[转] 整合MCU和DSP优势的DSC推动绿色革命

chiusir

数字信号控制器(DSC)是一种集微控制器(MCU)和数字信号处理器(DSP)专长于一身的新型处理器。与MCU一样，DSC具有快速中断响应、提供面向控制的外设(如脉宽调制器和看门狗定时器)、用C编程等特性。DSC还集成了诸如单周期乘累加(MAC)单元、桶式移位器(barrelshifter)和大的累加器等功能。
DSC适合多种应用，但主要领域还是马达控制、电源转换和传感器处理。在这些应用中使用DSC的主要动机是降低功耗。采用DSC来降低功耗的最显著成果来自将变速马达转为恒速马达。变速驱动(需DSC提供的DSP马力来实现)的能耗大约只相当恒速驱动的一半。
节能潜力巨大
由于恒速驱动的应用广泛，因此，变速驱动具有广阔的节能应用前景。举例来说，据知名的电力和自动化厂商ABB集团预计，目前工业电能的2/3用于驱动电机，且几乎所有这些电机采用的都是恒速驱动。
DSC还可用于以更高效的电子系统替代机械系统。例如，汽车内有许多机械制动系统，包括动力转向、燃油泵和水泵等。这些机械系统可以采用配备电机的系统来替代。这样一来，将可同时起到减少能源消耗和废气排放的作用，而汽车厂商对这两方面的重视程度越来越高。
电源转换是节能的另一个重要源头。例如，基于周全考虑，数据中心内的每台服务器通常要求配备两个电源，而且电源必须进行适当调节，使其能够峰值功率要求。这意味着正常负载下，每个电源只发挥出了远低于50%的潜能。在低负载条件下，采用模拟方式控制的电源效率并不高。与此形成对比的是，数字控制电源可通过实施诸如相位脱落等“智能”策略来保持较高效率。
DSC应用前景继续看好
DSC的应用在最近几年取得了长足进展，许多人预计这种增长态势会继续下去。“在类似马达控制等应用的控制环中采用可编程DSC，相当于为系统设计师开启了一片新天地，”独立分析公司BDTI的总裁JeffBier表示。
“与DSP在通信和多媒体应用中所起的作用和扮演的角色一样，我相信DSC在马达和其它控制环应用中也将起到多种作用，如增强性能、催生新特性、赋予设计师更大灵活性，以及最终降低成本等，”Bier接着指出。

图：前三大供应商售价不到12美元、带片上闪存且面向无传感器马达控制应用的DSC产品。
根据市场研究公司ForwardConcepts的统计，就市场占有率来说，全球前三大DSC供应商依次是TI、飞思卡尔半导体和微芯科技。这三家公司主导着DSC市场，而英飞凌和瑞萨等供应商也占有小部分份额。需要指出的是，并非所有供应商都采用DSC这一述语，如英飞凌和瑞萨仍将其DSC称作MCU。
市场上DSC的种类繁多，从售价2美元的低端到20多美元(均为千片批量下的价格)的高端器件都有。本文附表中的DSC仅限于上述三家主要DSC供应商售价不高于12美元、带片上闪存、面向无传感器马达控制(最大的DSC市场)应用的型号。

pika

zouyf12

回复 1# chiusir


    其实，我最疑惑的就是一句话“DSP应用在计算方面，但是其他方面不如ARM这类通用的微处理器。”这个中的其他方面就是你文章里说的中断控制？

   另外对龙丘的DSC产品给出我个人的建议，
第一：黑色的PCB太丑。
第二：芯片不应该用这么大的，开发板的话无所谓，但是最小系统板如果买的人是用来做车的话明显不合适，用DSC最有可能是摄像头，而摄像头要用的脚是最少的，所以最小系统板越小越好。另外，由于DSC没有普及，龙丘就更应该退出一些经济型的产品，让大家上手。
第三：这个是对所有的最小系统板说的，虽然有点牵强。 就是个人觉得在最小系统板上装上一排LED不好，清华的那个开发板上虽然有LED，但是人家有驱动芯片，如果没有驱动芯片的话，如果只是驱动LED那没什么问题，但是如果这些脚由于布线需要得再连一些元件的话，个人感觉输入电流有点大了。 人家邵贝贝老师告诉我们，不要指望单片机引脚输出功率，也提出不要直接带LED。    所以，还不如去掉这些不是很必要的东西，减小一点板子的体积更加划算。

