【導讀】數(shù)字信號處理可以為各種產(chǎn)品和應用添加有價值的功能。即使是受成本、外形尺寸或進度限制的設計也可以輕松融入 DSP 的優(yōu)勢，因為現(xiàn)在工程師可以訪問大量的庫代碼、示例項目和高性能處理器，這些處理器既便宜又相對用戶友好。
本文討論當您需要 MCU 充當系統(tǒng)控制器和數(shù)字信號處理器時應尋找的功能。
數(shù)字信號處理可以為各種產(chǎn)品和應用添加有價值的功能。即使是受成本、外形尺寸或進度限制的設計也可以輕松融入 DSP 的優(yōu)勢，因為現(xiàn)在工程師可以訪問大量的庫代碼、示例項目和高性能處理器，這些處理器既便宜又相對用戶友好。
真正的數(shù)字信號處理器（例如 Texas Instruments 的 C5000 系列或 Analog Devices 的 SHARC 系列）可能是一種令人生畏的設備。我主要使用德州儀器 (TI) 的 DSP，總體而言，這次體驗非常高效且令人滿意。然而，在那種情況下，我不必設計電路板，我也不喜歡嘗試調試奇怪的系統(tǒng)崩潰和了解操作系統(tǒng)細節(jié)的過程。
毫無疑問，某些計算密集型 DSP 任務將需要真正的數(shù)字信號處理器甚至 FPGA。不過，在許多應用中，正確選擇微控制器就足夠了，這也是事實。本文討論了當您想要確保您的 MCU 擁有充足的 DSP 功能時需要關注的特性和功能。
8 位、16 位還是 32 位？
這個問題并不像您想象的那么簡單。一般來說，16 位和 32 位器件更適合 DSP 應用。數(shù)字信號處理涉及通常會產(chǎn)生大量數(shù)字的數(shù)學過程，并且您需要一個可以直接操作這些大數(shù)的處理器。
然而，8 位處理本質上并不是壞事，如果您知道將處理有限范圍的數(shù)字值，那么 8 位微控制器可能是一個不錯的選擇。
此外，工程師通常沒有時間或意愿去研究處理器的低級細節(jié)，因此很難在指定的位寬和實際計算效率之間建立清晰的聯(lián)系。例如，“32 位微控制器”是否有 32 位寄存器？32 位ALU？32位地址總線？32位通信接口？“32 位”到底是什么意思？這些細節(jié)可能會影響您的決定，特別是如果您希望主要處理不需要所有這些額外位的小數(shù)字。
這種現(xiàn)代化的 8 位架構由 Silicon Labs 開發(fā)（圖表取自本文檔）。他們警告不要假設 16 位或 32 位設備將始終優(yōu)于 8 位設備。
時鐘速度
微控制器的時鐘頻率無疑是其作為數(shù)字信號處理器的優(yōu)點的良好指標。但是，了解每秒時鐘周期和每秒指令數(shù)之間的區(qū)別至關重要。處理器通過執(zhí)行指令來完成DSP任務，因此其性能受到時鐘頻率和執(zhí)行指令所需的時鐘周期數(shù)的影響。
不幸的是，這個問題很快就變得相當復雜。一條指令所需的時鐘周期數(shù)因一條指令而異，而每條指令的平均時鐘周期數(shù)可以通過使用流水線架構來減少。然后，您必須考慮“每條指令的功能”量，即微控制器 A 可能只需要一條指令來完成在微控制器 B 上需要多條指令的操作。
該圖傳達了流水線處理器的概念。請參閱這篇文章了解更多信息?？屏?ML 伯內特[ CC-BY-SA-3.0 ]。
以下是我的簡短建議：如果您要比較同一系列的設備，請選擇更高的時鐘頻率。如果您要比較具有主要架構差異的設備，請嘗試找到一個可靠的規(guī)格來指示指令執(zhí)行速率（表示為 MIPS，每秒數(shù)百萬條指令）或每條指令的平均時鐘周期數(shù)。
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