ti公司三大DSP芯片的区别.doc

TI公司三大系列DSP内部结构之比较 班级：SJ1126 姓名：刘帅民 学号：201120195005 摘要：文章首先介绍了DSP的一些基本知识，引出制造DSP的主要厂商，然后，就TI公司的三大主流DSP芯片:TMSC2000、TMSC5000、TMSC6000的内部结构做了一些简单的比较。关键词：TI;DSP;TMSC2000;TMSC5000;TMSC6000;Abstract:First article introduces some basic knowledges of DSP, resulting in the main companies that making DSP,then, to the three dominant DSP chips: TMSC2000, TMSC5000,TMSC6000s inner structure of the TI company make some simple compare.Keyword:TI;DSP;TMSC2000;TMSC5000;TMSC6000;一 引言 DSP有两种解释：一种是数字信号处理器(Digital Signal Processor)，也称数字信号芯片；另一种是数字信号处理技术(Digital Signal Processing)。我们所说的DSP所指的就是前者。DSP是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主机应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特点：（1） 在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法；（2） 程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据；（3） 片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；（4） 具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；（5） 快速的中断处理和硬件I/O支持；（6） 具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；（7） 可以并行执行多个操作；（8） 支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行； DSP芯片的基本结构图如图一所示。DSP Core：CALU乘法器、寄存器数据地址发生器数据存储器片内外设:ADCWD/RTISCISPICAN*McBSP*程序存储器数据总线外设总线程序总线基本模块：时钟外部扩展JTAG系统接口等 图一 DSP芯片的基本结构 目前，世界上生产DSP的厂商多如牛毛，但是真正具有实力的就要数TI公司了。美国德州仪器（Texas Instruments，TI）是世界上最知名的DSP芯片生产厂商，其产品应用也最广泛，TI公司生产的TMS320系列DSP芯片广泛应用于各个领域。TI公司在1982年成功推出了其第一代DSP芯片TMS32010，这是DSP应用历史上的一个里程碑，从此，DSP芯片开始得到真正的广泛应用。由于TMS320系列DSP芯片具有价格低廉、简单易用、功能强大等特点，所以逐渐成为目前最有影响、最为成功的DSP系列处理器。目前，TI公司在市场上主要有三大系列产品：面向数字控制、运动控制的TMS320C200系列，主要包括TMS320C24x/F24x、TMS320LC240x/LF240x、TMS320C24xA/LF240xA、TMS320C28xx等。面向低功耗、手持设备、无线终端应用的TMS320C5000系列，主要包括TMS320C54x、TMS320C54xx、TMS320C55x等。面向高性能、多功能、复杂应用领域的TMS320C6000系列，主要包括TMS320C62xx、TMS320C64xx、TMS320C67xx等。下面，我们将对这三大系列DSP的内部结构进行一次简单的比较。二 三大系列DSP内部结构的比较1 TMSC2000系列 C2000系列DSP是TI公司TMS320 DSP的3大系列之一，其基本结构图如图二所示。 图二 C2000系列DSP芯片的基本结构 其包括16位C24xx和32位C28xx定点DSP。是基于320C2XLP核，4级流水线结构，采用改进的哈佛结构，工作在40MHz，具有JTAG仿真模块。 C2XLP有一个中心的算术逻辑单元（CALU）及 32位的累加器（ACC）。