tǒng)而直接在應(yīng)用系統(tǒng)上運(yùn)行。當(dāng)然，DSP系統(tǒng)的開發(fā)，特別是軟件開發(fā)是一個(gè)需要反復(fù)進(jìn)行的過程，雖然通過算法模擬基本上可以知道實(shí)時(shí)系統(tǒng)的性能，但實(shí)際上模擬環(huán)境不可能做到與實(shí)時(shí)系統(tǒng)環(huán)境完全一致，而且將模擬算法移植到實(shí)時(shí)系統(tǒng)時(shí)必須考慮算法是否能夠?qū)崟r(shí)運(yùn)行的問題。如果算法運(yùn)

15、算量太大不能在硬件上實(shí)時(shí)運(yùn)行，則必須重新修改或簡化算法。      DSP芯片，也稱數(shù)字信號處理器，是一種特別適合于進(jìn)行數(shù)字信號處理運(yùn)算的微處理器，其主要應(yīng)用是實(shí)時(shí)快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。根據(jù)數(shù)字信號處理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特點(diǎn)： (1)在一個(gè)指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法； (2)程序和數(shù)據(jù)空間分開，可以同時(shí)訪問指令和數(shù)據(jù)； (3)片內(nèi)具有快速 RAM，通?？赏ㄟ^獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時(shí)訪問； (4)具有低開銷或無開銷循環(huán)及跳轉(zhuǎn)的硬件支持； (5)快速的中斷處理和硬件I/O支持； (6)具有在單

16、周期內(nèi)操作的多個(gè)硬件地址產(chǎn)生器； (7)可以并行執(zhí)行多個(gè)操作； (8)支持流水線操作，使取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行。    當(dāng)然，與通用微處理器相比，DSP芯片的其他通用功能相對較弱些。     DSP芯片的發(fā)展    世界上第一個(gè)單片 DSP 芯片應(yīng)當(dāng)是1978年 AMI公司發(fā)布的 S2811，1979年美國Intel公司發(fā)布的商用可編程器件2920是DSP芯片的一個(gè)主要里程碑。這兩種芯片內(nèi)部都沒有現(xiàn)代DSP芯片所必

17、須有的單周期乘法器。1980年，日本 NEC 公司推出的P D7720是第一個(gè)具有乘法器的商用 DSP 芯片。    在這之后，最成功的DSP 芯片當(dāng)數(shù)美國德州儀器公司（Texas Instruments，簡稱TI）的一系列產(chǎn)品。TI 公司在1982年成功推出其第一代 DSP 芯片 TMS32010及其系列產(chǎn)品TMS32011、TMS320C10/C14/C15/C16/C17等，之后相繼推出了第二代DSP芯片TMS32020、TMS320C25

18、/C26/C28，第三代DSP芯片TMS320C30/C31/C32，第四代DSP芯片TMS320C40/C44，第五代 DSP 芯片TMS320C5X/C54X，第二代DSP芯片的改進(jìn)型TMS320C2XX，集多片DSP芯片于一體的高性能DSP芯片TMS320C8X以及目前速度最快的第六代DSP芯片TMS320C62X/C67X等。TI將常用的DSP芯片歸納為三大系列，即：TMS320C2000系列（包括TMS320C2X/C2XX）、TMS320C5000系列（包括TMS320C5X/C54X/C55X）、TMS320C6000系列（TMS320C62X/C67X）。如

19、今，TI公司的一系列DSP產(chǎn)品已經(jīng)成為當(dāng)今世界上最有影響的DSP芯片。TI公司也成為世界上最大的 DSP 芯片供應(yīng)商，其DSP市場份額占全世界份額近 50。 第一個(gè)采用CMOS工藝生產(chǎn)浮點(diǎn)DSP芯片的是日本的 Hitachi 公司，它于1982年推出了浮點(diǎn)DSP芯片。1983 年 日本Fujitsu 公司推出的MB8764，其指令周期為 120ns，且具有雙內(nèi)部總線，從而使處理吞吐量發(fā)生了一個(gè)大的飛躍。而第一個(gè)高性能浮點(diǎn)DSP芯片應(yīng)是 AT&T 公司于1984

