单片机和DSP的区别是什么?

发布时间:2021-03-31

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  一般来说,单片机是通用的cpu,比如说控制led灯,显示温度时间等,做一些软件级别的计算。例如,你可以编写crc32的软件计算函数。而DSP主要做硬件级别的运算,例如软件传参到指定的寄存器中,DSP硬件模块可以直接算出结果并返回,速度比单片机软件要快。

  一些厂商因此将通用CPU及DSP合并组成一个MPU,同时发挥两者所长。

  DSP与单片机的区别:

  1、存储器结构不同

  单片机使用冯.诺依曼存储器结构。这种结构中,只有一个存储器空间通过一组总线(一个地址总线和一个数据总线)连接到处理器核。

  大多数DSP采用了哈佛结构,将存储器空间划分成两个,分别存储程序和数据。

  2、 对密集的乘法运算的支持

  单片机不是设计来做密集乘法任务的,即使是一些现代的GPP,也要求多个指令周期来做一次乘法。而DSP处理器使用专门的硬件来实现单周期乘法。DSP处理器还增加了累加器寄存器来处理多个乘积的和。累加器寄存器通常比其他寄存器宽,增加称为结果bits的额外bits来避免溢出。

  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。

  单片机是Single-chip Microcomputer的较准确译法,但能准确反映单片机设计思想、并且有长远技术眼光的词汇是Microcontroller(微控制器)。

  DSP主要针对一些计算能力要求较高的应用,如视频图像处理、智能机器人、数字无线、宽带访问、数字音频、高分辨率成像和数字电机控制等。

  单片机应用广,主要利益于它的成本控制上,使它能在许多对计算能力要求不那么高的应用立足。相信在未来几年里,MCU市场关键增长驱动力将来自于绿色能源,智能电子设备,以及电子产品的升级换代比如汽车电子。

  DSP器件与单片机的比较

  1. 单片机的特点

  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。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快速傅里叶变换和滤波器的运算速度。此外,DSP器件提供JTAG接口,具有更先进的开发手段,批量生产测试更方便,开发工具可实现全空间透明仿真,不占用用户任何资源。软件配有汇编/链接C编译器、C源码调试器。目前国内推广应用广的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,可得出结论:

  DSP器件是一种具有高速运算能力的单片机

  从应用角度看:DSP器件是运算密集型的,而单片机是事务密集型的,DSP器件可以取代单片机,单片机却不能取代DSP。

  DSP器件价格大幅度下滑,直逼单片机。

  DSP器件使用了JTAG硬件仿真,比单片机更易于硬件调试。

  国产化的DSP开发系统为更多用户采用DSP器件提供了可能性。

  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。

  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。