Eingebettete Systeme verwenden eine Vielzahl von DSP -Geräten (Digital Signal Processing) mit jeweils eigenen Stärken und Schwächen, die auf bestimmte Anwendungsanforderungen zugeschnitten sind. Die Unterschiede liegen hauptsächlich in:
1. Architektur:
* Festpunkt im Vergleich zu Floating-Punkt: Festpunkt-DSPs verwenden Ganzfaktoren für Berechnungen und bieten eine höhere Geschwindigkeit und einen geringeren Stromverbrauch, aber eine begrenzte Präzision. DSPS-Schwimmpunkt-DSPs verwenden Gleitkomma-Zahlen, die eine höhere Präzision, jedoch auf Kosten von Geschwindigkeit und Leistung liefern. Die Wahl hängt von den Genauigkeitsanforderungen und dem Strombudget der Anwendung ab. Viele moderne DSPs bieten eine Mischung aus beiden.
* Harvard gegen von Neumann Architektur: Harvard Architecture verwendet separate Speicherplätze für Anweisungen und Daten, wodurch parallelen Zugriff und eine verbesserte Leistung ermöglicht werden. Von Neumann Architecture verwendet einen einzelnen Speicherplatz für beide, um das Design zu vereinfachen, aber möglicherweise den Durchsatz einschränken. DSPs bevorzugen die Architektur von Harvard für Geschwindigkeit überwältigend.
* Anweisungssatz Architektur (ISA): Unterschiedliche DSPs haben unterschiedliche ISAs, die sich auf die Programmierung, die Codeeffizienz und die verfügbaren Bibliotheken auswirken. Einige gemeinsame ISAs umfassen TMS320C (Texas Instruments), Sharc (Analog Devices) und Blackfin (ADI). Die Auswahl hängt häufig von vorhandenen Softwarebibliotheken, Entwicklerkompetenz und Lieferantenunterstützung ab.
* Parallel -Verarbeitungsfunktionen: Viele moderne DSPs enthalten parallele Verarbeitungsfunktionen wie mehrere Verarbeitungskerne, SIMD -Anweisungen (einzelne Anweisungen, mehrere Daten) oder spezielle Hardwarebeschleuniger (z. B. für FFTs). Diese verbessern die Verarbeitungsgeschwindigkeit für rechenintensive Aufgaben.
2. Leistungseigenschaften:
* Uhr Geschwindigkeit: Höhere Taktgeschwindigkeiten führen zu einer schnelleren Verarbeitung, aber auch zu einem erhöhten Stromverbrauch und Wärmeerzeugung.
* Rechenleistung: Dies wird in Operationen pro Sekunde (OPS) oder Floating-Punkt-Operationen pro Sekunde (FLOPs) gemessen und spiegelt die Gesamtverarbeitungsfähigkeit wider.
* Speicherkapazität: Die Menge des On-Chip-Speichers (RAM, ROM) beeinflusst die Größe und Komplexität von Algorithmen, die implementiert werden können.
* Stromverbrauch: Bei batteriebetriebenen Anwendungen entscheidend ist, dass ein geringer Stromverbrauch eine wichtige Überlegung ist.
3. Peripheriegeräte und Schnittstellen:
* Analog-zu-Digital-Konverter (ADCs) und Digital-analog-Konverter (DACs): Wesentlich für die Schnittstelle mit analogen Sensoren und Aktuatoren. Die Anzahl der Kanäle, die Auflösung und die Stichprobenrate variieren stark.
* Kommunikationsschnittstellen: Verschiedene DSPs unterstützen verschiedene Kommunikationsprotokolle (z. B. SPI, I2C, UART, Ethernet, USB) für die Verbindung zu anderen Systemkomponenten.
* Timer und Zähler: Wird zum Timing kritischer Vorgänge und zur Erzeugung von Kontrollsignalen verwendet.
* Allzweckeingang/Ausgabe (GPIO): Flexible Konnektivität zu externen Geräten bereitstellen.
4. Software und Werkzeug:
* Entwicklungsumgebung: Die Verfügbarkeit von Compilern, Debuggern und anderen Entwicklungstools wirkt sich auf die einfache Programmierung und Debuggierung aus.
* Bibliotheken und Unterstützung: Vorgefertigte Bibliotheken für gemeinsame Signalverarbeitungsalgorithmen (z. B. FFT, FIR-Filter) können die Entwicklungszeit erheblich verkürzen.
Beispiele für DSP -Geräte, die in eingebetteten Systemen verwendet werden:
* Texas Instrumente TMS320C6000/C2000: In verschiedenen Anwendungen häufig verwendet, von der Motorsteuerung bis zur Audioverarbeitung.
* Analoggeräte Sharc -Prozessoren: Bekannt für ihre Hochleistungs-Schwimmpunktfähigkeiten, die häufig in anspruchsvollen Anwendungen wie Radar und Sonar verwendet werden.
* Stmicroelectronics STM32F7 -Serie mit DSP -Funktionen: Teil einer breiteren Mikrocontroller-Familie, die DSP-Funktionen für kostengünstige Lösungen integriert.
Zusammenfassend wird die Auswahl des DSP -Geräts für ein eingebettetes System durch eine sorgfältige Berücksichtigung der spezifischen Anforderungen der Anwendung in Bezug auf Verarbeitungsleistung, Präzision, Stromverbrauch, Kosten und verfügbare Ressourcen angetrieben. Es gibt keinen einzigen "besten" DSP; Die optimale Wahl hängt immer vom Kontext ab.
