DSP简介

2026-06-11 09:04:14

　　DSP（digitalsingnalprocessor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器

　　件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号，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，源源超过通用微处理器，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

　　DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理

　　器具，其主机应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。根据数字信号处理的要求，

　　数字信号处理是模拟电子时代向数字电子时代前进的理论基础，而数字信号处理器

　　（DSP，DigitalSignalProcessor）是随着数字信号处理而专门设计的可编程处理器，是现代

　　电子技术、计算机技术和信号处理技术相结合的产物。随着信息处理技术的飞速发展，DSP

　　在电子信息、通信、软件无线电、自动控制、仪器仪表、信息家电等高科技领域获得了越来

　　越广泛的应用。DSP不仅快速实现了各种数字信号处理算法，而且拓宽了数字信号处理的应

　　现在，世界上的DSP芯片有300多种，其中定点DSP有200多种，浮点DSP有100

　　多种。迄今为止，生产DSP的公司有80多家，主要厂家有TI公司、AD公司、Lucent公司、

　　Motorola公司和LSILogic公司。TI公司作为DSP生产商的代表，品种最多，定点和浮点

　　DSP都大约占60%的市场份额；AD公司的定点和浮点DSP大约占16%和13%的市场份额；

　　Motorola公司的定点和浮点DSP大约占7%和14%的市场份额；Lucent公司则主要生产定点

　　DSP，约占5%的市场份额。根据1998年的统计，占市场主导地位的产品是AD公司的

　　浮点）等。根据最近的统计，占市场主导地位的产品是TI公司的TMS320C54xx（16bit定

　　美国TI公司是1930年成立于美国德肯萨斯（Texas）州的一家从事石油勘探的公司，

　　问世，TI公司经营重点转向电子技术。经过十几年的发展，TI公司又相继发展了

　　TMS320系列已成为DSP市场中的主流产品，约占市场份额的70％，是世界最大的DSP芯

　　台（OMAP）这4个平台为发展基础。此外，还有一些专用DSP和多处理器DSP芯片。

　　TMS320C2000系列DSP一般应用于控制领域，可以替代老的C1x和C2x型号的DSP。现在

　　成：C20x的目标是低性能的电信设备，而C24x的目标是数字化的马达控制。

　　second，每秒执行百万次指令），片内RAM比较少，如C204片内只有512字节的DARAM。

　　②C24x。C24x是16bit定点DSP芯片，速度为20MIPS，一般用于数字马达控制、工业自

　　动化、电力交换系统、变频设备、空调等设备。为了在有限的空间里提高数字控制设备的性

　　C24xxDSP。这3款新型C24xxDSP降低了业界的原始设备生产商（OEM）的系统成本，进

　　成到器件中，其封装尺寸不超过一个隐形眼镜片的大小，主要用于对实时性有严格要求的场

　　合。而TMS320LF2410ADSP高度的系统集成和较小的封装体积，有助于OEM厂商快速地

　　TMS320LF2403A DSP 处理器引脚兼容的处理器，其内部集成了能替代闪速存储器的

　　上述几种新产品都是基于TI 公司的TMS320C2x DSP 内核而设计，从而进一步地拓展了TI

　　主要用于有线或无线通信、互联网协议（IP，Internet Protocol）电话、便携式信息系统、手

　　目前，TMS320C5000 系列中有3 种有代表性的常用芯片。第一种是TMS320C5402，速度为

　　电话系统以及消费类电子产品。TMS320C5402 每片的价格在5 美元以下，属廉价型的DSP。

　　低的DSP。TMS320C5420 是当今集成度较高的定点DSP，适合于多通道基站、服务器、Modem

　　和电话系统等要求高性能、低功耗、小尺寸的场合。第三种是TMS320C5416，它是TI公司

　　不需要外部逻辑电路，主要用于IP语音（VOIP，Voice Over IP）、通信服务器、专用小型交

　　为满足对性能、尺寸、价格和功耗有严格要求的设备，TI公司设计了一种属于TMS320C5000

　　产品功耗的0.4 倍。TMS320C55xx有强大的电源管理功能，能进一步增强省电功能，可使网

　　络音频播放器用两节AA电池工作200 个小时以上（相当于目前播放器的工作时间的10 倍）。

　　片主要用于网络媒体娱乐终端、个人医疗、图像识别、保密技术、数码相机、个人摄像机等

　　设备。TMS320C5509 DSP 芯片是目前集成度较高的通用型DSP，能提供完备的系统解决方

　　有 USB 1.0 接口、用于全双工通信的 3 个多通道缓冲串行接口、Watchdog 定时器、32kHz

　　晶振输入和单电源的实时时钟、片上10bit ADC、连接微控制器的I2C 总线接口以及用于芯

　　行的存储方式，包括对记忆棒、多媒体卡和安全数字卡（SDC，Secure Digital Card）的支持。

