如何將DSP和MCU兩者完美結(jié)合
發(fā)布時(shí)間:2008/9/1 0:00:00 訪問次數(shù):677
按照傳統(tǒng)方式,嵌入式應(yīng)用中的數(shù)字信號處理器(dsp)相對于主微控制器(mcu)起從屬作用。在這些應(yīng)用中,mcu用作系統(tǒng)控制器,而大量的數(shù)據(jù)處理留給dsp。例如,在音頻或視頻處理應(yīng)用中有可能需要人機(jī)界面管理,或者是整個(gè)系統(tǒng)的控制。
設(shè)計(jì)方案選擇
為完成這些任務(wù),有幾種系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案選擇。
第一種方案將dsp和mcu芯片組合在印制電路板(pcb)上。這種方案成本高并且占用面積大,但是可適當(dāng)?shù)卣{(diào)整每個(gè)芯片的尺寸以最大限度地滿足系統(tǒng)需要。
第二種方案是一種將dsp和mcu組合在單個(gè)封裝內(nèi)的多芯片模塊(mcm)。這種方案的局限性是,設(shè)計(jì)工程師必須按“50/50”的時(shí)間比例分配給控制和dsp功能;例如,一旦dsp超出時(shí)間,mcu將不能完成計(jì)算任務(wù)。像第一種方案選擇一樣,當(dāng)dsp和mcu內(nèi)核獨(dú)立存在時(shí),需要兩套開發(fā)工具。
第三種方案是將dsp功能合并到一個(gè)mcu中。這種方案只適合于直接的信號處理應(yīng)用。mcu的時(shí)鐘頻率和計(jì)算體系結(jié)構(gòu)根本上不太適合大量的數(shù)字處理。有些mcu試圖通過增加一個(gè)乘法和累加器(mac)(dsp的一個(gè)特點(diǎn))來補(bǔ)償上述不足。但是這種方案仍然缺乏高級應(yīng)用所需要的基本的“由下至上 ”的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 。
最近,已經(jīng)出現(xiàn)第四種方案它是將mcu的功能合并到一個(gè)dsp中。這類方案的一個(gè)例子是美國模擬器件公司(anolog device。椋睿悖,簡稱adi)的blackfin? 處理器系列。這些新型處理器具有統(tǒng)一的經(jīng)過優(yōu)化的體系結(jié)構(gòu),不僅適于數(shù)據(jù)計(jì)算,而且也適于有關(guān)的控制任務(wù)。通過平衡執(zhí)行控制任務(wù)與復(fù)雜計(jì)算的要求,這種方案可以根據(jù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)處理的需要,完成100%的控制或者100%的計(jì)算任務(wù)。完成所有這一切任務(wù)不需要在dsp模式和mcu模式之間的模式轉(zhuǎn)換。
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鎖相環(huán)(pll)
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直接存儲(chǔ)器存。ǎ洌恚幔
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靜態(tài)存儲(chǔ)器(sram)
和高速緩存
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只讀存儲(chǔ)器(rom)
32。耄狻。洌幔簦帷。螅颍幔恚悖幔悖瑁澹剑常病。耄鈹(shù)據(jù)
靜態(tài)存儲(chǔ)器(sram)
和高速緩存
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高速暫存
隨機(jī)存儲(chǔ)器(ram)
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external。恚澹恚铮颍。椋睿簦澹颍妫幔悖澹酵獠看鎯(chǔ)器接口
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和通用輸入輸出接口(gpio)
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一類新型的dsp也提供一套risc指令系統(tǒng)集、存儲(chǔ)器管理單元、事件控制器和多種外設(shè)以便在一顆單芯片內(nèi)提供大量計(jì)算和高效系統(tǒng)控制功能。
。洌螅鹋cmcu比較
首先讓我們回顧一下dsp和mcu的典型功能。dsp主要是在一單個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)盡可能完成多個(gè)mac(乘法和累加)操作。為了這一點(diǎn),指令的操作代碼通常是可變的超長的指令字(vliw)。dsp也適于工作在緊密、高效的環(huán)路中。另外,為了達(dá)到性能指標(biāo)通常需要編寫優(yōu)化的匯編代碼。由于dsp的算法程序一般裝在小容量、短等待時(shí)間的內(nèi)置存儲(chǔ)器中,所以代碼密度通常不是大問題。
像dsp主要用于完成計(jì)算一樣,mcu主要用于完成控制功能。同樣地,典型的mcu應(yīng)用包括許多條件操作,在程
按照傳統(tǒng)方式,嵌入式應(yīng)用中的數(shù)字信號處理器(dsp)相對于主微控制器(mcu)起從屬作用。在這些應(yīng)用中,mcu用作系統(tǒng)控制器,而大量的數(shù)據(jù)處理留給dsp。例如,在音頻或視頻處理應(yīng)用中有可能需要人機(jī)界面管理,或者是整個(gè)系統(tǒng)的控制。
設(shè)計(jì)方案選擇
為完成這些任務(wù),有幾種系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案選擇。
第一種方案將dsp和mcu芯片組合在印制電路板(pcb)上。這種方案成本高并且占用面積大,但是可適當(dāng)?shù)卣{(diào)整每個(gè)芯片的尺寸以最大限度地滿足系統(tǒng)需要。
第二種方案是一種將dsp和mcu組合在單個(gè)封裝內(nèi)的多芯片模塊(mcm)。這種方案的局限性是,設(shè)計(jì)工程師必須按“50/50”的時(shí)間比例分配給控制和dsp功能;例如,一旦dsp超出時(shí)間,mcu將不能完成計(jì)算任務(wù)。像第一種方案選擇一樣,當(dāng)dsp和mcu內(nèi)核獨(dú)立存在時(shí),需要兩套開發(fā)工具。
第三種方案是將dsp功能合并到一個(gè)mcu中。這種方案只適合于直接的信號處理應(yīng)用。mcu的時(shí)鐘頻率和計(jì)算體系結(jié)構(gòu)根本上不太適合大量的數(shù)字處理。有些mcu試圖通過增加一個(gè)乘法和累加器(mac)(dsp的一個(gè)特點(diǎn))來補(bǔ)償上述不足。但是這種方案仍然缺乏高級應(yīng)用所需要的基本的“由下至上 ”的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 。
最近,已經(jīng)出現(xiàn)第四種方案它是將mcu的功能合并到一個(gè)dsp中。這類方案的一個(gè)例子是美國模擬器件公司(anolog device。椋睿悖,簡稱adi)的blackfin? 處理器系列。這些新型處理器具有統(tǒng)一的經(jīng)過優(yōu)化的體系結(jié)構(gòu),不僅適于數(shù)據(jù)計(jì)算,而且也適于有關(guān)的控制任務(wù)。通過平衡執(zhí)行控制任務(wù)與復(fù)雜計(jì)算的要求,這種方案可以根據(jù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)處理的需要,完成100%的控制或者100%的計(jì)算任務(wù)。完成所有這一切任務(wù)不需要在dsp模式和mcu模式之間的模式轉(zhuǎn)換。
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像dsp主要用于完成計(jì)算一樣,mcu主要用于完成控制功能。同樣地,典型的mcu應(yīng)用包括許多條件操作,在程
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