系统层级整合DSP元件
基本上系统层级整合(System-Level Integration;简称SLI) 元件由几大要素构成,即特定高度整合的应用逻辑元件(包含微处理器) 、IPs、架构于验证成熟的设计平台及开发软体。
System-Level Integration DSP 则是以DSP为核心设计,如以日前德州仪器(TI)宣布两颗功能高度整合的系统层级DSP元件TMS320VC5470与TMS320VC5471为例,其结合C5000可程式DSP、ARM7 Thumb精简指令集处理器(RISC)与一系列周边功能电路(Peripherals)于单颗晶片,并支援使用简单的eXpressDSP发展工具套件以及应用广泛的多种嵌入式作业系统(Embedded Operating System) ,同时支援数百种符合xDAIS标准的既有DSP演算法。其好处在于让厂商更快在市场上推出各种即时应用产品,例如语音合成、无线资料传输、语音辨识以及网路连线的保全系统,同时达到减少产品成本与体积并降低电力消耗目标。
把DSP与精简指令集处理器(RISC)整合至单颗晶片,将立刻带来许多重要优点;例如对不同应用系统,设计人员可将不同工作分配给最合适处理器,让系统整体效能得以大幅提升。此架构可以让两个处理器都只负责自己最拿手的工作,协调处理器的运算资源并发挥自己的最大长处。
DSP的电力消耗极低,又可提供强大的即时信号处理能力,它可成为即时应用软体组件的主要处理器,RISC则扮演负责系统的管理、命令、控制与使用者介面功能的角色。例如在语音合成应用系统中,DSP核心将负责语音合成工作,精简指令集核心则执行语言处理功能;如果是用户端网路连线设备,DSP将执行即时信号处理,精简指令集核心负责系统控制功能。
另相较于使用单独DSP与精简指令集处理器的嵌入式解决方案,系统层级整合可以省下许多电路板面积、电力消耗与产品成本。若以常见的应用系统为例,离散式解决方案可能包括多颗DSP、精简指令集处理器、相关逻辑电路与记忆体,并占用约404平方厘米电路板面积,需要240 mW电力与28美元的成本;若采用TMS320VC5471系统层级DSP,同样应用系统只需要256平方厘米电路板面积,消耗175 mW电力,成本更低于16美元,如(图一)。除了这些有形的节省外,由于系统零组件数目大幅减少,不但设计复杂性随之降低,产品的制造效率也会增加。
![《图一 系统层级整合减少产品成本与体积并降低电力消耗 》](/art/2002/01/051151307272/p1.gif)
《图一 系统层级整合减少产品成本与体积并降低电力消耗 》 |
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同时整合配备完整周边功能电路(Peripherals)亦是系统层级整合(System-Level Integration) DSP的主要特色;例如TI 的TMS320VC5471配备完整的通讯周边,包括多通道缓冲序列埠、10/100 Base-T以太网路、通用输入/输出界面、UART连接埠、序列埠界面、I2C界面以及零等待状态的同步随机存取记忆体。如此能轻易连接至蓝芽晶片或802.11b晶片,并提供强大的无线连接能力;而内建10/100乙太网路媒介存取控制以及与传输媒介无关的MII界面,提供以太网路或家庭电话线网路所须的连线能力。如此设计皆是让设计人员能迅速推出新产品,支援各种不同通讯应用需求。
嵌入式作业系统支援