　　因此，TMS320C5509 DSP 可以广泛地支持 DSP 系统板上的外围器件，包括用于直接连接

　　PC 机或其他USB 主机设备的USB 1.0 端口，并能遵循大多数流行的可移动存储标准，以及

　　每秒执行的指令高达4 亿条，可满足当今个人设备对价格和性能的要求。TMS320C5502 DSP

　　芯片具有32K×16bit的片上双口RAM、一个主机接口、通用外围设备（如3 个多通道缓冲串

　　行接口）、1 个硬件UART、I2C总线 个专用GPIO口，提供传输速度为400Mbit/s的

　　比高、功耗低等一些优点。TMS320C6000 系列中又分为定点DSP和浮点DSP两类。

　　该系列是TMS320C6000 系列中的32bit 定点DSP，内部集成了多个功能单元，可同时

　　执行8 条指令，运算速度为1200 MIPS～2400MIPS。其主要特点如下。

　　● 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。

　　● 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

　　VelociTI 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

　　● 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

　　● 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。

　　● 低廉的使用成本。在一个无线基站的应用中，每片TMS320C62xx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

　　该系列是TMS320C6000 系列中的32bit 浮点DSP，内部同样集成了多个功能单元，可

　　同时执行 8 条指令，其运算速度为 1GFLOPS。该系列除了具有 TMS320C62xx 系列的特点

　　● 运行速度快。指令周期为 6ns，峰值运算能力为 1336 MIPS，对于单精度运算可达 1G

　　● TMS320C67xx 的指令集在TMS320C62xx 的指令集基础上增加了浮点执行能力，可以看作

　　与TMS320C62xx 系列芯片一样，由于其出色的运算能力、高效的指令集、智能外设、大容

　　量的片内存储器和大范围的寻址能力，这个系列的芯片适合用于基站数字波束形成、图像处

　　目前，TMS320C6000 系列主要向两个方向发展，一是追求更高的性能，二是在保持高性能

　　TMS320C6416 三款新产品的工作频率高达800MHz，计算速度接近每秒64 亿次指令，而功

　　耗 仅为现有器件的三分之一。它们既可通过一条单独接入家庭的宽带线路传输大量的个性

　　● 乘法器、累加器、桶式移位器和加法器等特殊硬件运算器的数量比原来增加了1～3 倍。

　　执行指令并处理数据，通过 L2 缓存（L2，L2 Cache）与增强型 DMA 控制器（EDMAC，

　　● 数据结构支持8bit 的运算操作。尤其适应于8bit 图像信号的处理。

　　● 在C62x系列DSP指令基础上增加了一些新的指令。例如增加了GF域的乘法，一次可以实

　　● 内部嵌入各种应用软件，包括Viterbi 译码、RS 译码、回音抵消、图像压缩等。

　　的专门为支持第三代（3G）无线终端应用而设计的应用处理器体系结构。该处理器结合了

　　TI公司的DSP处理器核心以及ARM公司的RISC架构处理器，成为一款高度整合性的片上系

　　统（SOC，System of Chip），OMAP处理器平台提供了语音、数据和多媒体所需的带宽和功

　　能，可以极低的功耗为高端 3G无线设备提供极佳的性能。OMAP嵌入式处理器系列包括应

　　用处理器及集成的基带应用处理器，目前已广泛应用于实时的多媒体数据处理、语音识别系

　　OMAP5910 是OMAP系列的最新成员，它采用独特的MCU+DSP双内核架构，把高性能低功

　　耗的DSP核与控制性能强的ARM微处理器结合起来，具有集成度高、硬件可靠性和稳定性

　　OMAP5910 应用处理器双核结构的主要优势在于：由于两个独立的组件来完成应用处理任

　　务，其中 MCU 负责支持应用操作系统并完成以控制为核心的应用处理；而 DSP 则负责完

　　成多媒体信号（如音频、语音和图像/视频信号）的处理。与单核结构相比，双核架构的一

　　个明显优势就是可以使操作系统的效率和多媒体代码的执行更加优化并延长电源寿命；同时

　　采用双处理器可以将总工作负荷进行合理划分，从而降低时钟工作频率，使系统的功耗降至

　　操作系统；二是基于DSP的DSP/BIOS。连接两个操作系统的核心技术是DSP/BIOS桥，它是

　　OMAP5910 的关键。对于软件开发者来说，DSP/BIOS桥提供了一种使用DSP的无缝接口，

　　允许开发者在通用处理器上使用标准应用编程接口访问并控制DSP的运行环境，比如，利用

　　像仅用GPP处理器就完成了所有处理功能，这样，开发者就不需要为两种处理器分别编程，

　　这使编程工作大为简化。在OMAP体系结构下，开发者可以像对待单个GPP那样对OMAP的

　　双处理器平台进行编程。而在开发多媒体应用程序时，也可以通过标准的多媒体应用编程接

　　口使用多媒体引擎，从而方便了应用程序的开发，多媒体引擎对相应的DSP任务通过DSP应