DSP和MCU的融合

　　二合一水到渠成
　　由于認(rèn)識(shí)到這種狀況，半導(dǎo)體制造商一段時(shí)間以來提供了兼有常規(guī)器件和DSP器件兩者功能的混合處理器。最近，半導(dǎo)體制造商們推出具有各種等級(jí)復(fù)雜性和性能的新產(chǎn)品，大大擴(kuò)展了這種混合處理器的范圍和通用性。在這一產(chǎn)品領(lǐng)域內(nèi)，多內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)和統(tǒng)一內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)支配著兩種根本不同的芯片設(shè)計(jì)方法。從本質(zhì)上說，器件設(shè)計(jì)師要么把一個(gè)控制處理器和一個(gè)DSP安排在一塊芯片上，要么擴(kuò)展控制處理器的指令集來容納DSP指令（反之亦然）。只要有足夠的原始性能，機(jī)靈的編程人員無法將信號(hào)處理功能編碼到常規(guī)內(nèi)核中的情況極少見，所以，一塊芯片具有足以成為混合處理器的DSP能力的界定點(diǎn)是令人懷疑的。增加一個(gè)硬件乘法/累加（MAC）模塊及其指令集，就很好地說明了一個(gè)混合功能系統(tǒng)所需的能力。
　　Microchip Technology公司（以下簡稱Microchip公司）的PIC是8/16位微控制器市場上人人熟悉的產(chǎn)品，目前在其dsPIC30系列內(nèi)具有DSP能力（圖1）。該系列內(nèi)最新增加的產(chǎn)品是30F5011和30F5013兩種器件，均具有30 MIPS的性能。這兩種器件都是基于閃存的芯片，具有66kB內(nèi)存，可以在工業(yè)溫度范圍和擴(kuò)展的溫度范圍內(nèi)工作。
　　Microchip公司的方法是將其16位改進(jìn)型Harvard RISC內(nèi)核與可提供緊耦合指令流的DSP指令相結(jié)合。該公司提出的“增強(qiáng)型標(biāo)準(zhǔn)工具鏈” 開發(fā)途徑成為許多供應(yīng)商所采取方法的典范?；镜钠脚_(tái)仍然與標(biāo)準(zhǔn)處理器系列的相同，就Microchip公司的產(chǎn)品而言，是由其MPLAB集成開發(fā)環(huán)境和成套工具組成的。增加DSP功能是通過擴(kuò)展編譯器等領(lǐng)域來實(shí)現(xiàn)的。Microchip公司歐洲業(yè)務(wù)開發(fā)經(jīng)理Steve Diaper承認(rèn)，為了利用附加功能，設(shè)計(jì)師將不得不學(xué)習(xí)DSP的基本知識(shí)，不過他認(rèn)為，開始有效工作所需的額外知識(shí)卻是極其少的。Diaper認(rèn)為混合型產(chǎn)品的應(yīng)用可以分為不同的兩類。第一類側(cè)重于DSP功能對(duì)完成主要任務(wù)極為重要的特殊應(yīng)用領(lǐng)域，；第二類是為8位和16位mC用戶提供向上發(fā)展途徑的通用應(yīng)用領(lǐng)域。第一類的例子包括電動(dòng)機(jī)控制等應(yīng)用，其中專用產(chǎn)品還包括可編程PWM發(fā)生器和正交編碼器接口等硬件模塊。通用應(yīng)用包括語音或指紋識(shí)別，以及軟件調(diào)制解調(diào)器和TCP/IP通信等的連通性。Microchip通過其兩款演示板說明了此類應(yīng)用產(chǎn)生的增量負(fù)載所造成的影響。一塊演示板表明運(yùn)行簡化TCP/IP協(xié)議棧的常規(guī)PIC18mC幾乎沒有為運(yùn)行其它控制功能留出余地。相反地，在基于dsPIC30的電路板上運(yùn)行完整的TCP/IP協(xié)議棧卻只對(duì)混合處理器的控制帶寬產(chǎn)生非常有限的影響。
　　DSP能力還可實(shí)現(xiàn)常規(guī)處理器難以處理的一系列處理選項(xiàng)，如FFT和數(shù)字濾波器等。Diaper指出，大多數(shù)用戶都利用各種庫來實(shí)現(xiàn)DSP功能?；旌咸幚砥鞯脑O(shè)計(jì)套件通常都帶有預(yù)先編碼的例程，用以完成編程人員可根據(jù)高級(jí)代碼調(diào)用的普通功能。與任何DSP一樣，只要編程人員對(duì)程序內(nèi)部循環(huán)和周邊的代碼進(jìn)行優(yōu)化，編程效率就會(huì)提高；與大多數(shù)控制代碼不同，DSP例程一般都是高度可迭代的。