TI公司与AD公司的DSP简介

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TI公司的DSP芯片
TMS320F2XX            2系列主要用在一些低端应用
TMS320C54X    TMS320C54X是为实现低功耗、高性能而专门设计的定点DSP芯片，其主要应用是无线通信系统等。该芯片的内部结构与TMS320C5X不同，因而指令系统与TMS320C5X和TMS320C2X等是互不兼容的。
TMS320C54X的主要特点包括：
    (1) 运算速度快。指令周期为25/20/15/12.5/10ns，运算能力为40/50/66/80/100 MIPS；
    (2) 优化的CPU结构。内部有1个40位的算术逻辑单元，2个40位的累加器，2个40位加法器，1个17×17的乘法器和1个40位的桶形移位器。有4条内部总线和2个地址产生器。此外，内部还集成了维特比加速器，用于提高维特比编译码的速度。先进的DSP结构可高效地实现无线通信系统中的各种功能，如用TMS320C54X实现全速率的GSM 需12.7 MIPS，实现半速率GSM 需26.2 MIPS，而实现全速率GSM 语音编码器仅需2.3 MIPS，实现IS-54/136 VSELP语音编码仅需12.8 MIPS；
    (3) 低功耗方式。TMS320C54X可以在3.3V或2.7V电压下工作，三个低功耗方式（IDLE1、IDLE2和IDLE3）可以节省DSP的功耗，TMS320C54X特别适合于无线移动设备。用TMS320C54X实现IS54/136 VSELP语音编码仅需31.1mW，实现GSM 语音编码器仅需5.6mW；
    (4) 智能外设。除了标准的串行口和时分复用（TDM）串行口外，TMS320C54X还提供了自动缓冲串行口BSP（auto-Buffered Serial Port）和与外部处理器通信的HPI（Host Port Interface）接口。BSP可提供2K字数据缓冲的读写能力，从而降低处理器的额外开销，指令周期为20ns时，BSP的最大数据吞吐量为50M bit/s，即使在IDLE方式下，BSP也可以全速工作。HPI可以与外部标准的微处理器直接接口。
TMS320C6XX1997年开发的一种新型定点DSP芯片。该芯片的内部结构与以前的DSP芯片不同，内部集成了多个功能单元，可同时执行8条指令，运算能力达1600MIPS。其主要特点有：
(1) 运行速度快。指令周期为5ns，运算能力为1600MIPS；
(2) 内部结构不同于一般DSP芯片。内部同时集成了2个乘法器和6个算术运算单元，且它们之间是高度正交的，使得在一个指令周期内最大能支持8条32bit的指令；
(3) 指令集不同。为充分发挥其内部集成的各执行单元的独立运行能力，TI公司使用了VelociTT 超长指令字（VLIW）结构。它在一条指令中组合了几个执行单元，结合其独特的内部结构，可在一个时钟周期内并行执行几个指令；
(4) 大容量的片内存储器和大范围的寻址能力。片内集成了512K字程序存储器和512K字数据存储器，并拥有32bit的外部存储器界面；
(5) 智能外设。内部集成了 4个DMA接口，2个多通道缓存串口，2个32bit 计时器；
(6) 低廉的使用成本。在一个无线基站的应用中，每片TMS320C62X能同时完成30路的语音编解码，每路成本为3美元，而以前的DSP系列最大只能完成5路，每路的成本为7美元。
这种芯片适合于无线基站、无线PDA、组合Modem、GPS导航等需要大运算能力的应用场合。

