DSP與單片機(jī)論文

淺談DSP處理器與普通單片機(jī)的區(qū)別系別：電子與電氣工程系專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)：08971學(xué)號(hào)：0971080 姓名：淺談DSP處理器與普通單片機(jī)的區(qū)別內(nèi)容摘要：在如今社會(huì)高速發(fā)展的時(shí)期。DSP技術(shù)和單片機(jī)在各行各業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛，且DSP在我國市場前景也越來越廣闊。了解和學(xué)習(xí)DSP技術(shù)的知識(shí)也越來越重要。本文簡要介紹了DSP處理器與普通單片機(jī)在體系結(jié)構(gòu)和應(yīng)用背景方面的發(fā)展歷史；然后各個(gè)方面，描述DSP處理器與普通單片機(jī)的共同點(diǎn)與區(qū)別，以及DSP處理器與普通單片機(jī)各自得發(fā)展前景。關(guān)鍵詞:DSP處理器,普通單片機(jī)，區(qū)別，發(fā)展趨勢DSP又稱數(shù)字信號(hào)處理（DigitalSignalProcessing）是一門涉及許多學(xué)科而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學(xué)科。20世紀(jì)60年代以來，隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并得到迅速的發(fā)展。數(shù)字信號(hào)處理是將信號(hào)以數(shù)字方式表示并處理的理論和技術(shù)。數(shù)字信號(hào)處理與模擬信號(hào)處理是信號(hào)處理的子集。數(shù)字信號(hào)處理的目的是對(duì)真實(shí)世界的連續(xù)模擬信號(hào)進(jìn)行測量或?yàn)V波。因此在進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理之前需要將信號(hào)從模擬域轉(zhuǎn)換到數(shù)字域，這通常通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)。而數(shù)字信號(hào)處理的輸出經(jīng)常也要變換到模擬域，這是通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)的。數(shù)字信號(hào)處理的算法需要利用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備如數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）和專用集成電路（ASIC）等。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)及設(shè)備具有靈活、精確、抗干擾強(qiáng)、設(shè)備尺寸小、造價(jià)低、速度快等突出優(yōu)點(diǎn)，這些都是模擬信號(hào)處理技術(shù)與設(shè)備所無法比擬的。單片微型計(jì)算機(jī)簡稱單片機(jī)，是典型的嵌入式微控制器（MicrocontrollerUnit），它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。.單片機(jī)的特點(diǎn)所謂單片機(jī)就是在一塊芯片上集成了CPU、RAM、ROM(EPROM或EEPROM)、時(shí)鐘、定時(shí)/計(jì)數(shù)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，概括起來說，單片機(jī)具有如下特點(diǎn)：具有位處理能力，強(qiáng)調(diào)控制和事務(wù)處理功能。價(jià)格低廉。如低檔單片機(jī)價(jià)格只有人民幣幾元錢。開發(fā)環(huán)境完備，開發(fā)工具齊全，應(yīng)用資料眾多。DSP器件的特點(diǎn)與單片機(jī)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(chǔ)器，內(nèi)置有波特率發(fā)生器和FIFO緩沖器。提供高速、同步串口和標(biāo)準(zhǔn)異步串口。有的片內(nèi)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(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，具有獨(dú)立的程序和數(shù)據(jù)空間，允許同時(shí)存取程序和數(shù)據(jù)。內(nèi)置高速的硬件乘法器，增強(qiáng)的多級(jí)流水線，使DSP器件具有高速的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力。DSP器件比16位單片機(jī)單指令執(zhí)行時(shí)間快8～10倍，完成一次乘加運(yùn)算快16～30倍。DSP器件還提供了高度專業(yè)化的指令集，提高了FFT快速傅里葉變換和濾波器的運(yùn)算速度。此外，DSP器件提供JTAG接口，具有更先進(jìn)的開發(fā)手段，批量生產(chǎn)測試更方便，開發(fā)工具可實(shí)現(xiàn)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(diào)試器。目前國內(nèi)推廣應(yīng)用最為廣泛的DSP器件是美國德州儀器(TI)公司生產(chǎn)的TMS320系列。DSP開發(fā)系統(tǒng)的國產(chǎn)化工作已經(jīng)完成，國產(chǎn)開發(fā)系統(tǒng)的價(jià)格至少比進(jìn)口價(jià)格低一半，有的如TMS320C2XX開發(fā)系統(tǒng)只有進(jìn)口開發(fā)系統(tǒng)價(jià)格的1/5，這大大刺激了DSP器件的應(yīng)用。DSP微處理器一般具有如下主要特點(diǎn)：1、在一個(gè)指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法；2、程序和數(shù)據(jù)空間分開，可以同時(shí)訪問指令和數(shù)據(jù)；3、片內(nèi)具有快速RAM，通常可通過獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時(shí)訪問；4、具有低開銷或無開銷循環(huán)及跳轉(zhuǎn)的硬件支持；5、快速的中斷處理和硬件I/O支持；6、具有在單周期內(nèi)操作的多個(gè)硬件地址產(chǎn)生器；7、可以并行執(zhí)行多個(gè)操作；8、支持流水線操作，使取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行。