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        詳解 DSP 和 MCU 的區別和聯系

        • 發布:嵌入式培訓
        • 來源:嵌入式教程
        • 時間:2020-03-31 16:58

        一、區別

        兩則的分流造成的主要原因是數字信號處理的簡便性,考慮一個數字信號處理的實例,比如有限沖擊響應濾波器(FIR)。用數學語言來說,FIR濾波器是做一系列的點積。取一個輸入量和一個序數向量,在系數和輸入樣本的滑動窗口間作乘法,然后將所有的乘積加起來,形成一個輸出樣本。

        類似的運算在數字信號處理過程中大量的重復發生,使得為此設計的器件必須提供專門的支持,促進了DSP器件與通用處理器(GPP)的分流:

        1. 對密集乘法的支持

        對密集乘法的支持

        2. 存儲器結構:

         存儲器結構

        此外,DSP處理器幾乎都不具備數據的高速緩存。這是因為DSP的典型數據是數據流。也就是說,DSP處理器對每個數據樣本做計算后,就丟棄,幾乎不再重復使用。 3. 零開銷循環

        DSP算法的一個共同的特點,即大多數處理時間都花在執行較小的循環上,也就容易理解,為什么大多數的DSP都有專門的硬件,用于零開銷循環。所謂的零開銷循環是指處理器在執行循環時,不用花時間去檢查循環計數器的值,條件轉移到循環大額頂部,將循環計數器減1.

        與此相反,GPP的循環使用軟件來實現。某些高性能的GPP使用轉移預報硬件,幾乎達到與硬件支持零開銷循環同樣地效果。

        二、聯系

        按照傳統方式,嵌入式應用中的數字信號處理器(dsp)相對于主微控制器起到從屬的作用。在這些應用中,MCU用作系統控制器,而大量的數據處理留給DSP。例如,在音頻或視頻處理器應用中有可能需要人機界面管理,或則是整個系統的控制。

        為完成這些任務,有幾種系統設計方案選擇

        第一種方案是將DSP和MCU芯片組合在印制電路板上。這種方案成本高并且占用面積大,但是可適當地調整每個芯片的尺寸以最大限度的滿足系統需要。

        第二種方案是將DSP功能合并到一個MCU中。這種方案只適合于直接的信號處理應用。MCU的時鐘頻率和計算體系結構根本上不太適合大量的數字處理。有些MCU試圖通過增加一個乘法和累加器(MAC)(dsp的一個特點)來補償上述不足。但是這種方案任然缺乏高級應用所需要的基本的“由上至下”的體系結構設計。

        第三種方案是一種將dsp和mcu組合在單個封裝內的多芯片模塊(mcm).這種方案的局限性是,設計工程師必須按“50/50”的時間比例分配給控制和DSP功能;例如,一旦DSP超出時間,MCU不能完成計算任務。像第一種方案選擇一樣,當DSP和MCU內核獨立存在的時候,需要兩套開發工具。 

        已經出現第四種方案它是將MCU的功能合并到一個DSP中。這類方案的一個例子是美國模擬器件公司(Anolog Device Inc.,簡稱ADI)的Blackfin 處理器系列。這些新型處理器具有統一的經過優化的體系結構,不僅適于數據計算,而且也適于有關的控制任務。通過平衡執行控制任務與復雜計算的要求,這種方案可以根據系統實時處理的需要,完成100%的控制或者100%的計算任務。完成所有這一切任務不需要在DSP模式和MCU模式之間的模式轉換。

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