单片机与DSP.doc

单片机与DSP的比较（有改动）

在过去的几十年里，单片机的广泛应用实现了简单的智能控制功能。随着信息化的进程和
计算机科学与技术、信号处理理论与方法等的迅速发展，需要处理的数据量越来越大，对实
时性和精度的要求越来越高，在某些领域，低档单片机已不再能满足要求。
  近年来，各种集成化的单片DSP的性能得到很大改善，软件和开发工具也越来越多，越来
越好；价格还集成有A/D、D/A，如Intel公司的8098系列。概括起来说，单片机具有如下特点：
具有位处理能力，强调控制和事务处理功能。价格低廉。如低档单片机价格只有人民币几元
钱。开发环境完备，开发工具齐全，应用资料众多。后备人才充足。国内大多数高校都开设
了单片机课程和单片机实验。
2.DSP器件的特点
与单片机相比，DSP器件具有较高的集成度。DSP具有更快的CPU，更大容量的存储器，内置
有波特率发生器和FIFO缓冲器。提供高速、同步串口和标准异步串口。有的片内集成了A/D
和采样/保持电路，可提供PWM输出。DSP器件采用改进的哈佛结构，具有独立的程序和数据
空间，允许同时存取程序和数据。内置高速的硬件乘法器，增强的多级流水线，使DSP器件C源码调试器。
目前国内推广应用最为广泛的DSP器件是美国德州仪器(TI)公司生产的TMS320系列。DSP开发
系统的国产化工作已经完成，国产开发系统的价格至少比进口价格低一半，有的如
TMS320C2XX开发系统只有进口开发系统价格的1/5，这大大刺激了DSP器件的应用。目前，已
有不少高校计划建立DSP实验室，TI公司和北京闻亭公司都已制订了高校支持计划，将带动
国内DSP器件的应用和推广。
3.DSP器件大规模推广指日可待？
通过上述比较，我们可得出结论：DSP器件是一种具有高速运算能力的单片机。从应用角度结论:使用单片机的不一定了解DSP，并且非要用DSP不可;但使用DSP的一定了解单片机，并
且能做出性价比高的产品。

附:
DSP器件的典型应用
随着DSP性能不断改善，用DSP器件来作实时处理已成为当今和未来技术发展的一个新热点。
TI公司最新推出的TMS320C2XX系列具有良好的性能价格比，基本可以取代16位单片机。其中
TMS320C203单片价格不到人民币100元，芯片内置544字的高速SRAM。外部可寻址64K字程序/
数据及I/O，指令周期在25ns～50ns之间，实时性处理比16位单片机快2倍以上，可取代一般
的单片机。

TMS320F206除了具有TMS320C203的功能外，内置32K字零等待快闪存储器，可满足单片设计
的要求，能最大限度减少用户板的体积。TMS320F240的指令、DSP核与TMS320C203、F206完
全兼容，内置8K/16K字快闪存储器，增加了两路10位A/D，每路采样频率可达166kHz，提供9
路独立的PWM输出，内置SCI和SPI接口，内置CAN总线接口。这些大大增强了TMS320X240的处
理能力，在电机控制领域显示了强大的生命力。它是一个典型的TMS320F240的用户系统，它
实现如下功能：
3相PWM输出/3相电流测量/按键控制、液晶显示/RS232通信,A/D、D/A接口,62K字零等待
SRAM,扩展的输入、输出及双向I/O口/JTAG接口

自从2000MCU和DSP完全分家,大家对DSP的认识多为"将部分程序固化从而实现更快处理速度的MCU"，但这个解释总是有点牵强人意。再加上目前流传着这样的一种说法：DSP取代单片机的技术和价格的市场条件已经成熟，大规模推广指日可待。真的流传着这样的一种说法：DSP取代单片机的技术和价格的市场条件已经成熟，大规模推广指日可待。真的是这样的吗？笔者不敢苟同。单片机和DSP各有所长，AVR90单片机是125纳秒一个周期（也是哈弗结构），其内部有SPI、UART等，如果用来作控制、数据采集，只要速度要求不是太高，那么都可以用它，而且用它比用DSP方便。但是如果你的工程中有比较多的算法，特别是信号处理算法，那么用DSP就对了，此时单片机是不能胜任的。
1、单片机的简介
所谓单片机就是在一块芯片上集成了CPU、RAM、ROM(EPROM或EEPROM)、时钟、定时/计数器、多种功能的串行和并行I/O口。如Intel公司的8031系列等。除了以上基本功能外，有的还集成有A/D、D/A，如Intel公司的8098系列。单片机一般具有如下主要特点：
（1）适合实时控制和操作任务
（2）可预测的执行周期度。另外还允许在程序空间和数据空间之间进行传输，因为增加了器件的灵活性。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，远远超过通用微处理器，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，是最值得称道的两大特色。由于它运算能力很强，速度很快，体积很小，而且采用软件编程具有高度的灵活性，因此为从事各种复杂的应用提供了一条有效途径。
根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特点：
（1）在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法；
（2）程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据；
（3）片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；
（4）具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；
（5）快速的中断处理和硬件I/O支持；
（6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；
（7）可以并行执行多个操作；

（8）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。
3、单片机与DSP的比较
目前看来，单片机比DSP应用范围更广，但是DSP比单片机功能更强大。单片机一般用于要求低的场合，如4/8位的单片机。DSP适合于要求较高的场合，DSP主要面向数字信号处理设计，而单片机主要面向系统控制应用设计。DSP是单片机的一个分支。它有专门的FFT算法需要的特殊指令，流水线指令处理。能以较高的速度进行运算。与单片机相比，DSP器件具有较高的集成度。DSP具有更快的CPU，更大容量的存储器，内置有波特率发生器和FIFO缓冲器。提供高速、同步串口和标准异步串口。有的片内集成了A/D和采样/保持电路，可提供PWM输出。DSP器件采用改进的哈佛结构，具有独立的程序和数据空间，允许同时存取程序和数据。内置高速的硬件乘法器，增强的多级流水线，使DSP器件具有高速的数据运算能力。DSP器件比16位单片机单指令执行时间快8～10倍，完成一次乘加运算快16～30倍。DSP器件还提供了高度专业化的指令集，提高了FFT快速傅里寻址方式
利用硬件数据指针，实现逆序寻址
普通寻址
大大减少FFT运算寻址时间
指令运行方式
“流水线”方式，允许程序与数据存储器同时访问
顺序运行
在单条指令执行时间相同的情况下，大大提高运算速度
指针
配置专用运算器，复合指令可以在寄存器、运算单元处理变量的同时，使用指针访问数据存储器
无复合指令功能
采用并行方式，提高数据处理能力
趋势。
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