ACC也是CALU的一个输入。ACC的其他输入包括16316B的乘法器通过定标移位器，以及输入数据定标移位器。软件可以通过进位位旋转ACC的内容来实施位操作和测试。 为了实现小数的算术和验证小数的乘积，C2XLP的乘积寄存器的输出通过乘积移位器，以抑制运算中产生的多出来的为。该乘积定标移位器允许做128个乘积累加而不会产生溢出。基本的乘积累加（MAC）周期包括将一个数据存储器的值乘以一个程序存储器的值，并将结果加给累加器。当C2000循环执行MAC时程序计数器自动增量，并将程序总线释放给第二个操作数，从而达到单周期执行MAC。C2XLP可以访问64000个16b的I/O口。C2000的外围设备，诸如串口、软件等待状态发生器等都映射为数据或I/O空间。用户程序必须使用其他的I/O地址来访问映射在I/O空间的片外围设备。C2000系列中的多数芯片可以产生07个等待状态。它既具有一般DSP芯片的高速运算和信号处理能力，又与MCU一样，在片内集成了丰富的外设，因而，特别适用于高性能数字控制系统。 TI的所有DSP中，也只有C2000有FLASH。作为控制器，C2000系列除了具有一个DSP核以外，还有大量的外设资源，如A/D、定时器、各种串口（同步或异步）、WATCHDOG、CAN总线、PWM发生器、数字I/O等。特别是C2000的异步串口可以与PC的UART相连，也是TI的所有DSP中唯一具有异步串口的系列。 2 TMSC5000系列C5000系列DSP是TI公司TMS320 DSP的三大系列之一，其基本结构图如图三所示。 图三 C5000系列DSP的基本结构 其包括16位C54x和C55x定点DSP，主要用于有限和无线通信、IP、便携式信息系统及助听器等。该系列高性能、多种片内外设选择、小封装、省电。适用：无线电通信、因特网。电源可降至0.9V 及速度可达600非常适用于：数字音乐唱机、3G电话、数字相机。C54x系列中有两种常用的、有代表性的芯片。第一种是C5402，它是一款廉价的DSP，速度为100MIPS(Million Instruction Per Second，即百万条指令/秒，简称MIPS,是定点DSP 表征速度的一个常用指标），片内存储空间稍小一点，RAM为16K字。C5402的主要应用对象是Modem、新一代PDA、网络电话和其他消费类产品。第二种是C5416,它是TI公司0.15um器件中的第一款，速度为160MIPS，有3个多通道缓冲串行口（McBSP），能直接与TI公司或EI线路连接，不需要外部逻辑电路，有128K字片内RAM。C5416的主要应用对象是VOIP、通信服务器和PBX（专用小交换机）等。继C54x之后，TI公司发布了另外一种与C54x代码兼容的C55x系列芯片，TMSC5509是C55x系列的代表。C5509提供了一个完备的系统解决方案，片内具有96K字节访问SRAM、32K字节访问SRAM及6通道DMA(直接存储器访问)。在TI公司DSP芯片中第一个提供USB（Universal Serial Bus）接口，并具有众多的外设。C5509吸收了C6000中的成熟技术，如支持外部存储器SDRAM、SBARSM和异步存储器的增强型存储器接口及增强型16位主机接口等。3 TMSC6000系列C6000系列DSP是TI公司1997年2月推向市场的高性能DSP，是TI公司的三大系列DSP中的高端产品，其基本结构图如图四所示。 图四 C6000系列DSP的基本结构 C6000系列DSP综合了目前DSP的所有优点，具有最佳的性价比和最低的功耗。C6000系列中又分为C62xx、C67xx和C64xx 3个子系列。C62xx 16位定点DSP：速度为12002000MIPS,适用于无线基站、ADSL、MODEM池（pooled Modem）、网络系统及数字音频广播设备等场合，价格21224美元。工作频率：150-300MHz；运行速度：1200-2400MIPS；内部2个乘法器，6个算术逻辑单元，超长指令字（VLIW）结构，大容量的片内存储器和大范围的寻址能力，4个DMA接口，2个多通道缓存串口，2个32位片内外设。C67xx 32为浮点DSP：速度为1000MFLOPS，适用于基站数据波束形成、图像处理、语音识别及3D图形等，价格为109223美元。工作频率：400-600MHz，运行速度：3200-4800MIPS具有特殊功能的指令集。C64xx为定点DSP：是TI公司2000年3月发布的，其性能大为提高，再次刷新了业界单片DSP的处理速度。现在，C64xx系列的芯片工作频率高达1000MHz，计算速度已超过50亿次指令/秒，而功耗仅为现有器件的1/3。C64xx 系列芯片可通过一条单独接入家庭的宽带线路传输大量的个性化