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DSP芯片介绍及其选型

来源:单片机及嵌入式系统应用?? 2006年11月07日 ?? 收藏0

MOPS(Millions of Operations Per Second),每秒执行百万操作。这个指标的问题是什么是一次操作,通常操作包括CPU操作外,还包括地址计算、DMA访问数据传输、I/O操作等。一般说MOPS越高意味着乘积-累加和运算速度越快。MOPS可以对DSP芯片的性能进行综合描述。

MFLOPS(Million Floating Point Operations Per Second),百万次浮点操作/秒,这是衡量浮点DSP芯片的重要指标。例如TMS320C31在主频为40MHz时,处理能力为40MFLOPS,TMS320C6701在指令周期为6ns时,单精度运算可达1GFLOPS。浮点操作包括浮点乘法、加法、减法、存储等操作。应注意的是,厂家提供的该指标一般是指峰值指标,因此,系统设计时应注意留有一定的裕量。

MBPS(Million Bit Per Second),它是对总线和I/O口数据吞吐率的度量,也就是某个总线或I/O的带宽。例如对TMS320C6XXX、200MHz时钟、32bit总线时,总线数据吞吐率则为800Mbyte/s或6400MBPS。
ACS(Multip

ly-Accumulates Per Second),例如TMS320C6XXX乘加速度达300MMACS~600MMACS。

指令周期,即执行一条指令所需的时间,通常以ns(纳秒)为单位,如TMS320LC549-80在主频为80MHz是的指令周期为12.5ns。

MAC时间,执行一次乘法和加法运算所花费的时间:大多数DSP芯片可以在一个指令周期内完成一次MAC运算。

FFT/FIR执行时间,运行一个N点FFT或N点FIR程序的运算时间。由于FFT运算/FIR运算是数字信号处理的一个典型算法,因此,该指标可以作为衡量芯片性能的综合指标。

表1是基于上述某些参数对一些DSP芯片所作的比较。

??? DSP芯片比较
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(2)运算精度: 一般情况下,浮点DSP芯片的运算精度要高于定点DSP芯片的运算精度,但是功耗和价格也随之上升。一般定点DSP芯片的字长为16位、24位或者32位,浮点芯片的字长为32位。累加器一般都为32位或40位。 定点DSP的特点是主频高、速度快、成本低、功耗小,主要用于计算复杂度不高的控制、通信、语音/图像、消费电子产品等领域。通常可以用定点器件解决的问题,尽量用定点器件,因为它经济、速度快、成本低,功耗小。但是在编程时要关注信号的动态范围,在代码中增加限制信号动态范围的定标运算,虽然我们可以通过改进算法来提高运算精度,但是这样做会相应增加程序的复杂度和运算量。浮点DSP的速度一般比定点DSP处理速度低,其成本和功耗都比定点DSP高,但是由于其采用了浮点数据格式,因而处理精度,动态范围都远高于定点DSP,适合于运算复杂度高,精度要求高的应用场合;即使是一般的应用,在对浮点DSP进行编程时,不必考虑数据溢出和精度不够的问题,因而编程要比定点DSP方便、容易。因此说,运算精度要求是一个折衷的问题,需要根据经验等来确定一个最佳的结合点。

(3)字长的选择:一般浮点DSP芯片都用32位的数据字,大多数定点DSP芯片是16位数据字。而Motorola公司定点芯片用24位数据字,以便在定点和浮点精度之间取得折衷。字长大小是影响成本的重要因素,它影响芯片的大小、引脚数以及存储器的大小,设计时在满足性能指标的条件下,尽可能选用最小的数据字。

(4)存储器等片内硬件资源安排:包括存储器的大小,片内存储器的数量,总线寻址空间等。片内存储器的大小决定了芯片运行速度和成本,例如TI公司同一系列的DSP芯片,不同种类芯片存储器的配置等硬件资源各不相同。通过对算法程序和应用目标的仔细分析可以大体判定对DSP芯片片内资源的要求。几个重要的考虑因素是片内RAM和ROM的数量、可否外扩存储器、总线接口/中断/串行口等是否够用、是否具有A/D转换等。

(5)开发调试工具:完善、方便的的开发工具和相关支持软件是开发大型、复杂DSP系统的必备条件,对缩短产品的开发周期有很重要的作用。开发工具包括软件和硬件两部分。软件开发工具主要包括:C编译器、汇编器、链接器、程序库、软件仿真器等,在确定DSP算法后,编写的程序代码通过软件仿真器进行仿真运行,来确定必要的性能指标。硬件开发工具包括在线硬件仿真器和系统开发板。在线硬件仿真器通常是JTAG周边扫描接口板,可以对设计的硬件进行在线调试;在硬件系统完成之前,不同功能的开发板上实时运行设计的DSP软件,可以提高开发效率。甚至在有的数量小的产品中,直接将开发板当作最终产品。


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DSP? 芯片? 选型?

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