DSP处理器的软硬件开发概述

1、DSP处理器DSP软件向桌面和嵌入式系统挑战单个数字信号处理（DSP芯片曾经作为协处理器来实现滤波 器算法。现在DSP技术的进展已实现了多个复杂算法的并行。然 而,这种功能的扩展也产生了新的问题，开发人员发觉，在DSP处理能力方面，当MIP和存储器的问题得到解决时，他们又面临 着新的课题，即如何来治理设计复杂的软件。如何合理地安排数据流程，使之在DSP的各执行单元间无冲突地 顺利执行，仍是DSP开发人员面临的一个特不重要的问题。由于 设计的复杂性，将算法映射到DSP具体目标硬件上时，尚不能采 纳高层次编程语言，必须使用汇编语言，并对器件的并行执行机 制有十分清晰的了解。而这种局限于汇编语言的编

2、程设计,正是 提高软件开发效率的瓶颈。90年代早期，嵌入式系统和桌面应用的开发人员曾面临相似的问题。当时为提高设计效率而采纳的方法现在仍可借鉴使用。一个短期的解决方案是由编程人员自己解决这一问题。然而，编程人员相对短缺，而且DSP领域编程人员更为紧缺。在DSP开发时，能够考虑采纳非DSP专业的编程人员，但这些人员一般倾向于使用桌面和嵌入式应用的开发工具。而DSP开发领域还没有类似的工具，这就阻碍了DSP应用的进一步推广。开发相似，实质不同即使采纳了上述的开发工具，DSP还具有不同于RISC和CISC的独特特征。DSP处理能力不仅靠越来越快的时钟速率来实现， 而且还依靠于并行处理结构的进一步采纳

3、 。早期的DSP仅含有单个多路器和累加器，由哈佛结构以及一些操纵寄存器环路组成。而目前的DSP处理器通常采纳多个执行单元，每个执行单元都由算数逻辑运算单元（ALU，个多路器和累加器组成，而且这些 执行单元能够并行执行3 / 36美国I.C.Com公司在与西门子半导体公司的合作中，开发出了Carmel DSP它通过一个特不类似C的汇编语言来解决DSP开发面临的上述瓶颈问题。I. C.Com公司VLSI设计副总裁Amnon Rom讲：“我们的目 的是使我们的汇编语言Carmel尽可能地接近C语言。对DSP开 发来讲，减少开发过程中从浮点算法转换到固定点算法，然后再 到汇编语言程序所需的时刻特不重要

4、 。通过将汇编语言与之一一 对应，从而减去了从C语言到汇编语言的开发步骤。”友好易用的硬件系统美国ZSP公司采纳易于编译的硬件系统来解决DSP开发中面临的这一问题。其硬件系统包含一个正交指令集，一个透明状态 机和一个流水线操纵单元。其中流水线操纵单元是该结构的关 键，它代替编程人员对DSP中的并行执行单元进行作业安排操 纵。通过分配指令到硬件、解决数据和资源间的依存问题，从而 将指令分组分配到DSP的各个并行执行单元。如此减去了编程人 员和编译器安排分配并行任务的负担。ZSP公司提供一套完整的软件开发工具，让编程人员治理复杂的DSP编程任务。能够通过命令行直接调用这一工具，或者通 过使用Pre

5、mia的Codewright编辑器。Codewright是一个开发工作平台，通过它可启动其他应用程序。ZSP确实是采纳该平台来治理其Gnu编译器、汇编器、链接器、仿真器以及 调试工具。Codewright开发环境进一步扩展，包括了设计项目目录治 理功能，对项目可执行程序的生成进行参数调整。 针对差不多的DSP软件开发，ZSP公司提供了一个完整的解决方案。美国TI公司认为DSP以后的进展在于软件，并差不多开始 着手两项开发。首先，它将Code Composer IDE的功能与DSP/BIOS和RTDX驱动程序进行集成，组成综合开发环境Code Composer Studio。这是TI将其收购的G

6、oDSP公司Code Composer DSP调试工具与Spectron的低档DSF操作系 统进行统一集成的结果。其次，它建立了DSP软件模块的标准接口，以便更好地重新利用现有的实现了的DSP算法。TI公司认为，通过将一个汇编语言优化器集成到其5 / 36Code Composer开发环境，从而减少了对汇编语言的需要。据 称该工具产生的编码的效率可达到手工调试的汇编语言的80%。对DSP开发，每个MIP和存储器字特不宝贵，对这一资源的任何白费都会阻碍项目的进展，使之难以完成。但为了提高软件开发效率，也必须牺牲一些MIP和存储器为了更好地开发对DSP开发，每个MIP和存储器字（Word）特不宝贵

7、，对这一资源的任何白费都会阻碍项目的进展，使之难以完成。但为了提高软件开发效率，也必须牺牲一些MIP和存储器。这些MIP和存储器资源是用在DSP内访问程序和数据转换方面，访问程序将DSP算法的内部表达方式转换成共用的方式，以便进行通信。TI公司提出的软件标准包含两个方面，一是处理目标硬件 与主机的接口，另一方面处理内部的API（应用程序接口）集，以提供DSP软件模块间的通信。在主机一侧，是ActiveX程序集，用来处理与目标硬件间的通信，并模拟目标器件的行为。那个地点主机接口包括以下四个主组：项目服务器，编辑服务器，图象服务器和 调试服务器。其中调试服务器用来建立和维持与目标硬件间的通信。在目

