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1、简述 DSP 处理器与单片机的优缺点专业： 班级： 学号：姓名： 简述 DSP 处理器与单片机的优缺点内容摘要：在科技高速发展的今天，物联网等越来越多的嵌入式应用技术慢慢进入我们的生活中，而 DSP 技术和单片机在各行各业的应用也越来越广泛，在我国市场前景也越来越广阔。因此，了解和学习 DSP 技术的知识刻不容缓。下面简要介绍 DSP 处理器与单片机在体系结构和应用背景方面的发展历史；然后从各个方面对比描述 DSP 处理器与单片机在应用领域的优缺点，以及 DSP 处理器与单片机各自的发展前景。DSP 又称数字信号处理（Digital Signal Processing）是一种独特的微处理器，有
2、自己的完整指令系统，是以数字信号来处理大量信息的器件。一个数字信号处理器在一块不大的芯片内包括有控制单元、运算单元、各种寄存器以及一定数量的存储单元等等，在其外围还可以连接若干存储器，并可以与一定数量的外 部设备互相通信，有软、硬件的全面功能，本身就是一个微型计算机。DSP 采用的是哈佛设计，即数据总线和地址总线分开，使程序和数据分别存储在两个分开的空间，允许取指令和执行指令完全重叠。也就是说在执行上一条指令的同时就可取出下一条指令，并进行译码，这大大的提高了微处理器的速度 。另外还允许在程 序空间和数据空间之间进行传输，因为增加了器件的灵活性。其工作原理是接收模拟信号，转换为 0 或 1 的
3、数字信号，再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器， 是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。由于它运算能力很强，速度很快，体积很小，而且采用软件编程具有高度的灵活性，因此为从事各种复杂的应用提供了一条有效途径。而单片机，又称单片微型计算机，是典型的嵌入式微控制器（MCU），它最早是被用在工业控制领域。单片机的特点： 所谓单片机就是在一块芯片上集成了 CPU、RAM、ROM(EPROM 或 EEPR
4、OM)、时钟、定时/计数器、多种功能的串行和并行 I/O 口。如 MCS-51 系列单片机等。除了以上基本功能外，有的还集成有A/D、D/A，概括起来说，单片机具有如下特点： 具有位处理能力，强调控制和事务处理功能，价格低廉，开发环境完备，开发工具齐全，应用资料众多。与单片机相比，DSP 器件具有较高的集成度。DSP 具有更快的 CPU，更大容量的存储器，内置有波特率发生器和 FIFO 缓冲器。提供高速、同步串口和标准异步串口。有的片内集成了 A/D 和采样/保持电路，可提供 PWM 输出。DSP 器件采用改进的哈佛结构，具有独立的程序和数据空间，允许同时存取程序和数据。内置高速的硬件乘法器，
5、增强的多级流水线，使 DSP 器件具有高速的数据运算能力。DSP 器件比 16 位单片机单指令执行时间快 810 倍，完成一次乘加运算快 1630 倍。DSP 器件还提供了高度专业化的指令集，提高了 FFT 快速傅里叶变换和滤波器的运算速度。此外，DSP 器件提供 JTAG 接口，具有更先进的开发手段，批量生产测试更方便，开发工具可实现全空间透明仿真，不占用用户任何资源。软件配有汇编/链接 C 编译器、C 源码调试器。 目前国内推广应用最为广泛的 DSP 器件是美国德州仪器(TI)公司生产的 TMS320 系列。DSP 开发系统的国产化工作已经完成，国产开发系统的价格至少比进口价格低一半，有的
6、如TMS320C2XX 开发系统只有进口开发系统价格的 1/5，这大大刺激了 DSP 器件的应用。DSP 与单片机的优缺点比较DSP 对元件值的容限不敏感，受温度、环境等外部因素影响小；容易实现集成；VLSI 可以分时复用，共享处理器；方便调整处理器的系数实现自适应滤波； 可实现模拟处理不能实现的功能：线性相位、多抽样率处理、级联、易于存储等； 可用于频率非常低的信号。但是 DSP 也存在一些弊端，比如说需要模数转换； 受采样频率的限制，处理频率范围有限；数字系统由耗电的有源器件构成，没有无源设备可靠。不过总体而言其优点远远超过缺点，实用性很强。 与 DSP 相比，单片机的优点是经济实惠，成本
