DSP與單片機論文

淺談DSP處理器與普通單片機的區(qū)別系別：電子與電氣工程系專業(yè)：電氣工程及其自動化班級：08971學號：0971080 姓名：淺談DSP處理器與普通單片機的區(qū)別內容摘要：在如今社會高速發(fā)展的時期。DSP技術和單片機在各行各業(yè)的應用越來越廣泛，且DSP在我國市場前景也越來越廣闊。了解和學習DSP技術的知識也越來越重要。本文簡要介紹了DSP處理器與普通單片機在體系結構和應用背景方面的發(fā)展歷史；然后各個方面，描述DSP處理器與普通單片機的共同點與區(qū)別，以及DSP處理器與普通單片機各自得發(fā)展前景。關鍵詞:DSP處理器,普通單片機，區(qū)別，發(fā)展趨勢DSP又稱數字信號處理（DigitalSignalProcessing）是一門涉及許多學科而又廣泛應用于許多領域的新興學科。20世紀60年代以來，隨著計算機和信息技術的飛速發(fā)展，數字信號處理技術應運而生并得到迅速的發(fā)展。數字信號處理是將信號以數字方式表示并處理的理論和技術。數字信號處理與模擬信號處理是信號處理的子集。數字信號處理的目的是對真實世界的連續(xù)模擬信號進行測量或濾波。因此在進行數字信號處理之前需要將信號從模擬域轉換到數字域，這通常通過模數轉換器實現。而數字信號處理的輸出經常也要變換到模擬域，這是通過數模轉換器實現的。數字信號處理的算法需要利用計算機或專用處理設備如數字信號處理器（DSP）和專用集成電路（ASIC）等。數字信號處理技術及設備具有靈活、精確、抗干擾強、設備尺寸小、造價低、速度快等突出優(yōu)點，這些都是模擬信號處理技術與設備所無法比擬的。單片微型計算機簡稱單片機，是典型的嵌入式微控制器（MicrocontrollerUnit），它最早是被用在工業(yè)控制領域。.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，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(fā)環(huán)境完備，開發(fā)工具齊全，應用資料眾多。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(fā)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(zhí)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(yè)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(fā)手段，批量生產測試更方便，開發(fā)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(fā)系統(tǒng)的國產化工作已經完成，國產開發(fā)系統(tǒng)的價格至少比進口價格低一半，有的如TMS320C2XX開發(fā)系統(tǒng)只有進口開發(fā)系統(tǒng)價格的1/5，這大大刺激了DSP器件的應用。DSP微處理器一般具有如下主要特點：1、在一個指令周期內可完成一次乘法和一次加法；2、程序和數據空間分開，可以同時訪問指令和數據；3、片內具有快速RAM，通?？赏ㄟ^獨立的數據總線在兩塊中同時訪問；4、具有低開銷或無開銷循環(huán)及跳轉的硬件支持；5、快速的中斷處理和硬件I/O支持；6、具有在單周期內操作的多個硬件地址產生器；7、可以并行執(zhí)行多個操作；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。單片機的硬件一般具有如下主要特點：1、單片機集成度高。單片機包括CPU、4KB容量的ROM（8031無）、128B容量的RAM、2個16位定時/計數器、4個8位并行口、全雙工串口行口。2、系統(tǒng)結構簡單，使用方便，實現模塊化;3、單片機可靠性高，可工作到10^6~10^7小時無故障;4、處理功能強，速度快。DSP與單片機優(yōu)缺點比較對元件值的容限不敏感，受溫度、環(huán)境等外部因素影響小；容易實現集成；VLSI可以分時復用，共享處理器；方便調整處理器的系數實現自適應濾波；可實現模擬處理不能實現的功能：線性相位、多抽樣率處理、級聯、易于存儲等；可用于頻率非常低的信號。但是DSP也存在一些弊端比如說：需要模數轉換；受采樣頻率的限制，處理頻率范圍有限；數字系統(tǒng)由耗電的有源器件構成，沒有無源設備可靠。但是其優(yōu)點遠遠超過缺點。

單片機控制：優(yōu)點，經濟實惠，成本相對較低；缺點，用單片機制作的主控板受制版工藝、布局結構、器件質量等因素的影響導致抗干擾能力差，故障率高，不易擴展，對環(huán)境依賴性強,開發(fā)周期長。一個采用單片機制作的主控板不經過很長時間的實際驗證很難形成一個真正的產品。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(fā)系統(tǒng)為更多用戶采用DSP器件提供了可能性。DSP取代單片機的技術和價格的市場條件已經成熟,大規(guī)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(fā)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(tǒng)，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(chuàng)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。目前單片機滲透到我們生活的各個領域，單片機廣泛應用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設備、航空航天、專用設備的智能化管理及過程控制等領域，大致可分如下幾個范疇：1.在智能儀器儀表上的應用2.在工業(yè)控制中的應用3.在家用電器中的應用4.在計算機網絡和通信領域中的應用5.單片機在醫(yī)用設備領域中的應用6.在各種大型電器中的模塊化應用7.單片機在汽車設備領域中的應用單片機在汽車電子中的應用非常廣泛。從單片機的發(fā)展歷程看，未來單片機技術將向多功能、高性能、高速度、低電壓、低功耗、外圍電路內裝化及片內儲存器容量增加的方向發(fā)展。通過對DSP和單片機的比較不難發(fā)現雖然DSP在價格上處于劣勢。但是單片機在控制方面和DSP差距也是十分明顯的，在科學技術高速發(fā)展的今天單片機在一些復雜控制中已經遠遠跟不上時代的“潮流”。對于一些高精尖的設備上DSP必將占有一定的地位。整體來看，DSP應用在通訊領域、數字影音的產品將越來越普及