DSP芯片选型须知

2026-07-02 04:15:03

　　TI的三大主力DSP产品系列为C2000系列主要用于数字控制系统；C5000（C54x、C55x）系列主要用于低功耗、便携的无线系列主要用于高性能复杂的通信系统。C5000系列中的TMS320C54x系列DSP芯片被广泛应用于通信和个人消费电子领域。

　　在DSP系统的设计流程中，选择合适的器件非常重要，在确定了系统功能需求之后，通过先期的算法确定及性能模拟，我们要选择性价比的器件才能够为下一步开发提供便利。

　　一般而言，定点DSP芯片的价格较便宜，功耗较低，但运算稍低。而浮点DSP芯片的优点是运算高，且C语言编程调试方便，但价格稍贵，功耗也较大。例如TI的TMS320C2XX/C54X系列属于定点DSP芯片，低功耗和低成本是其主要的特点。而TMS320C3X/C4X/C67X属于浮点DSP芯片，运算高，用C语言编程方便，开发周期短，但同时其价格和功耗也相对较高。

　　DSP应用系统的运算量是确定选用处理能力为多大的DSP芯片的基础。运算量小则可以选用处理能力不是很强的DSP芯片，从而可以降低系统成本。相反，运算量大的DSP系统则必须选用处理能力强的DSP芯片，如果DSP芯片的处理能力达不到系统要求，则必须用多个DSP芯片并行处理。那么如何确定DSP系统的运算量以选择DSP芯片呢？下面我们来考虑两种情况。

　　所谓按样点处理就是DSP算法对每一个输入样点循环。数字滤波就是这种情况。在数字滤波器中，通常需要对每一个输入样点计算。例如，一个采用LMS算法的256 抽头的自适应FIR滤波器，假定每个抽头的计算需要3个MAC周期，则256抽头计算需要256×3＝768个MAC周期。如果采样频率为8kHz，即样点之间的间隔为125ms，DSP芯片的MAC周期为200ns，则768个MAC周期需要153.6ms的时间，显然无法实时处理，需要选用速度更高的DSP芯片。表1.3示出了两种信号带宽对三种 DSP 芯片的处理要求，三种DSP芯片的MAC周期分别为200ns、50ns和25ns。从表中可以看出，对话带的应用，后两种DSP芯片可以实时实现，对声频应用，只有第三种DSP芯片能够实时处理。当然，在这个例子中，没有考虑其他的运算量。

　　有些数字信号处理算法不是每个输入样点循环，而是每隔一定的时间间隔（通常称为帧）循环。例如，中低速语音编码算法通常以10ms或20ms为一帧，每隔10ms或20ms语音编码算法循环。所以，选择DSP芯片时应该比较一帧内DSP芯片的处理能力和DSP算法的运算量。假设DSP芯片的指令周期为 p（ns），一帧的时间为Dt （ns），则该DSP芯片在一帧内所能提供的运算量为 Dt/p条指令。例如TMS320LC549-80的指令周期为12.5ns，设帧长为20ms，则一帧内TMS320LC549-80所能提供的运算量为160万条指令。因此，只要语音编码算法的运算量不超过160万条指令，就可以在TMS320LC549-80上实时运行。

　　DSP基本的速度指标是MIPS（百万条指令每秒）和MFLOPS（百万次浮点运算每秒），还有FFT和FIR滤波器的速度及除法、求平房根等特殊运算的速度。

　　（3）和动态范围：和动态范围由DSP的数据字宽和定点/浮点数据格式决定。

　　（4）特定功能：若DSP上集成了多种上电加载功能、同步/异步串口、A/D、D/A、片内语音处理功能、编解码等，可以方便设计，降低成本。

　　DSP片内存储器可用来放程序和数据，当程序和数据都放在片内时，DSP的运行速度要高得多，所以片内存储器越多越好。

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