chiusir

回复  chiusir


    其实，我最疑惑的就是一句话“DSP应用在计算方面，但是其他方面不如ARM这类通用的 ...
zouyf12 发表于 2010-8-29 19:47

    第一个问题我没找到原文，“DSP应用在计算方面”这个应该没错，后半部分不是很苟同。
    834X系列管脚最少就是144脚了，所以板子很难做得很小，当前的核心板是第一版，很多方面不是很合理，也是在摸索看看DSC有什么特点以及稳定性如何。
    这个芯片相当难焊接，估计用的人不对太多了，特别是自己制板子的时候，焊接很能锻炼人。昨天晚上废了两块芯片，腿掉了，呵呵。
    其实这块芯片如果有量的话不会太贵，板子当前做的确实不好看，测试走线的时候看不清楚。
    如果第六届用这个芯片，就改版，不用的话就算了，不喜欢这玩意儿，哈哈

zouyf12

回复 4# chiusir


    那DSP较ARM有什么劣势？请龙哥指点一二，我有些概念的东西不是很清楚。


那我在你店里看到的有一个只卖40多的芯片，不是脚蛮少的吗？

chiusir

[转]DSP特点
为适应快速数字信号处理运算的要求，DSP芯片普遍采用了特殊的硬件和软件结构，以提高数字信号处理的运算速度，并且多数DSP运算操作可以在一个指令周期内完成。DSP芯片的结构特征主要是指：

① 哈佛（Harverd）结构及改进的哈佛结构

哈佛结构不同于冯·诺依曼（Von Neuman）结构的并行体系结构，其主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间中，即程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存储器，每个存储器独立编址，独立访问。与两个存储器相对应的是系统中设置了程序总线和数据总线两条总线，从而使数据的吞吐率提高了一倍。而冯·诺曼结构则是将指令、数据、地址存储在同一存储器中，统一编址，依靠指令计数器提供的地址来区分是指令、数据还是地址。取指令和取数据都访问同一存储器，数据吞吐率低。

在哈佛结构中，由于程序和数据存储器在两个分开的空间中，因此取指和执行能完全重叠运行。为了进一步提高运行速度和灵活性，TMS320系列DSP芯片在基本哈佛结构的基础上作了改进，一是允许数据存放在程序存储器中，并被算术运算指令直接使用，增强了芯片的灵活性；二是指令存储在高速缓冲器（Cache）中，当执行此指令时，不需要再从存储器中读取指令，节约了一个指令周期的时间。

② 专用的硬件乘法器

在通用微处理器中，乘法是由软件实现的，实际上是由时钟控制的一连串移位运算。而在数字信号处理中，乘法和加法是最重要的运算，提高乘法运算的速度就是提高DSP的性能。在DSP芯片中，有专门的硬件乘法器（DM642有两个乘法器，其他只有一个），使得一次或者两次乘法运算可以在一个单指令周期中完成。大大提高了运算速度。

③ 指令系统的流水线结构

在流水线操作中，一个任务被分成若干子任务，这样，他们在执行时可以相重叠，与哈佛结构相关，DSP芯片广泛采用流水线以减少指令执行时间，从而增强了处理器的处理能力，把指令周期减小到最小值，同时也就增加了信号处理器的吞吐量。

第一代TMS320处理器采用二级流水线，第二代采用三级流水线，而第三代则采用四级流水线。也就是说，处理器可以并行处理2~6条指令，每条指令处于流水线上的不同阶段。在三级流水线操作中，取指、译码和执行操作可以独立地处理，这可使指令执行能完全重叠。在每个指令周期内，三个不同的指令处于激活状态，每个指令处于不同的阶段。

④ 片内外两级存储结构

在片内外两级存储器结构中，片内存储器虽然不可能具有很大的容量，但速度快，可以多个存储器块并行访问。片外存储器容量大，但速度慢，结合他们各自优势，实际应用中，一般将正在运行的指令和数据放在内存储器中，暂时不用的数据和程序放在外部存储器中。片内存储器的访问速度接近寄存器访问速度，因此DSP指令中，采用存储器访问指令取代寄存器访问指令，而且可以采用双操作数和三操作数来完成多个存储器同时访问，使指令系统更加优化。

