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如何将DSP和MCU两者完美结合

David Katz 和Richard Gentile?? 美国模拟器件公司?? 2005年08月02日 ?? 收藏0

集由16 bit,32 bit和64 bit操作码组成,但是由于最常用的指令采用16 bit编码,所以编译代码密度大小与那些流行的MCU相同。另外,它包括一个存储器保护功能以及指令高速缓存和数据高速缓存,作为整个存储器管理单元(MMU)的一部分。此外,容易提供一套完整的C/C++开发工具,提供可选汇编语言或者全部汇编语言适合算法优化的编程。


  支持RTOS
  系统控制的一个重要方面是任务管理。实时操作系统(RTOS)逐渐地用于控制复杂系统中多种正在进行的和同时发生的任务。通过提供对任务调度与管理的支持,RTOS简化了编程模式,这通常是由MCU控制的,由于普通的DSP不具备支持RTOS需要的所有功能以便有效地控制。
  然而,统一的DSP和MCU促进了RTOS几个重要功能的发展。第一个是限制访问功能以保护或者保留存储单元。第二个是配备单独的堆栈和帧指针以减少操作系统(OS)请求以及中断和异常处理所需的等待时间。第三个是具备单独的用户操作模式和管理员操作模式。过去,DSP按照等效于管理员操作模式工作,从而允许在任何时间完全访问所有的系统资源。然而MCU提供类似的在用户操作模式,它允许在

OS的顶层运行应用软件。现在,在一个统一的体系结构下提供两种操作模式,因为增强的DSP系统能够限制用户应用软件仅通过OS访问系统资源。


  外围设备
  MCU的一个优点是包含使用灵活和种类齐全的外围设备。作为通用的嵌入式控制器,它们通常具备可编程输入输出(I/O)标志、定时器、串行接口和日益增加越来越复杂的标准接口。MCU外围设备的主要作用是嵌入式控制,而不是大量计算。例如,一个实时时钟信号可以唤醒一只温度传感器用以采集环境温度并且将一个延迟的信息通过I/O引脚反馈到MCU。然后,一个定时器的脉冲宽度调制(PWM)输出相应地能够增加或者减小风扇电机的转速。
  像MCU一样,统一的DSP和MCU具备一套系统控制外围设备(例如,实时时钟、多功能定时器、监视定时器、双向标志位引脚)。然而,它还包括一些高速接口(例如,PCI、异步或者同步存储器控制器、USB、并行视频接口)以便通过这些接口,与许多DMA通道配合快速搬移数据,从而有助于有效利用高速DSP内核的信号处理能力。


  电源管理
  功耗控制一直是嵌入式控制器的一项功能。但是,当系统要求DSP具有优良的性能时,对其电源的选择就不太理想。如果将独立的MCU和DSP芯片应用于电源敏感的场合,通常必须为每个芯片提供一个单独的开关稳压器,因为这两个器件的内核电压经常不一致。这会导致降低电源变换效率和增加设计器件的引脚数目,最终增加布线的复杂程度和解决方案的成本。此外,当MCU和DSP的内核集成到一个芯片上时,电源解决方案本质上不是最佳的,因为它必须满足2个完全独立并具有不同负载特性处理器的需求。
  将这种情况与统一的DSP和MCU相比较,它包含一个集成动态电源管理(DPM)控制器。由于它是只有一个处理器的体系结构,所以该控制器能够完全适合给定应用的需求。它提供几种固有的电源模式以支持多种系统性能等级。另外,对于未使用的时钟和L2存储器可选择性地禁止。该PLL的频率可在一个宽范围(通常1倍~31倍)进行调节,以满足在DSP和MCU内部多层次的处理需求。最后能够调节电压(外部或者通过一个集成的开关控制器)以提供指数式的节省功耗。
  由于系统成本、开发容易、器件采购和升级能力的原因,设计工程师正趋向采用一种单芯片解决方案用于嵌入式信号处理解决方案。这种单芯片解决方案必须能够同样好地完成DSP和MCU的功能,所以有必要提出一种统一的处理器体系结构。面对MCU的挑战,比较简单的解决方案是将MCU的功能合并到一个高性能的DSP内核,而不是与此相反。当今一个统一的DSP和MCU平台(由Blackfin? DSP系列产品说明)已经投放市场,它将在MCU和DSP目前应用领域提供许多应用。


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DSP? MCU? 人机界面?

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