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在過去的幾十年里，單片機的廣泛應用實現了簡單的智能控制功能。隨著信息化的進程和計算機科學與技術、信號處理理論與方法等的迅速發展，需要處理的數據量越來越大，對實時性和精度的要求越來越高，低檔單片機已不再能滿足要求。近年來，各種集成化的單片DSP的性能得到很大改善，軟件和開發工具也越來越多，越來越好；價格卻大幅度下滑，從而使得DSP器件及技術更容易使用，價格也能夠為廣大用戶接受；越來越多的單片機用戶開始選用DSP器件來提高產品性能，DSP器件取代高檔單片機的時機已經成熟。 本文將從性能、價格等方面對單片機和DSP器件進行比較，在此基礎上，以TI的TMS320C2XX系列DSP器件為例，探討DSP器件取代單片機的可行性。 DSP器件與單片機的比較 1.單片機的特點 所謂單片機就是在一塊芯片上集成了CPU、RAM、ROM(EPROM或EEPROM)、時鐘、定時/計數器、多種功能的串行和并行I/O口。如Intel公司的8031系列等。除了以上基本功能外，有的還集成有A/D、D/A，如Intel公司的8098系列。概括起來說，單片機具有如下特點： ＊具有位處理能力，強調控制和事務處理功能。 ＊價格低廉。如低檔單片機價格只有人民幣幾元錢。 ＊開發環境完備，開發工具齊全，應用資料眾多。 ＊后備人才充足。國內大多數高校都開設了單片機課程和單片機實驗。 2.DSP器件的特點 與單片機相比，DSP器件具有較高的集成度。DSP具有更快的CPU，更大容量的存儲器，內置有波特率發生器和FIFO緩沖器。提供高速、同步串口和標準異步串口。有的片內集成了A/D和采樣/保持電路，可提供PWM輸出。DSP器件采用改進的哈佛結構，具有獨立的程序和數據空間，允許同時存取程序和數據。內置高速的硬件乘法器，增強的多級流水線，使DSP器件具有高速的數據運算能力。DSP器件比16位單片機單指令執行時間快8～10倍，完成一次乘加運算快16～30倍。DSP器件還提供了高度專業化的指令集，提高了FFT快速傅里葉變換和濾波器的運算速度。此外，DSP器件提供JTAG接口，具有更先進的開發手段，批量生產測試更方便，開發工具可實現全空間透明仿真，不占用用戶任何資源。軟件配有匯編/鏈接C編譯器、C源碼調試器。 目前國內推廣應用最為廣泛的DSP器件是美國德州儀器(TI)公司生產的TMS320系列。DSP開發系統的國產化工作已經完成，國產開發系統的價格至少比進口價格低一半，有的如TMS320C2XX開發系統只有進口開發系統價格的1/5，這大大刺激了DSP器件的應用。目前，已有不少高校計劃建立DSP實驗室，TI公司和北京聞亭公司都已制訂了高校支持計劃，將帶動國內DSP器件的應用和推廣。 3.DSP器件大規模推廣指日可待 通過上述比較，我們可得出結論：DSP器件是一種具有高速運算能力的單片機。 從應用角度看：DSP器件是運算密集型的，而單片機是事務密集型的，DSP器件可以取代單片機，單片機卻不能取代DSP。DSP器件價格大幅度下滑，直逼單片機。DSP器件廣泛使用了JTAG硬件仿真，比單片機更易于硬件調試。國產化的DSP開發系統為更多用戶采用DSP器件提供了可能性。DSP取代單片機的技術和價格的市場條件已經成熟,大規模推廣指日可待。 DSP器件的典型應用 隨著DSP性能不斷改善，用DSP器件來作實時處理已成為當今和未來技術發展的一個新熱點。 TI公司最新推出的TMS320C2XX系列具有良好的性能價格比，基本可以取代16位單片機。其中TMS320C203單片價格不到人民幣100元，芯片內置544字的高速SRAM。外部可尋址64K字程序/數據及I/O，指令周期在25ns～50ns之間，實時性處理比16位單片機快2倍以上，可取代一般的單片機。TMS320F206除了具有TMS320C203的功能外，內置32K字零等待快閃存儲器，可滿足單片設計的要求，能最大限度減少用戶板的體積。TMS320F240的指令、DSP核與TMS320C203、F206完全兼容，內置8K/16K字快閃存儲器，增加了兩路10位A/D，每路采樣頻率可達166kHz，提供9路獨立的PWM輸出，內置SCI和SPI接口，內置CAN總線接口。這些大大增強了TMS320X240的處理能力，在電機控制領域顯示了強大的生命力。它是一個典型的TMS320F240的用戶系統，它實現如下功能： ＊3相PWM輸出/3相電流測量/按鍵控制 ＊液晶顯示/RS232通信 ＊A/D、D/A接口 ＊62K字零等待SRAM ＊擴展的輸入、輸出及雙向I/O口/JTAG接口 結論 DSP技術的不斷完善，各種DSP器件的不斷推出，將為實時數字信號處理的應用創造前所未有的廣闊空間。單片機用戶在硬件和軟件方面的設計經驗可使他們很容易從單片機升級到DSP。 |