7、相对较低；而缺点在于，用单片机制作的主控板受制版工艺、布局结构、器件质量等因素的影响导致抗干扰能力差，故障率高，不易扩展，对环境依赖性强,开发周期长。一个采用单片机制作的主控板不经过很长时间的实际验证很难形成一个真正的产品。从某种方面讲，DSP 器件也可以说是一种具有高速运算能力的单片机。从应用角度看：DSP 器件是运算密集型的，而单片机是事务密集型的，DSP 器件可以取代单片机，单片机却不能取代 DSP。随着技术的普及，DSP 器件价格大幅度下滑，直逼单片机。DSP 器件广泛使用了 JTAG 硬件仿真，比单片机更易于硬件调试。国产化的 DSP 开发系统为更多用户采用 DSP 器件提供了可能性
8、。DSP 取代单片机的技术和价格的市场条件已经成熟,大规模推广指日可待。 随着 DSP 性能不断改善，用 DSP 器件来作实时处理已成为当今和未来技术发展的一个新热点。 TI 公司推出的 TMS320C2XX 系列具有良好的性能价格比，基本可以取代 16 位单片机。其中 TMS320C203 芯片内置 544 字的高速 SRAM。外部可寻址 64K 字程序/数据及 I/O，指令周期在 25ns50ns 之间，实时性处理比 16 位单片机快 2 倍以上，可取代一般的单片机。TMS320F206 除了具有TMS320C203 的功能外，内置 32K 字零等待快闪存储器，可满足单片设计的要求，能最大
9、限度减少用户板的体积。TMS320F240 的指令、DSP 核与TMS320C203、F206 完全兼容，内置 8K/16K 字快闪存储器，增加了两路 10 位A/D，每路采样频率可达 166kHz，提供 9 路独立的 PWM 输出，内置 SCI 和 SPI接口，内置 CAN 总线接口。这些大大增强了 TMS320X240 的处理能力，在电机控制领域显示了强大的生命力。它是一个典型的 TMS320F240 的用户系统，它实现如下功能： 3 相 PWM 输出/3 相电流测量/按键控制、液晶显示/RS232 通信,A/D、D/A 接口,62K 字零等待 SRAM,扩展的输入、输出及双向 I/O 口
10、/JTAG 接口。DSP 技术不断完善，各种 DSP 器件的不断推出，如 TMS320C54x 等，必将为实时数字信号处理的应用创造前所未有的广阔空间。同样的，目前单片机也渗透到我们生活的各个领域，单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：在智能仪器仪表上的应用；在工业控制中的应用 ；在家用电器中的应用；在计算机网络和通信领域中的应用；单片机在医用设备领域中的应用；在各种大型电器中的模块化应用；单片机在汽车设备领域中的应用。从单片机的发展历程看，未来单片机技术将向多功能、高性能、高速度、低电压、低功耗、外围电路内装化及片
11、内储存器容量增加的方向发展。不过，在科学技术高速发展的今天，普通单片机在一些复杂控制中已经渐渐跟不上时代的需求，对于一些高精尖的设备上 DSP 必将占有一定的地位。整体来看，DSP 应用在通讯领域、数字影音的产品将越来越普及，使得相关市场需求越来越大，未来 DSP 市场竞争将越趋激烈。虽然目前 DSP 的主要应用产品的市场都是由国际半导体大厂所控制，但是我国在政策的扶植下，本土厂商积极投入研发资源，以消费性产品作为进入 DSP 市场的一个敲门砖，也必将在 DSP 市场上争得一席之地。在可预见的一段时间内，无线应用仍将是可编程DSP 市场的驱动引擎，而嵌入式 DSP 市场则更有潜力。不管是何种形式，DSP 技术仍是新兴 IP 电话市场的枢纽。没有 DSP 技术就没有对互联网的访问和多媒体，也不可能有无线通讯。因此，DSP 仍将是整个半导体产业的技术驱动力。