20、0;年推出的DSP32。   與其他公司相比，Motorola公司在推出 DSP 芯片方面相對較晚。1986年，該公司推出了定點(diǎn)處理器MC56001。1990年，推出了與IEEE 浮點(diǎn)格式兼容的浮點(diǎn) DSP 芯片 MC96002。   美國模擬器件公司（AnalogDevices，簡稱AD）在DSP芯片市場上也占有一定的份額，相繼推出了一系列具有自己特點(diǎn)的DSP芯片，其定點(diǎn)DSP芯片有ADSP2101/2103/2105、ASDP2111/2115、ADSP2161/2162

21、/2164以及ADSP2171/2181，浮點(diǎn)DSP芯片有ADSP21000/21020、ADSP21060/21062等。自1980年以來，DSP芯片得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，DSP芯片的應(yīng)用越來越廣泛。從運(yùn)算速度來看，MAC（一次乘法和一次加法）時(shí)間已經(jīng)從20世紀(jì)80年代初的400ns（如TMS32010）降低到10ns以下（如TMS320C54X、TMS320C62X/67X等），處理能力提高了幾十倍。DSP芯片內(nèi)部關(guān)鍵的乘法器部件從1980年的占模片區(qū)（diearea）的40%左右下降到5%以下，片內(nèi)RAM數(shù)量增加一個(gè)數(shù)量級以上。從制造工藝來看，1980年采用4m的 N溝道MOS

22、（NMOS）工藝，而現(xiàn)在則普遍采用亞微米（Micron）CMOS工藝。DSP芯片的引腳數(shù)量從1980年的最多64個(gè)增加到現(xiàn)在的200個(gè)以上，引腳數(shù)量的增加，意味著結(jié)構(gòu)靈活性的增加，如外部存儲器的擴(kuò)展和處理器間的通信等。此外，DSP芯片的發(fā)展使DSP系統(tǒng)的成本、體積、重量和功耗都有很大程度的下降。表1.1 是TI公司DSP芯片1982年、1992年、1999年的比較表。表1.2則是世界上主要DSP芯片供應(yīng)商的代表芯片的一些數(shù)據(jù)。    DSP芯片可以按照下列三種方式進(jìn)行分類。 1按基礎(chǔ)特性分 這是根據(jù)DSP芯片的工作時(shí)鐘和指令

23、類型來分類的。如果在某時(shí)鐘頻率范圍內(nèi)的任何時(shí)鐘頻率上，DSP芯片都能正常工作，除計(jì)算速度有變化外，沒有性能的下降，這類DSP芯片一般稱為靜態(tài)DSP芯片。例如，日本OKI 電氣公司的DSP芯片、TI公司的TMS320C2XX系列芯片屬于這一類。 如果有兩種或兩種以上的DSP芯片，它們的指令集和相應(yīng)的機(jī)器代碼機(jī)管腳結(jié)構(gòu)相互兼容，則這類DSP芯片稱為一致性DSP芯片。例如，美國TI公司的TMS320C54X就屬于這一類。 2按數(shù)據(jù)格式分 這是根據(jù)DSP芯片工作的數(shù)據(jù)格式來分類的。數(shù)據(jù)以定點(diǎn)格式工作的DSP芯片稱為定點(diǎn)DSP芯片，如TI公司的TMS320C1X/

24、C2X、TMS320C2XX/C5X、TMS320C54X/C62XX系列，AD公司的ADSP21XX系列，AT&T公司的DSP16/16A，Motolora公司的MC56000等。以浮點(diǎn)格式工作的稱為浮點(diǎn)DSP芯片，如TI公司的TMS320C3X/C4X/C8X，AD公司的ADSP21XXX系列，AT&T公司的DSP32/32C，Motolora公司的MC96002等。 不同浮點(diǎn)DSP芯片所采用的浮點(diǎn)格式不完全一樣，有的DSP芯片采用自定義的浮點(diǎn)格式，如TMS320C3X，而有的DSP芯片則采用IEEE的標(biāo)準(zhǔn)浮點(diǎn)格式，如Motorola公司的MC96002、FUJI