8、标硬件一侧， 链接依靠于RTDX和DSP BIOS。Blue Wave Systems的产品经理Nick Keeling对Code Composer Studio表示专门大的兴趣，他讲，通过这一产品，能够看到DSP软件开发步入成熟。这一进程是TI与其第三方DSP板级开发商共同合作的结果，从Code Composer Studio开发的初期，第三方板级开发商就积 极地参与了进来。而这一参与使第三方厂商有能力对7 / 36Code Composer Studio的功能开展进一步开发。Blue Wave Systems公司正对Code Composer Studio进行改进，使它能自动识不与之相连的

9、任何电路板，包括读取电 路板上的配置信息，以及识不安装在电路板上的驱动程序类型。 该公司可提供这种电路板和改进后的具备自动识不功能的Code Composer Studio开发环境。Analog Devices公司的VisualDSP工具集与TI公司的Code Composer类似，但不包括主机与目标硬件的链接。该工 具支持其全部SHARC DSP系列产品。VisualDSP是集成了IDE和调试器的一个项目治理工具。原码调试工作可在一个C语言和汇编语言的混合环境中完成。同 时调试工作可通过一个硬件仿真器在主机上进行 ，也可直接在目 标硬件上实现。目标器件接口数据流可通过中断的随机组合来仿真 。

10、并可在使开发人员能更好地处理堆栈资源的下溢和上溢。DSP数字化时代的骄子在立即告不20世纪、步入21世纪的世纪之交的时刻，让我 们首先回忆一下国际上电子工业最近30年来进展的历程：70年 代的电子工业以消费电子为主，代表性的产品是录像机、摄像 机、彩电，要紧的生产厂商是日本的Sony、JVC荷兰的Philips等家电厂商，依靠的是大规模生产和优秀的质量。80年代是计 算机时代，代表性的产品是PC机、硬盘驱动器、打印机，要紧 生产厂商是美国的In tel、IBM、Microsoft、Compaq等公司。90年代起是信息时代，代表性的产品是个人通信网、网络接入设备、数字化消费类电子产品，要紧生产厂

11、商目前尚难确定，处于 战国七雄争霸时代，要紧获胜的战略之一是以DSP为核心的技术 及其创新产品。DSP能够代表数字信号处理技术，也能够代表数字信号处理 器，事实上两者是不可分割的，前者是理论上的技术，要通过后指定的地址范围内和地址范围外设置观测点进行检查这种功能9 / 36者变成实际产品 。两者结合起来就成为解决某一实际问题和实现 某一方案的手段数字信号处理解决方案（DSPS）。DSPS正在改变我们生活方式的各个方面，例如人们之间的 联系方式正由电话转向个人通信方式 。人类从电话发明到5千万 电话用户数花了70年时刻，模拟蜂窝电话达到5千万用户花了14年，而数字蜂窝电话（GSM是其中之一）只花

12、了5年就达到相 同的用户数。再如我们的娱乐方式，VCD DVD正替代VHS录像机，数字 电视机开始替代模拟的NTSC或PAL制电视机。家庭影院要紧由 数字化A/V设备组成，DSF不仅给你围绕声，还为你虚拟各种现 场效果。DSP日益进入人们的生活，因此DSP芯片的年增长率超过50%在最近几年整个半导体产量下降的情况下，唯有DSP芯片保持高速增长的势头。DSP的进展面临的挑战是CPUS度的急速增快和价格的持续下降，使DSP制造商面临两种选择，一种是加快DSP的进展，另一种是退出竞争。看来要紧的DSP制造商都选择了第一种路线， 尤其是占全球DSPS售份额45%勺美国TI公司在对公司的产品 进行结构性

13、调整的基础上，以多元化投资转到单一化投资，确立 以DSPS为要紧进展的产品，即集所有技术、所有产品于DSPTI公司在原来已被人们熟知的TMS320C1、X TMS320C2、5TMS320C3X/4X、TMS320C5X、TMS320C8X勺基础上进展了三种新的DSP系列，它们是：TMS320C200、0 TMS320C500、0TMS320C600系列，成为当前和以后相当长时期内TI DSP的主流产品 ，前面提到的那些老型号产品均将被这三种新系列产品替 代。从今年开始，C1XC25 C5X C8X的价格每年都会上 调，今年提升了10%而C2OO0C5000和C6000三种新系 列芯片的价格会

14、逐年作较大幅度的下调 ，因此不管从价格依旧技 术支持或是从产品开发的连续性动身 ，建议大伙儿尽量采纳新的DSP系列，在进行教学、培训时也应介绍这三种新的系列。11 / 36三种新型TMS320 DSP系列的特点1. TMS320C200作操纵用的最佳DSR能够替代老的C1X和C2X现在有趋势集中在以下两个方向上：(1) C20X 16位定点DSP速度为20MIPS要紧用途是电话、数字相机、售货机等，其中：F206带有闪速存储器， 售价从517美元。(2) C24X 16位定点DSP速度为20MIPS用作数字马 达操纵、工业自动化、电力转换系统、空调等 售价从418美 元。2.TMS320C5000低功耗高性能DSP 16位定点，速度40200MIPS要紧用途是有线和无线通信、IP、便携式信息系统、寻呼机、助听器等。价格575美元。图1是C5000系列的进展图。目前C5000系列中又有三种新成员，一种是C5402,这是廉价型的DSP目标 价格是每片5美元 （50K批量） ， 速度保持100MIPS片内存储空 间稍小一些，RAM为16K、ROM为4K。要紧应用对象是无线Modem新一代PDA网络 电话和其它电话系统以及消费类电子产品。第二种是C5420,它拥有两个DSP核，速度达到200MIPS,200K片内RAM功耗0.32