工業(yè)控制常用的DSP全產(chǎn)業(yè)鏈最全介紹

    1、DSP芯片的起源

DSP芯片，也稱(chēng)數字信號處理器，是一種特別適合于進(jìn)行數字信號處理運算的微處理器，其主要應用是實(shí)時(shí)快速地實(shí)現各種數字信號處理算法。其獨特之處在于它能即時(shí)處理資料，正是這項即時(shí)能力使得DSP最適合支援無(wú)法容忍任何延遲的應用。

其內部采用程序和數據分開(kāi)的哈佛結構，具有專(zhuān)門(mén)的硬件乘法器，廣泛采用流水線(xiàn)操作，提供特殊的DSP指令，可以用來(lái)快速的實(shí)現各種數字信號處理算法。現在DSP產(chǎn)品很多，定點(diǎn)DSP有200多種，浮點(diǎn)DSP有100多種。目前主要供應商有TI、ADI、Motorola等，其中TI占有最大的市場(chǎng)份額主導產(chǎn)品。

TI公司在1982年成功推出了其第一代DSP芯片TMS32010，這是DSP應用歷史上的一個(gè)里程碑，從此DSP芯片開(kāi)始得到真正的廣泛應用。由于TMS320系列DSP芯片具有價(jià)格低廉、簡(jiǎn)單易用、功能強大等特點(diǎn)，所以逐漸成為目前最有影響、最為成功的DSP系列處理器。

首個(gè)可編程DSPTMS32010將其裸片的四分之一用于乘法器，而現在的乘法器如此的小就像曾經(jīng)用過(guò)的接合墊。DSP的核心理論現在也可以在嵌入式處理器世界中獲得更大的發(fā)揮價(jià)值。

從另一個(gè)角度看來(lái)，在針對特定市場(chǎng)的需求為信號處理器進(jìn)行著(zhù)優(yōu)化。與其說(shuō)打造了一條DSP產(chǎn)品線(xiàn)，不如說(shuō)打造了一條通信信號處理器、音頻信號處理器、視頻信號處理器、圖像信號處理器和馬達控制處理器的產(chǎn)品線(xiàn)，所有這些都能采用DSP的理論和硬件。

2、DSP技術(shù)發(fā)展趨勢

①數字信號處理器的內核結構進(jìn)一步改善,多通道結構和單指令多重數據(SIMD)特大指令字組(LIM將在新的高性能處理器中將占主導地位，如Analog Devices的ADSP2116x。

②DSP和微處理器的融合。微處理器是低成本的,主要執行智能定向控制任務(wù)的通用處理器能很好執行智能控制任務(wù)，但是數字信號處理功能很差。而DSP的功能正好與之相反。在許多應用中均需要同時(shí)具有智能控制和數字信號處理兩種功能，如數字蜂窩電話(huà)就需要監測和聲音處理功能。

③DSP和高檔CPU的融合。大多數高檔GPP如Pentium和Powerpc都是SIMI指令組的超標量結構，速度很快。

④DSP和SO的融合。SOC(System-On-Chip)是指把一個(gè)系統集成在一塊芯片上，這個(gè)系統包括DSP和系統接口軟件等。

⑤DSP芯核集成度越來(lái)越高?？s小DSP芯片尺寸一直是DSP技術(shù)的發(fā)展趨勢，當前使用較多的是基于RISC結構，隨著(zhù)新工藝技術(shù)的引入，越來(lái)越多的制造商開(kāi)始改進(jìn)DSP芯核，并且把多個(gè)DSP芯核、MPU芯核以及外圍的電路單元集成在一個(gè)芯片上，實(shí)現了DSP系統級的集成電路。

⑥可編程DSP芯片將是未來(lái)主導產(chǎn)品。隨著(zhù)個(gè)性化發(fā)展的需要，DSP的可編程化為生產(chǎn)廠(chǎng)商提供了更多靈活性，滿(mǎn)足廠(chǎng)家在同一個(gè)DSP芯片上開(kāi)發(fā)出更多不同型號特征的系列產(chǎn)品，也使得廣大用戶(hù)對于DSP的升級換代。

⑦定點(diǎn)DSP占據主流。目前，市場(chǎng)上所銷(xiāo)售的DSP器件中，占據主流產(chǎn)品的依然是16位的定點(diǎn)可編程DSP器件，隨著(zhù)DSP定點(diǎn)運算器件成本的不斷低，能耗越來(lái)越小的優(yōu)勢日漸明顯，未來(lái)定點(diǎn)DSP芯片仍將是市場(chǎng)的主角。