25、TSU公司的MB86232和ZORAN公司的ZR35325等。 3按用途分   按照DSP的用途來分，可分為通用型DSP芯片和專用型DSP芯片。通用型DSP芯片適合普通的DSP應(yīng)用，如TI公司的一系列DSP芯片屬于通用型DSP芯片。專用DSP芯片是為特定的DSP運(yùn)算而設(shè)計(jì)的，更適合特殊的運(yùn)算，如數(shù)字濾波、卷積和FFT，如Motorola公司的DSP56200，Zoran公司的ZR34881，Inmos公司的IMSA100等就屬于專用型DSP芯片。 本書主要討論通用型DSP芯片。 DSP芯片的選擇    設(shè)

26、計(jì)DSP應(yīng)用系統(tǒng)，選擇DSP芯片是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。只有選定了DSP芯片，才能進(jìn)一步設(shè)計(jì)其外圍電路及系統(tǒng)的其他電路。總的來說，DSP芯片的選擇應(yīng)根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)需要而確定。不同的DSP應(yīng)用系統(tǒng)由于應(yīng)用場合、應(yīng)用目的等不盡相同，對DSP芯片的選擇也是不同的。一般來說，選擇DSP芯片時(shí)應(yīng)考慮到如下諸多因素。   1DSP芯片的運(yùn)算速度。  運(yùn)算速度是DSP芯片的一個(gè)最重要的性能指標(biāo)，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(yùn)算速度可以用以下幾種性能指標(biāo)來衡量： (1) 指令周期：即執(zhí)行一條指令所需的時(shí)間，通常以ns（

27、納秒）為單位。如TMS320LC549-80在主頻為80MHz時(shí)的指令周期為12.5ns； (2) MAC時(shí)間：即一次乘法加上一次加法的時(shí)間。大部分DSP芯片可在一個(gè)指令周期內(nèi)完成一次乘法和加法操作，如TMS320LC549-80的MAC時(shí)間就是12.5ns； (3) FFT執(zhí)行時(shí)間：即運(yùn)行一個(gè)N點(diǎn)FFT程序所需的時(shí)間。由于FFT運(yùn)算涉及的運(yùn)算在數(shù)字信號處理中很有代表性，因此FFT運(yùn)算時(shí)間常作為衡量DSP芯片運(yùn)算能力的一個(gè)指標(biāo)； (4) MIPS：即每秒執(zhí)行百萬條指令。如TMS320LC549-80的處理能力為80 MIPS，即每秒可執(zhí)行八千萬條指令；

28、(5)MOPS：即每秒執(zhí)行百萬次操作。如TMS320C40的運(yùn)算能力為275 MOPS； (6) MFLOPS：即每秒執(zhí)行百萬次浮點(diǎn)操作。如TMS320C31在主頻為40MHz時(shí)的處理能力為40 MFLOPS； (7)BOPS：即每秒執(zhí)行十億次操作。如TMS320C80的處理能力為2 BOPS。   2DSP芯片的價(jià)格。   DSP芯片的價(jià)格也是選擇DSP芯片所需考慮的一個(gè)重要因素。如果采用價(jià)格昂貴的DSP芯片，即使性能再高，其應(yīng)用范圍肯定會受到一定的限制，尤其是民用產(chǎn)品。因此根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的應(yīng)用

29、情況，需確定一個(gè)價(jià)格適中的DSP芯片。當(dāng)然，由于DSP芯片發(fā)展迅速，DSP芯片的價(jià)格往往下降較快，因此在開發(fā)階段選用某種價(jià)格稍貴的DSP芯片，等到系統(tǒng)開發(fā)完畢，其價(jià)格可能已經(jīng)下降一半甚至更多。   3DSP芯片的硬件資源。   不同的DSP芯片所提供的硬件資源是不相同的，如片內(nèi)RAM、ROM的數(shù)量，外部可擴(kuò)展的程序和數(shù)據(jù)空間，總線接口，I/O接口等。即使是同一系列的DSP芯片（如TI的TMS320C54X系列），系列中不同DSP芯片也具有不同的內(nèi)部硬件資源，可以適應(yīng)不同的需要。   4DSP芯片的運(yùn)算精度

