做DSP最应该懂得57个问题

只看该作者 · 2012-7-27 16:16

一.什么是DSP?
DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种具有特殊结构的微处理器。DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP 指令，可以用来快速地实现各种数字信号处理算法。根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下的一些主要特点：
（1）在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法。
（2）程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据。
（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。
（4）具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持。
（5）快速的中断处理和硬件I/O支持。
（6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器。
（7）可以并行执行多个操作。
（8）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。
与通用微处理器相比，DSP芯片的其他通用功能相对较弱些。
例如：声卡上往往可以找到一片大块头的芯片，这个一般就是DSP芯片，DSP就是digital signal processor，即数字信号处理器，各种各样的音效处理就全它他了。

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二.DSP的C语言同主机C语言的主要区别？
1)DSP的C语言是标准的ANSI C，它不包括同外设联系的扩展部分，如屏幕绘图等。但在CCS中，为了方便调试，可以将数据通过prinf命令虚拟输出到主机的屏幕上。
2)DSP的C语言的编译过程为，C编译为ASM，再由ASM编译为OBJ。因此C和ASM的对应关系非常明确，非常便于人工优化。
3)DSP的代码需要绝对定位；主机的C的代码有操作系统定位。
4)DSP的C的效率较高，非常适合于嵌入系统。

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三.DSP发展动态
1.TMS320C2000 TMS320C2000系列包括C24x和C28x系列。C24x系列建议使用LF24xx系列替代C24x系列，LF24xx系列的价格比C24x便宜，性能高于C24x，而且LF24xxA具有加密功能。 C28x系列主要用于大存储设备管理，高性能的控制场合。
2.TMS320C3x TMS320C3x系列包括C3x和VC33，主要推荐使用VC33。C3x系列是TI浮点DSP的基础，不可能停产，但价格不会进一步下调。
3.TMS320C5x TMS320C5x系列已不推荐使用，建议使用C24x或C5000系列替代。
4.TMS320C5000 TMS320C5000系列包括C54x和C55x系列。其中VC54xx还不断有新的器件出现，如：TMS320VC5471（DSP＋ARM7）。 C55x系列是TI的第三代DSP，功耗为VC54xx的1/6，性能为VC54xx的5倍，是一个正在发展的系列。 C5000系列是目前TI DSP的主流DSP，它涵盖了从低档到中高档的应用领域，目前也是用户最多的系列。
5.TMS320C6000 TMS320C6000系列包括C62xx、C67xx和C64xx。此系列是TI的高档DSP系列。其中C62xx系列是定点的DSP，系列芯片种类较丰富，是主要的应用系列。 C67xx系列是浮点的DSP，用于需要高速浮点处理的领域。 C64xx系列是新发展，性能是C62xx的10倍。
6.OMAP系列是TI专门用于多媒体领域的芯片，它是C55＋ARM9，性能卓越，非常适合于手持设备、Internet终端等多媒体应用。

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四.5V/3.3V如何混接？
TI DSP的发展同集成电路的发展一样，新的DSP都是3.3V的，但目前还有许多外围电路是5V的，因此在DSP系统中，经常有5V和3.3V的DSP混接问题。在这些系统中，应注意：
1)DSP输出给5V的电路（如D/A），无需加任何缓冲电路，可以直接连接。
2)DSP输入5V的信号（如A/D），由于输入信号的电压>4V，超过了DSP的电源电压，DSP的外部信号没有保护电路，需要加缓冲，如74LVC245等，将5V信号变换成3.3V的信号。 3)仿真器的JTAG口的信号也必须为3.3V，否则有可能损坏DSP。

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五.为什么要片内RAM大的DSP效率高？
目前DSP发展的片内存储器RAM越来越大，要设计高效的DSP系统，就应该选择片内RAM较大的DSP。片内RAM同片外存储器相比，有以下优点：
1)片内RAM的速度较快，可以保证DSP无等待运行。
2)对于C2000/C3x/C5000系列，部分片内存储器可以在一个指令周期内访问两次，使得指令可以更加高效。
3)片内RAM运行稳定，不受外部的干扰影响，也不会干扰外部。 4)DSP片内多总线，在访问片内RAM时，不会影响其它总线的访问，效率较高。

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六.为什么DSP从5V发展成3.3V？
超大规模集成电路的发展从1um，发展到目前的0.1um，芯片的电源电压也随之降低，功耗也随之降低。DSP也同样从5V发展到目前的3.3V，核心电压发展到1V。目前主流的DSP的外围均已发展为3.3V，5V的DSP的价格和功耗都价格，以逐渐被3.3V的DSP取代。

七如何选择DSP的电源芯片？
TMS320LF24xx：TPS7333QD，5V变3.3V，最大500mA。
TMS320VC33： TPS73HD318PWP，5V变3.3V和1.8V，最大750mA。
TMS320VC54xx：TPS73HD318PWP，5V变3.3V和1.8V，最大750mA； TPS73HD301PWP，5V变3.3V和可调，最大750mA。
TMS320VC55xx：TPS73HD301PWP，5V变3.3V和可调，最大750mA。
TMS320C6000： PT6931，TPS56000，最大3A。

八.软件等待的如何使用？
DSP的指令周期较快，访问慢速存储器或外设时需加入等待。等待分硬件等待和软件等待，每一个系列的等待不完全相同。
1)对于C2000系列：硬件等待信号为READY，高电平时不等待。软件等待由WSGR寄存器决定，可以加入最多7个等待。其中程序存储器和数据存储器及I/O可以分别设置。
2)对于C3x系列：硬件等待信号为/RDY，低电平是不等待。软件等待由总线控制寄存器中的SWW和WTCNY决定，可以加入最多7个等待，但等待是不分段的，除了片内之外全空间有效。
3)对于C5000系列：硬件等待信号为READY，高电平时不等待。软件等待由SWWCR和SWWSR寄存器决定，可以加入最多14个等待。其中程序存储器、控制程序存储器和数据存储器及I/O可以分别设置。
4)对于C6000系列（只限于非同步存储器或外设）：硬件等待信号为ARDY，高电平时不等待。软件等待由外部存储器接口控制寄存器决定，总线访问外部存储器或设备的时序可以设置，可以方便的同异步的存储器或外设接口。