《电子产品世界》杂志,19%6年第9期,ppl11k32 如何选用数字信号处理器 清华大学计算机系郑方 fzheng@hs752dcstsinghua.edu.cn,(010)62594141 随着大规模集成电路和计算机技术的飞速发展,数字信号处理OSP)技术已经渗 透到几乎各个领域,包括计算机语音学、计算机视觉、计算机多媒体技术、超文本 数据传输等各个领域,而用于进行数字信号处理的专用DSP芯片的性能价格比也在 惊人地增加。目前DSP的主要生产厂家有 Analog devices,Inc.公司、 Texas Instruments 公司、AT&T、 Motorala公司、NEC公司等,而笔者认为在诸多DSP生产厂家中 TI公司和ADI公司是比较突出的,他们将以其产品的独特性而成为DSP芯片市场 的主要领导者之 从事DSP研究和设计的工程师在工作中面临的主要问题就是如何选用DSP芯 片。这既需要对具体产品规格有清楚的了解,又需要对各种DSP芯片的性能和特长 有比较全面的了解,才能选用适合于特定任务的芯片。 在很多情况下,DSP处理器的特性主要由其MIPS速度来描述,但由于一种DSP 器件的指令并不一定等同于另一种DSP器件,因此仅考虑MIPS常常会导致不正确 的结论。与DSP器件能力有关的其它一些结构及其性能要求,如运算、寻址、程序 定序和ⅣO吞吐能力等,往往会更重要。下面将从几个方面介绍选用DSP芯片必须 注意的几个因素,希望能对读者选用芯片有一定的帮助。 DSP的算法特点和硬件要求 数字信号处理的算法有这样一些特点:(1)信号处理以算术运算为主。比如数字 滤波器以Z变换为基础,其差分方程完全可以用算术运算来实现;又如FFT算法中 除指数运算可以用速査表外,其余运算全为乘法和加法。(2)信号处理算法运算量大, 要求速度快。不论是一维的语音信号,还是二维的图象信号,一般地算法的运算量 都很大,且算法的实现都必须实时。(3)信号处理算法常具有某些特定模式。比较典 型的有卷积运算中的乘积和以及数字滤波器中的连续递推移位。(4)信号处理要求专 门的接口。一个非常重要的接口是把模拟信号与数字信号相互转换的ADC和DAC, 另外大量的数据交换需要有高速的数据吞吐能力 数字信号处理的特点要求DSP芯片必须是专门设计的。DSP芯片的设计必须满 足数字信号处理的这样一些要求:(1)快速灵活的运算:单周期;允许任意计算次序 (2)乘/累加的动态扩展范围:保证卷积运算(乘积和)不发生中间溢出。(3)单周期内取 两个操作数:保证快速乘积和运算。(4)硬件循环缓冲区:由硬件处理地址指针的跳《电子产品世界》杂志，1996 年第 9 期，pp.111&32 如何选用数字信号处理器 清华大学计算机系 郑方 fzheng@hs752.dcs.tsinghua.edu.cn, (010)62594141 随着大规模集成电路和计算机技术的飞速发展，数字信号处理(DSP)技术已经渗 透到几乎各个领域，包括计算机语音学、计算机视觉、计算机多媒体技术、超文本 数据传输等各个领域，而用于进行数字信号处理的专用 DSP 芯片的性能价格比也在 惊人地增加。目前DSP的主要生产厂家有Analog Devices, Inc.公司、Texas Instruments 公司、AT&T、Motorala 公司、NEC 公司等，而笔者认为在诸多 DSP 生产厂家中， TI 公司和 ADI 公司是比较突出的，他们将以其产品的独特性而成为 DSP 芯片市场 的主要领导者之一。 从事 DSP 研究和设计的工程师在工作中面临的主要问题就是如何选用 DSP 芯 片。这既需要对具体产品规格有清楚的了解，又需要对各种 DSP 芯片的性能和特长 有比较全面的了解，才能选用适合于特定任务的芯片。 在很多情况下，DSP 处理器的特性主要由其 MIPS 速度来描述，但由于一种 DSP 器件的指令并不一定等同于另一种 DSP 器件，因此仅考虑 MIPS 常常会导致不正确 的结论。与 DSP 器件能力有关的其它一些结构及其性能要求，如运算、寻址、程序 定序和 I/O 吞吐能力等，往往会更重要。下面将从几个方面介绍选用 DSP 芯片必须 注意的几个因素，希望能对读者选用芯片有一定的帮助。 一、DSP 的算法特点和硬件要求 数字信号处理的算法有这样一些特点：(1)信号处理以算术运算为主。比如数字 滤波器以 Z 变换为基础，其差分方程完全可以用算术运算来实现；又如 FFT 算法中 除指数运算可以用速查表外，其余运算全为乘法和加法。(2)信号处理算法运算量大， 要求速度快。不论是一维的语音信号，还是二维的图象信号，一般地算法的运算量 都很大，且算法的实现都必须实时。(3)信号处理算法常具有某些特定模式。比较典 型的有卷积运算中的乘积和以及数字滤波器中的连续递推移位。(4)信号处理要求专 门的接口。一个非常重要的接口是把模拟信号与数字信号相互转换的 ADC 和 DAC， 另外大量的数据交换需要有高速的数据吞吐能力。 数字信号处理的特点要求 DSP 芯片必须是专门设计的。DSP 芯片的设计必须满 足数字信号处理的这样一些要求：(1)快速灵活的运算：单周期；允许任意计算次序。 (2)乘/累加的动态扩展范围：保证卷积运算(乘积和)不发生中间溢出。(3)单周期内取 两个操作数：保证快速乘积和运算。(4)硬件循环缓冲区：由硬件处理地址指针的跳