3、DSP芯片空間巨大

隨著(zhù)中國數字消費類(lèi)產(chǎn)品需求的大幅增長(cháng)，以及DSP對數字信號高速運算與同步處理能力的提高，DSP的應用領(lǐng)域將逐漸從移動(dòng)電話(huà)領(lǐng)域擴展到新型數字消費類(lèi)領(lǐng)域，從而應用領(lǐng)域橫跨3C，且分布將日趨均衡。DSP芯片在智能手機中扮演重要角色。DSP芯片可以為移動(dòng)電話(huà)帶來(lái)更好的語(yǔ)音、音頻、圖像體驗，可以極大提升手機單項功能的能力，讓手機運行速度更快。

移動(dòng)寬帶需求量與DSP需求量呈正向變動(dòng)?；贒SP的ADSL和HFC作為兩種最常用的寬帶接入技術(shù)。同時(shí)，基于DSP的通用系統可以實(shí)現無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)通信系統，具有較好的開(kāi)放性，配置靈活，可擴展性強，因此移動(dòng)寬帶需求量與DSP需求量呈正向變動(dòng)。隨著(zhù)移動(dòng)寬帶的普及推廣未來(lái)DSP市場(chǎng)需求可期。

4、我國告別無(wú)芯時(shí)代

專(zhuān)項的實(shí)施極大地提升了我國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度。2001~2016年間，我國集成電路市場(chǎng)規模由1260億元增加至約12000億元，占全球市場(chǎng)份額的將近60%，產(chǎn)業(yè)銷(xiāo)售額擴大超過(guò)23倍，由188億元擴大至4336億元。國內對DSP方面的研究起步較晚，但是發(fā)展較快。中電科14所承擔起研發(fā)DSP芯片的任務(wù)。

10年磨一劍，14所跟龍芯公司、清華大學(xué)合作開(kāi)發(fā)國產(chǎn)DSP芯片華睿1號在2012年通過(guò)核高基專(zhuān)項組驗收。華睿1號成功應用于14所十多型雷達產(chǎn)品中，創(chuàng )造了國產(chǎn)多核DSP芯片產(chǎn)品應用的“三個(gè)之最”：雷達裝備應用型號最多、單臺套應用數量最多和總應用數量最多。

“華睿1號”代表國內DSP芯片工藝最高水平。在處理系統設計方面采用了DSP和CPU多核架構設計技術(shù)，實(shí)測表明，“華睿1號”的處理能力和能耗具有明顯優(yōu)勢，運行多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統十分穩定，芯片的整體技術(shù)指標達到或優(yōu)于國際同類(lèi)產(chǎn)品水平。華睿1號填補了我國在多核DSP領(lǐng)域的空白，對提高我國高端芯片的自主研發(fā)能力、提升我國電子整機裝備研制水平、保障國家信息安全等方面具有重大意義與影響。

華睿芯片魂芯1號是由中國電子集團第38所吳曼青團隊研制成功的，2012年完成測試?；晷疽惶枺˙WDSP100）是一款32位靜態(tài)超標量處理器，屬于DSP第二發(fā)展階段的產(chǎn)品。該芯片基于55nm制作工藝實(shí)現的，具有完全自主知識主權。

魂芯1號達到國際主流DSP芯片水平，與美國模擬器件公司（ADI）TS201芯片新能相近。TS201是ADI公司的一款主流DSP芯片，它集成了定點(diǎn)和浮點(diǎn)計算功能的高速DSP。該處理器廣泛應用于視頻、通信市場(chǎng)和國防軍事裝備中，適合于大數據量實(shí)時(shí)處理的應用領(lǐng)域。

結尾：

數字信號處理器以其功能強、速度快、接口簡(jiǎn)單、穩定性好、編程和開(kāi)發(fā)方便精度高的特點(diǎn)成為信號處理系統開(kāi)發(fā)的主流器件，在通信、語(yǔ)言、圖像、生物醫學(xué)、工業(yè)控制、儀器儀表等許多領(lǐng)域得到了日益廣泛的應用。隨著(zhù)數字信號處理新技術(shù)及微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，DSP的處理速度將會(huì )不斷提高，應用范圍將更加廣泛，必將為數字化事業(yè)的發(fā)展奠定堅實(shí)的基礎。

在這個(gè)信息化的時(shí)代，DSP應用在通訊領(lǐng)域、數字影音的產(chǎn)品將越來(lái)越普及，使得相關(guān)市場(chǎng)需求越來(lái)越大，未來(lái)DSP市場(chǎng)競爭將越趨激烈。相信在未來(lái)的時(shí)間里DSP技術(shù)一定會(huì )被更加重視及關(guān)注，會(huì )為科技的進(jìn)步帶來(lái)很大發(fā)展。