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详解 DSP 和 MCU 的区别和联系

发布：嵌入式培训
来源：嵌入式教程
时间：2020-03-31 16:58
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一、区别

两则的分流造成的主要原因是数字信号处理的简便性，考虑一个数字信号处理的实例，比如有限冲击响应滤波器(FIR)。用数学语言来说，FIR滤波器是做一系列的点积。取一个输入量和一个序数向量，在系数和输入样本的滑动窗口间作乘法，然后将所有的乘积加起来，形成一个输出样本。

类似的运算在数字信号处理过程中大量的重复发生，使得为此设计的器件必须提供专门的支持，促进了DSP器件与通用处理器(GPP)的分流：

1. 对密集乘法的支持

2. 存储器结构：

此外，DSP处理器几乎都不具备数据的高速缓存。这是因为DSP的典型数据是数据流。也就是说，DSP处理器对每个数据样本做计算后，就丢弃，几乎不再重复使用。 3. 零开销循环

DSP算法的一个共同的特点，即大多数处理时间都花在执行较小的循环上，也就容易理解，为什么大多数的DSP都有专门的硬件，用于零开销循环。所谓的零开销循环是指处理器在执行循环时，不用花时间去检查循环计数器的值，条件转移到循环大额顶部，将循环计数器减1.

与此相反，GPP的循环使用软件来实现。某些高性能的GPP使用转移预报硬件，几乎达到与硬件支持零开销循环同样地效果。

二、联系

按照传统方式，嵌入式应用中的数字信号处理器(dsp)相对于主微控制器起到从属的作用。在这些应用中，MCU用作系统控制器，而大量的数据处理留给DSP。例如，在音频或视频处理器应用中有可能需要人机界面管理，或则是整个系统的控制。

为完成这些任务，有几种系统设计方案选择

第一种方案是将DSP和MCU芯片组合在印制电路板上。这种方案成本高并且占用面积大，但是可适当地调整每个芯片的尺寸以最大限度的满足系统需要。

第二种方案是将DSP功能合并到一个MCU中。这种方案只适合于直接的信号处理应用。MCU的时钟频率和计算体系结构根本上不太适合大量的数字处理。有些MCU试图通过增加一个乘法和累加器(MAC)(dsp的一个特点)来补偿上述不足。但是这种方案任然缺乏高级应用所需要的基本的“由上至下”的体系结构设计。

第三种方案是一种将dsp和mcu组合在单个封装内的多芯片模块(mcm).这种方案的局限性是，设计工程师必须按“50/50”的时间比例分配给控制和DSP功能;例如，一旦DSP超出时间，MCU不能完成计算任务。像第一种方案选择一样，当DSP和MCU内核独立存在的时候，需要两套开发工具。

已经出现第四种方案它是将MCU的功能合并到一个DSP中。这类方案的一个例子是美国模拟器件公司(Anolog Device Inc.,简称ADI)的Blackfin 处理器系列。这些新型处理器具有统一的经过优化的体系结构，不仅适于数据计算，而且也适于有关的控制任务。通过平衡执行控制任务与复杂计算的要求，这种方案可以根据系统实时处理的需要，完成100%的控制或者100%的计算任务。完成所有这一切任务不需要在DSP模式和MCU模式之间的模式转换。

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