AD公司DSP芯片美国AD公司在DSP芯片市场上也占有一定的份额。
AD公司的DSP芯片有自己的特点，如系统时钟一般不经分频直接使用，串行口带有硬件压扩，可从8位EPROM引导程序，可编程等待状态发生器等。
AD公司的DSP芯片可以分为定点DSP芯片和浮点DSP芯片两大类。目前，定点DSP芯片主要有ADSP2101/2103/2105，ASDP2111/2115，ADSP2161/2162/2163/2164/2165/2166以及ADSP2171/2173/2181等。浮点DSP芯片主要有ADSP21000/21020，ADSP21060/21062等。
AD公司的定点DSP芯片的程序字长为24位，数据字长为16位。运算速度较快，内部具有较为丰富的硬件资源，一般具有2个串行口、1个内部定时器和3个以上的外部中断源，此外还提供8位EPROM程序引导方式。具有一套高效的指令集，如无开销循环、多功能指令、条件执行等。
ADSP2101的指令周期有80ns、60ns和50ns三种，内部有2K字的程序RAM和1K字的数据RAM。ADSP2103与ADSP2101相比，指令周期为100ns，工作电压为3.3V。ADSP2105是ADSP2101的简化，指令周期为72ns，内部的程序RAM为1K字，数据RAM为512字，串行口减为1个。
ADSP216X系列的指令周期为50ns~100ns，与其他定点芯片相比，具有较大的内部程序ROM，如ADSP2161/2163内部提供了8K的程序ROM，ADSP2162/2164内部提供4K程序ROM，工作电压为3.3V，这些芯片的内部数据RAM均为512字。而ADSP2165/2166除了具有1K字的程序ROM外，还提供了12K字的程序RAM和4K字的数据RAM，其中，ADSP2166的工作电压为3.3V。
ADSP2171的指令周期为30ns，速度达33.3MIPS，是AD公司DSP芯片中运算速度最快的定点芯片之一。内部具有2K字的程序RAM和2K字的数据RAM。ADSP2173的资源与ADSP2171相同，工作电压为3.3V。
目前ADSP的定点DSP芯片中，处理能力最强的当数ADSP2181。这种芯片具有以下几个特点：
(1) 运算速度快。指令周期为30ns，运算能力为33.3MIPS；
(2) 片内空间大。内部的程序和数据RAM均为16K字，共80K字节；
(3) 数据交换速度快。内部具有数据直接存储传输接口（IDMA），便于其他处理器高速存储ADSP2181的片内RAM。为了扩展数据存储能力，设计了字节数据直接存储传输接口（BDMA），最大可以扩展到4M字节。2个串行口都具有自动数据缓冲功能，并且支持DMA传输；
(4) 支持8位EPROM和通过IDMA方式的程序引导；
(5) 如果采用基4 FFT做1024点复数FFT运算，运算时间仅为1.07ms。
ADSP2181在一个处理器周期内可以完成以下功能：

产生下一个程序地址

取下一个指令

进行1个或2个数据移动

更新1个或2个数据地址指针

进行1次数据运算
与此同时，还可从2个串行口发送或接收数据，通过IDMA或BDMA发送或接收数据以及内部定时器计数。
AD公司的浮点DSP芯片包括ADSP21020、21060和21062等，程序存储器为48位，数据存储器为40位，支持32位单精度和40位扩展精度的IEEE浮点格式，内部具有32×48位的程序Cache，有3~4个外部中断源。

ADSP21060采用超级的哈佛结构，具有4条独立的总线（2条数据总线、1条程序总线和1条I/O总线），内部集成了大容量的SRAM和专用I/O总线支持的外设，指令周期为25ns，是一个高性能的浮点DSP芯片。其主要特点包括：
(1) 运算速度达40 MIPS和80 MFLOPS ，最高达120 MFLOPS。每条指令均在1个周期内完成；
(2) 片内具有4M位的SRAM，可灵活地进行配置，如配置为128K字的数据存储器（32位）和80K字的程序存储器（48位）。可寻址4G字的外部存储器；
(3) 具有取模和比特反转的双数据地址产生器；
(4) 10个DMA通道。6个点到点连接口，传输速率为240Mbyte/s；
(5) 支持多处理器连接，提供与16/32位微处理器的接口。外部微处理器可直接读写内部RAM；
(6) 2个具有m/A律压扩功能的同步串行口；
(7) 支持可编程等待状态发生，可用8位EPROM或外部处理器引导程序；
(8) 1024点复数FFT的运算时间为 0.46ms；
(9) 支持IEEE JTAG 1149.1 标准仿真接口。