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第八讲：DSP芯片的基本结构和特征之其他DSP芯片简介

作者：电子虫虫 [ 打印 ] [ 返回 ]

2.6 其他DSP芯片简介

2.6.1 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。与TI公司相比，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。ADSP21XX系列为定点DSP芯片，ADSP21XXX系列为浮点DSP芯片。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u/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。

2.6.2 AT&T公司DSP芯片
AT&T是第一家推出高性能浮点DSP芯片的公司。AT&T公司的DSP芯片包括定点和浮点两大类。定点DSP芯片中有代表性的主要包括DSP16、DSP16A、DSP16C、DSP1610和DSP1616等。浮点DSP芯片中比较有代表性的包括DSP32、DSP32C和DSP3210等。
AT&T定点DSP芯片的程序和数据字长均为16位，有2个精度为36位的累加器，1个深度为15字的指令Cache，支持最多127次的无开销循环。DSP16的指令周期为55ns和75ns，累加器长度为36位，片内有2K字的程序ROM和512字的数据RAM。DSP16A速度最快的版本为25ns的指令周期，片内有12K字的程序ROM和2K字的数据RAM。DSP16C的指令周期为38.5ns和76.9ns，片内存储器资源与DSP16A相同，增加了片内的Codec，此外，还有1个4引脚的JTAG仿真口。DSP1610片内有512字的引导ROM和8K字的双口RAM，支持硬件和软件等待状态。DSP1616片内有12K字的ROM和2K字的双口RAM，支持软件等待状态。DSP1610和1616提供了仿真接口。
DSP32C是DSP32的增强型，是性能较优的一种浮点DSP芯片。其主要特点包括：
(1) 80/100 ns的指令周期；
(2) 地址和数据总线可以在单个指令周期内访问4次；
(3) 片内具有3个512字的RAM块，或2个512字的RAM块加1个4K字的ROM块。可以寻址4M字的外部存储器；
(4) 具有串行和并行I/O接口。串行I/O采用双缓冲，支持8/16/24/32位串行数据传输，外部微处理器可以控制DSP32C的8/16位并行口；
(5) 采用专用的浮点格式，可在单周期内与IEEE-754浮点格式进行转换；
(6) 具有4个40位精度的累加器和22个通用寄存器；
(7) 支持无开销循环和硬件等待状态。
DSP3210内部具有2个1K字的RAM块和512字的引导ROM，外部寻址空间达4G字节，可以用软件编程产生等待状态，具有串行口、定时器、DMA控制器和一个与Motorola和Intel微处理器兼容的32位总线接口。

2.6.3 Motorola公司DSP芯片
Motorola公司的DSP芯片可分为定点、浮点和专用三种。
定点DSP芯片以MC56000、MC56001、MC56002为代表。程序和数据字长为24位，有2个精度为56位的累加器。DSP56001的指令周期为60ns和74ns两种。片内具有512字的程序RAM、512字的数据RAM和512字的数据ROM。三个分开的存储器空间，每个均可寻址64K字。片内32字的引导程序可以从外部EPROM装入程序。支持8位异步和8~24位同步串行I/O接口。并行接口可与外部微处理器接口，支持硬件和软件等待状态产生。MC56000是ROM型的DSP芯片，内部具有2K字的程序ROM。MC56002则是一个低功耗型芯片，可以在2.0V~5.5V电压范围内工作。
浮点DSP芯片以MC96002为代表，采用IEEE-754标准浮点格式，累加器精度达96位，可支持双精度浮点数。该芯片的指令周期为50/60/74ns。片内有3个32位地址总线和5个32位数据总线。内部具有1K字的程序RAM、1K字的数据RAM和1K字的数据ROM。64字的引导ROM可以从外部8位EPROM引导程序。内部具有10个96位或30个32位基于寄存器的累加器。支持无开销循环、硬件和软件等待状态产生。具有三个独立的存储空间，每个空间可寻址4G字。
MC56200是一种基于MC56001 DSP核，适合于自适应滤波的专用定点DSP芯片，指令周期为97.5ns，程序字长和数据字长分别为24位和16位。内部的程序和数据RAM均为256字，累加器精度为40位。MC56156则是一个在片内集成了过取样Σ-Δ话带Codec模数转换器和锁相环的DSP芯片，主要用于蜂窝电话等通信应用，其指令周期为33/50ns。
除了以上介绍的一些DSP芯片之外，还有一些公司的DSP芯片也较著名。例如NEC公司的uPD77C25、uPD77220定点DSP芯片和uPD77240浮点DSP芯片等。

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