Atmel处理器与DSP

Atmel的高性能40位浮点VLIW Magic DSP能够在每个周期中运行10个运算操作，使单周期FFT蝶型运算成为可能。它支持复杂的算术和向量SIMD（单指令多数据）操作，面向高精度的嵌入式系统应用，例如专业级音频、非手持话筒的声音处理、基于雷达的自动防撞、机械设备声学探测诊断以及基于软件的超声扫描。

　　Atmel的双处理器Diopsis 740集成了一个Magic DSP和ARM7TDMI微控制器核。开发工具和支持包括MADE（多核应用开发环境）、Diopsis IDE（集成开发环境）和两块开发板。开发环境包括用于ARM和Magic DSP的C编译器、一个高级Magic DSP宏汇编/优化器、一个eCos RTOS、一个超过200个C语言调用DSP函数库，以及一个与精确到时钟周期的仿真器或Diopsis板接口的统一调试环境。低成本、独立、通用的JTST Diopsis板为仿真Diopsis性能提供资源。可插入两个Diopsis模块的DJPMC PCI背板支持要求高计算性能的设计。

　　Atmel: AVR32 Core

　　目标应用：电池、工业应用和消费电子应用

　　AVR

32体系结构采样一个7级流水线和3个并行通道，支持数据的前向和无顺序的操作。它使用指针运算来使存取操作所花的时钟数最少。AVR32结构具有支持8位、16位、32位和64位字节宽度的存取指令。这些指令与指令运算相结合，可以访问表、数据结构和随机数据。载入字节与半字的指令都具有符号选项和数值的0扩展。载入多个寄存器指令（ldm）在子程序返回时和存储的多个指令共同使用，从指令缓存中读取两个寄存器。该指令能够用来从子程序返回，最后写的寄存器是程序计数器。这样就不用在子程序的最后运行返回指令。

　　AVR32指令集结构由16/32位无模式指令组成，它们以一种迭代的过程开发而成，以目标算法和编译性能为基准。它包括单周期SAD、FFT、iDTC、向量乘法、蝶形Viterbi、块密码算法、并行阵列算法操作，还有Java和RISC指令。单指令多数据（SIMD）指令包括单周期8位或16位向量加减，并伴随可选的饱和或对分、求平均、最大/最小、绝对值、移位和加减运算。

　　Atmel: AVR32 AP7000

　　AVR32 AP7000多媒体/工业处理器集成了AVR32内核和向量乘法协处理器、片上SRAM、CPU缓存、存储管理单元以及多个片上DMA控制器。片上向量乘法协处理器在3个8位矩阵上运行算术运算，用于图像滤波（FIR滤波）、图像色度空间转换（RBG <->YUV）、图像缩放以及MPEG-4/H.264四分之一象素运动判断。它将色度空间转换性能提高了10倍。

　　集成的外围设备包括带有片上接收器（PHY）的480Mbps USB 2.0接口、两个10/100 以太网MACs、音频DAC、TFT/STN LCD和硬盘控制器。串行接口包括RS232、USART、I2S、AC97、TWI/I2C、SPI、PS/2和几个同步串行模块（SSC），支持绝大多数的串行通信协议。总线结构允许时钟在4个域（CPU、总线矩阵、外围设备桥A和B）单独设定，使得功耗最小化。

　　一个18通道的外围DMA控制器（PDC）提供了外围设备与存储器的紧密集成，直接映射到每个外围设备的编程存储区。PDC用来在外围设备的数据寄存器与芯片片上或片外存储器建立虚拟通道，完全消除了CPU对这些任务的负担。PDC能够同时管理两个片上SRAM或片外与芯片外部总线接口（EBI）相连的存储器之间的存储器到存储器数据传送。

　　Atmel: SAM9 (ARM926EJ-S)

　　AT91SAM9261是一个具有DSP扩展的ARM 926EJ-S内核。SAM9 MCU系列的每个成员都使用多层AHB来获得相对传统共享总线结构的存储器带宽改善。AT91SAM9261实现的多层AHB能够达到15.2Gpbs的理论值最大片上存储带宽。

　　在ARM V4指令集结构（ARM7）上增加了改善DSP算法的指令，包括32×16和16×16乘法指令、微小数字饱和算术（fractional saturating arithmetic）指令、QADD、QSUB、QDADD、QDSUB、连续0计数指令和一个用于更快的归一化和除法的CLZ指令。该处理器采用流水线设计实现单周期32×16乘法，允许每个周期开始一个16×16或32×16操作；它还允许独立访问寄存器的16位周期。

　　关机控制器能够获得2.5mA的待机电流。紧密耦合存储器（TCM）允许为指令TCM或数据TCM准备高达160kB的可配置高速零等待状态的SRAM，每个块大小为16kB，由处理器决定TCM的地址。

　　SAM9器件实现了一个外围DMA，能够具有一个照相机接口、

CD控制器、全速USB主控制器、以太网MAC、最多7个USART、SPI、定时器/计数器、TWI、MMC、SD、SDIO、CAN、USB设备和JTAG边界扫描。一个可选的系统控制器具有8优先级中断控制器、振荡器、PLL、实时看门狗定时器、启动\关机控制器、备份寄存器、变暗探测器和调试单元。PIO控制器能够为CPU和每个独立外围设备提供独立的可配置时钟。

　　Atmel: mAgic core

　　目标应用：GFLOPS波处理和束形成应用

　　mAgic DSP支持40位浮点和复数的本地单周期运算。它能在每周期内进行15次操作。在它的两个相同并行的块中安排了10个浮点和定点运算器（4个乘法器、3个加法器、3个减法器）。数据存储区由512个40位寄存器组成，分成每区256个寄存器的两个块。一个专用的数据路径允许它们作为一个单一的256“复数寄存器”块使用，同时进行实数和虚数运算。

　　mAgic指令集分成4个支持类RISC编译技术的正交组，包括：寄存器－寄存器算术运算指令、载入/存储存储器－寄存器指令、控制流指令以及多个处理器内部载入立即数指令。

　　Atmel: Diopsis A

T572D740

　　目标应用：复数域、浮点、高精度嵌入式应用，包括专业级音频、免提电话的语音处理、汽车防撞雷达、机械设备的声学诊断和软件超声扫描

　　双处理器Diopsis DSP是一个标准产品，它集成了mAgic内核和一个ARM7、多个外围设备和存储器架构能够将单位时间内存储速度提高2倍。Diopsis的内部双端口数据存储器 （总数80kB）有两组3个2k 40位页，它允许同时进行4个访问（每周期2个读和写），还有2个2k 40位数据缓冲区用于外部存储接口。一个8k 128位单端口程序存储区存储大约可运行24,000个指令周期的mAgic压缩代码。

　　Diopsis执行单周期蝶形FFT运算和复数MULACC，支持运行复数域算法，比如频率空间波数算法、频域算法、时频分析以及快速傅立叶变换。