單片機(jī)的硬件一般具有如下主要特點(diǎn)：1、單片機(jī)集成度高。單片機(jī)包括CPU、4KB容量的ROM（8031無）、128B容量的RAM、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、4個(gè)8位并行口、全雙工串口行口。2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，實(shí)現(xiàn)模塊化;3、單片機(jī)可靠性高，可工作到10^6~10^7小時(shí)無故障;4、處理功能強(qiáng)，速度快。DSP與單片機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)比較對(duì)元件值的容限不敏感，受溫度、環(huán)境等外部因素影響?。蝗菀讓?shí)現(xiàn)集成；VLSI可以分時(shí)復(fù)用，共享處理器；方便調(diào)整處理器的系數(shù)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)濾波；可實(shí)現(xiàn)模擬處理不能實(shí)現(xiàn)的功能：線性相位、多抽樣率處理、級(jí)聯(lián)、易于存儲(chǔ)等；可用于頻率非常低的信號(hào)。但是DSP也存在一些弊端比如說：需要模數(shù)轉(zhuǎn)換；受采樣頻率的限制，處理頻率范圍有限；數(shù)字系統(tǒng)由耗電的有源器件構(gòu)成，沒有無源設(shè)備可靠。但是其優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過缺點(diǎn)。

單片機(jī)控制：優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，成本相對(duì)較低；缺點(diǎn)，用單片機(jī)制作的主控板受制版工藝、布局結(jié)構(gòu)、器件質(zhì)量等因素的影響導(dǎo)致抗干擾能力差，故障率高，不易擴(kuò)展，對(duì)環(huán)境依賴性強(qiáng),開發(fā)周期長。一個(gè)采用單片機(jī)制作的主控板不經(jīng)過很長時(shí)間的實(shí)際驗(yàn)證很難形成一個(gè)真正的產(chǎn)品。DSP器件是一種具有高速運(yùn)算能力的單片機(jī)從應(yīng)用角度看：DSP器件是運(yùn)算密集型的，而單片機(jī)是事務(wù)密集型的，DSP器件可以取代單片機(jī)，單片機(jī)卻不能取代DSP。DSP器件價(jià)格大幅度下滑，直逼單片機(jī)。DSP器件廣泛使用了JTAG硬件仿真，比單片機(jī)更易于硬件調(diào)試。國產(chǎn)化的DSP開發(fā)系統(tǒng)為更多用戶采用DSP器件提供了可能性。DSP取代單片機(jī)的技術(shù)和價(jià)格的市場條件已經(jīng)成熟,大規(guī)模推廣指日可待。DSP器件的典型應(yīng)用隨著DSP性能不斷改善，用DSP器件來作實(shí)時(shí)處理已成為當(dāng)今和未來技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新熱點(diǎn)。TI公司最新推出的TMS320C2XX系列具有良好的性能價(jià)格比，基本可以取代16位單片機(jī)。其中TMS320C203單片價(jià)格不到人民幣100元，芯片內(nèi)置544字的高速SRAM。外部可尋址64K字程序/數(shù)據(jù)及I/O，指令周期在25ns～50ns之間，實(shí)時(shí)性處理比16位單片機(jī)快2倍以上，可取代一般的單片機(jī)。TMS320F206除了具有TMS320C203的功能外，內(nèi)置32K字零等待快閃存儲(chǔ)器，可滿足單片設(shè)計(jì)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(nèi)置8K/16K字快閃存儲(chǔ)器，增加了兩路10位A/D，每路采樣頻率可達(dá)166kHz，提供9路獨(dú)立的PWM輸出，內(nèi)置SCI和SPI接口，內(nèi)置CAN總線接口。這些大大增強(qiáng)了TMS320X240的處理能力，在電機(jī)控制領(lǐng)域顯示了強(qiáng)大的生命力。它是一個(gè)典型的TMS320F240的用戶系統(tǒng)，它實(shí)現(xiàn)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(kuò)展的輸入、輸出及雙向I/O口/JTAG接口結(jié)論DSP技術(shù)的不斷完善，各種DSP器件的不斷推出，將為實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用創(chuàng)造前所未有的廣闊空間。單片機(jī)用戶在硬件和軟件方面的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)可使他們很容易從單片機(jī)升級(jí)到DSP。目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個(gè)范疇：1.在智能儀器儀表上的應(yīng)用2.在工業(yè)控制中的應(yīng)用3.在家用電器中的應(yīng)用4.在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用5.單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用6.在各種大型電器中的模塊化應(yīng)用7.單片機(jī)在汽車設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用單片機(jī)在汽車電子中的應(yīng)用非常廣泛。從單片機(jī)的發(fā)展歷程看，未來單片機(jī)技術(shù)將向多功能、高性能、高速度、低電壓、低功耗、外圍電路內(nèi)裝化及片內(nèi)儲(chǔ)存器容量增加的方向發(fā)展。通過對(duì)DSP和單片機(jī)的比較不難發(fā)現(xiàn)雖然DSP在價(jià)格上處于劣勢。但是單片機(jī)在控制方面和DSP差距也是十分明顯的，在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的今天單片機(jī)在一些復(fù)雜控制中已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上時(shí)代的“潮流”。對(duì)于一些高精尖的設(shè)備上DSP必將占有一定的地位。整體來看，DSP應(yīng)用在通訊領(lǐng)域、數(shù)字影音的產(chǎn)品將越來越普及