⑤特殊的DSP指令

DSP的另一个特征就是采用特殊的DSP指令，不同系列的DSP都具备一些特殊的DSP操作指令，以充分发挥DSP算法和各系列特殊设计的功能。

⑥快速指令周期

哈佛结构、流水线操作、专用的硬件乘法器、特殊的DSP指令再加上集成电路的优化设计，可使DSP芯片的指令周期在200ns 以下。TMS320系列处理器的指令周期已经从第一代的200ns降低至现在的2ns 以下。快速的指令周期使得DSP芯片能够实时实现许多DSP应用。

本文来自CSDN博客，转载请标明出处：http://blog.csdn.net/lrx2712/archive/2009/01/13/3771649.aspx

chiusir

ARM:
ARM公司既不生产芯片也不销售芯片，它只出售芯片技术授权。采用ARM技术IP核的微处理器遍及汽车、消费电子、成像、工业控制、海量存储、网络、安保和无线等各类产品市场。目前，基于ARM技术的处理器已经占据了32位RISC芯片75％的市场份额。可以说，ARM技术几乎无处不在。
   1990年11月ARM公司在英国剑桥的一个谷仓里成立，最初只有12人。经过11年多的发展，ARM公司已经拥有700多名员工，其中60％以上都从事研发工作。ARM公司在全世界8个国家和地区(中国台湾)设有分公司，并且即将在中国上海成立分公司。
   ARM拥有广泛的全球技术合作伙伴，这其中包括领先的半导体系统厂商、实时操作系统(RTOS)开发商、电子设计自动化和工具供应商、应用软件公司、芯片制造商和设计中心。
   ARM合作伙伴包括了许多世界顶级的半导体公司。目前世界前5大半导体公司全都使用了ARM的技术授权，而前10大半导体公司中有9家，前25大半导体公司中有23家都采用了ARM的技术授权。全世界有70多家公司生产ARM芯片。
   ARM技术具有很高的性能和功效，因而容易被厂商接受。同时，合作伙伴的增多，可获得更多的第三方工具、制造和软件支持，又使整个系统成本降低，使产品进入市场的时间加快，从而具有更大的竞争优势。
1ARM技术的应用领域及其特点
   ARM技术的IP核在下列领域已经取得或正在取得很大的成功。
   ● 无线设备
   超过85％的无线设备(手机等)都采用了ARM技术，在向3G升级的过程中，ARM也地位稳固。在PDA一类的无线设备中，ARM针对视频流进行了优化，并获得广泛的支持。
   ● 蓝牙技术
   ARM已经为蓝牙的推广做好了准备，有20多家公司的元器件产品采用了ARM技术，如爱立信、英特尔、科胜讯、朗讯、阿尔卡特、菲利浦和德州仪器等。
   ● 联网
   随着宽带接入市场的成长，采用ARM技术的ADSL芯片组正在获得竞争优势。
   ● 消费电子
   这是增长迅速的市场。ARM技术在数字音频播放器、数字机顶盒和游戏机等应用广泛。
   ● 汽车
   汽车上使用的ARM正在进行设计中，包括驾驶、安全和车载娱乐等各种功能在内的设备有可能采用五、六个ARM微处理器统一实现。
   ● 海量存储设备
   采用ARM技术的存储产品包括硬盘系列、微型闪存卡和可读写光盘等，已经投入生产，并且将会有更加先进的产品。
   ● 成像
   包含ARM技术的相机和打印机。
   ● 安全产品
   在GSM和3G手机中的32位SIM智能卡。
   ARM芯片具有RISC体系的一般特点，如：
   ● 具有大量的寄存器。
   ● 绝大多数操作都在寄存器中进行，通过Load／Store的体系结构在内存和寄存器之间传递数据。
   ● 寻址方式简单。
   ● 采用固定长度的指令格式。
   除此之外，ARM体系采用了——些特别的技术，在保证高性能的同时尽量减小芯片体积，减低芯片的功耗。这些技术包括：
   ● 在同一条数据处理指令中包含算术逻辑处理单元处理和移位处理。
   ● 使用地址自动增加(减少)来优化程序中循环处理。
   ● Load／Store指令可以批量传输数据，从而提高数据传输的效率。
   ● 所有指令都可以根据前面指令执行结果，决定是否执行，以提高指令执行的效   率

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