原创 浅谈DSP的认识

在当今因特网时代，新一代的电子产品不仅要具有强大的外设控制功能，处理大量的音/视频数据流，并且要支持联网和Internet访问。针对这一挑战，业界采取了两种近似于"殊途同归"的发展策略：一方以MCU厂商为代表，设法依托MCU平台融合数据处理和可配置功能。另一方以DSP厂商为代表，努力提高DSP的性能，使之成为因特网时代数字信息产品的引擎。<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

DSP系统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年时间，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。家庭影院主要由数字化A/V设备组成，DSP不仅给你环绕声，还为你虚拟各种现场效果。
　　DSP日益进入人们的生活，所以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的发展面临的挑战是CPU速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的发展，另一种是退出竞争。看来主要的DSP制造商都选择了第一种路线，尤其是占全球DSP销售份额45%的美国TI公司在对公司的产品进行结构性调整的基础上，以多元化投资转到单一化投资，确立以DSP为主要发展的产品，即集所有技术、所有产品于DSP。
　　TI公司在原来已被人们熟知的TMS<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />320C1X、TMS320C25、TMS320C3X/4X、TMS320C5X
、TMS320C8X的基础上发展了三种新的DSP系列，它们是：TMS320C2000、TMS320C5000、
TMS320C6000系列，成为当前和未来相当长时期内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。
　　三种新型TMS320 DSP系列的特点
　　1.TMS320C2000——作控制用的最佳DSP，可以替代老的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，主要用途是电话、数字相机、售货机等，其中：F206带有闪速存储器，售价从5～17美元。
　　（2）C24X 16位定点DSP，速度为20MIPS，用作数字马达控制、工业自动化、电力转换系统、空调等，售价从4～18美元。
　　2.TMS320C5000——低功耗高性能DSP，16位定点，速度40～200MIPS。主要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5～75美元。
　　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。主要应用对象是无线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0.32mA/MIPS，200MIPS全速工作时不超过120mW，为业内功耗最低的DSP。C5420是当今集成度最高的定点DSP，适合于做多通道基站、服务器、Modem和电话系统等要求高性能、低功耗、小尺寸的场合。
　　第三种是C5416，它是TI公司0.15μm器件中的第一款，速度为160MIPS，有三个
多通道缓冲串行口（McBSPs），能够直接与T1或E1线路联接，不需要外部逻辑电路，有128K片内RAM。应用对象是VoIP、通信服务器、PBX（专用小交换机）和计算机电话系统等。
　　3.TMS320C6000——这是TI公司1997年2月推向市场的高性能DSP，综合了目前DSP的所有优点，具有最佳的性价比和低功耗。C6000系列中又分成定点和浮点两类。
　　（1）C62XX 16位定点DSP，速度为1200～2000MIPS，用于无线基站、ADSL Modem、网络系统、中心局交换机、数字音频广播设备等，价格为21～224美元。
　　（2）C67XX 32位浮点DSP，速度为1Gflops，用于基站数字波束形成、医学图像处理、语音识别、3-D图形等，价格109～233美元。
　　C6000在向两个方向发展，一是追求更高的性能，二是在保持高性能的同时向廉价型发展。前者如定点C6202可以达到2000MIPS的速度，后者如定点C6211只有25美元、浮点的C6711仅售20美元。

DSP的发展规律是其时钟及运算速度和性能不断地大幅度增加，而其功耗和芯片尺寸在不断地减少，其芯片的价格也是逐年降低。早期DSP主要应用于高精尖领域，如军事和工业设备。以后DSP开始应用于专业数字通信和计算机周边设备，而在数据调制解调器和数字移动手机中的成功应用又推动了数字网络化的发展。在世纪更迭的阶段中，DSP应用已经成为宽带接入、数字音频和数字视频、新一代无线通信等创新应用的核心平台。2003年TI推出1GHz主频，采用90nm工艺技术的DSP，在业界率先突破8000MIPS的运算性能，同时DSP平台也向着通用性和针对性相结合的方向发展，推出了通用媒体处理器以至高集成度的单片系统（SoC），DSP应用进入了一个空前繁荣的时代，为新世纪的全面数字化应用提供更加广泛创新的天地。
　　在全球的半导体市场中，未来三年DSP将保持着最高的增长率。据美国权威机构SIA2006年6月的预测，从2006年~2008年，半导体平均年增长率为10%，而DSP的平均年增长率则近20%。2007年DSP市场规模将首次超过100亿美元，创新的应用前景非常广阔。事实上我们生活在一个模拟的世界，这个世界充满了颜色、影像、声音、压力和各种可以由线路或通过空气传输的信号。模拟技术提供这些真实世界现象与数字处理技术的接口. 数字服务者所提供的每一件事情都是以模拟数字转换A/D开始而以数字模拟转换D/A为结束，而其中所进行的就是各种各样极为复杂的数字运算处理，首当其冲的承担者就是DSP