30、。   一般的定點(diǎn)DSP芯片的字長為16位，如TMS320系列。但有的公司的定點(diǎn)芯片為24位，如Motorola公司的MC56001等。浮點(diǎn)芯片的字長一般為32位，累加器為40位。   5DSP芯片的開發(fā)工具。   在DSP系統(tǒng)的開發(fā)過程中，開發(fā)工具是必不可少的。如果沒有開發(fā)工具的支持，要想開發(fā)一個(gè)復(fù)雜的DSP系統(tǒng)幾乎是不可能的。如果有功能強(qiáng)大的開發(fā)工具的支持，如C語言支持，則開發(fā)的時(shí)間就會大大縮短。所以，在選擇DSP芯片的同時(shí)必須注意其開發(fā)工具的支持情況，包括軟件和硬件的開發(fā)工具。  

31、; 6DSP芯片的功耗。   在某些DSP應(yīng)用場合，功耗也是一個(gè)需要特別注意的問題。如便攜式的DSP設(shè)備、手持設(shè)備、野外應(yīng)用的DSP設(shè)備等都對功耗有特殊的要求。目前，3.3V供電的低功耗高速DSP芯片已大量使用。        7其他。     除了上述因素外，選擇DSP芯片還應(yīng)考慮到封裝的形式、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、供貨情況、生命周期等。有的DSP芯片可能有DIP、PGA、PLCC、PQFP等多種封裝形式。有些DSP系統(tǒng)可能最終要求的是

32、工業(yè)級或軍用級標(biāo)準(zhǔn)，在選擇時(shí)就需要注意到所選的芯片是否有工業(yè)級或軍用級的同類產(chǎn)品。如果所設(shè)計(jì)的DSP系統(tǒng)不僅僅是一個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，而是需要批量生產(chǎn)并可能有幾年甚至十幾年的生命周期，那么需要考慮所選的DSP芯片供貨情況如何，是否也有同樣甚至更長的生命周期等。  在上述諸多因素中，一般而言，定點(diǎn)DSP芯片的價(jià)格較便宜，功耗較低，但運(yùn)算精度稍低。而浮點(diǎn)DSP芯片的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)算精度高，且C語言編程調(diào)試方便，但價(jià)格稍貴，功耗也較大。例如TI的TMS320C2XX/C54X系列屬于定點(diǎn)DSP芯片，低功耗和低成本是其主要的特點(diǎn)。而TMS320C3X/C4X/C67X屬于浮點(diǎn)DSP芯片，運(yùn)算精度

33、高，用C語言編程方便，開發(fā)周期短，但同時(shí)其價(jià)格和功耗也相對較高。    DSP應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)算量是確定選用處理能力為多大的DSP芯片的基礎(chǔ)。運(yùn)算量小則可以選用處理能力不是很強(qiáng)的DSP芯片，從而可以降低系統(tǒng)成本。相反，運(yùn)算量大的DSP系統(tǒng)則必須選用處理能力強(qiáng)的DSP芯片，如果DSP芯片的處理能力達(dá)不到系統(tǒng)要求，則必須用多個(gè)DSP芯片并行處理。那么如何確定DSP系統(tǒng)的運(yùn)算量以選擇DSP芯片呢？下面我們來考慮兩種情況。 1按樣點(diǎn)處理     所謂按樣點(diǎn)處理就是DSP算法對每一個(gè)輸入樣點(diǎn)循環(huán)一次。數(shù)字濾波就是這種情況。在數(shù)字濾波器中，通常需要對每一個(gè)輸入樣點(diǎn)計(jì)算一次。例如，一個(gè)采用LMS算法的256 抽頭的自適應(yīng)FIR濾波器，假定每個(gè)抽頭的計(jì)算需要3個(gè)MAC周期，則256抽頭計(jì)算需要256×3768個(gè)MAC周期。如果采樣頻率為8kHz，即樣點(diǎn)之間的間隔為125ms，DSP芯片的MAC周期為200ns，則768個(gè)MAC周期需要153.6ms的時(shí)間，顯然無法實(shí)時(shí)處理，需要選用速度更高的DSP芯片。表1.3示出了兩種信號帶寬對三種 DSP 芯片的處理要求，三種DSP芯片的MAC周期分別為200ns、50ns和25ns。從表中