浅谈基于DSP温度控制系统发展.docVIP

浅谈基于DSP温度控制系统发展 　　【摘要】温度控制系统是广泛应用在制药、机械、冶金、化工等等各类工业生产中一种比较常见和典型的过程控制系统，随着计算机技术、控制技术、传感技术的发展，美国TI公司推出了DSP系列的数字信号处理器芯片。数字信号处理器（DSP）具有处理速度快、灵活、精确、抗干扰能力强、体积小以及可靠性高的特点，可满足对信号快速、精确、实时处理及控制的要求。近年来，其更是发展迅速，性价不断提高，应用领域更加广泛，并且日益显示出其巨大的优越性。 　　【关键词】DSP；实时DSP系统；发展 　　【中图分类号】TN911.72 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）09-0045-01 　　数字信号处理（Digital Signal Processing）是一门以众多学科为理论基础面又广泛应用于许多领域的新兴学科。数字信信号处理器（Digital Signal Processor）是微电子学、数字信号处理、计算机技术这3门学科综合研究的成果。在数字信号处理中需要频繁地进行大量数据的乘法和加法运算，以前是利用大型计算机进行卷积、相关、滤波及FFT变换等算法的研究和处理，实现系统模拟和仿真。后来使用了微型计算机，但它的体积仍然比较大，成本比较高，特别是不易嵌入到产品中。通用微处理器单片机因适用的目的不同，在运算速度上难以适应信号实时处理的要求。所以在20世纪70年代未，科技人员开发了这种基于超大规模集成电路技术和计算机技术的数字信号处理品——DSP芯片。 　　DSP芯片实际上就是一种单片机，是集成高速乘法器，具有多组内部总线，能够进行快速乘法和加法运算，适于高速数字信号处理的高速，高位单片计算机，这种器件常常被称为单片数字信号处理器。它具有体积小、功耗小、使用方便、实时处理迅速、处理数据量大、处理精度高、性能价格比高等优点。DSP采用程序空间和数据空间完全分开的哈佛（Havard）结构，允许同时取指令和操作数，而且允许在程序空间和数据空间之间相互传递数据，即改进的哈佛结构。TMS320LF240x DSP的CPU核心具有独立的内部数据和程序总线结构。数据和程序总线分为6条16位的总线，分别为：PAB，程序地址总线，为读写程序空间提供地址；DRAB，数据读???址总线，为读数据空间提地址；DWAB，数据写地址总线，为写数据空间提供地址；PRDB，从程序空间向CPU传送代码、立即操作数和表信息的程序读总线；DRDB，从数据空间向中央算术逻辑单元（CALU）和辅助寄存器算术单元（ARAU）传送数据的数据读总线；DWEB，可以传送数据到程序空间和数据空间的数据写总线。数据读地址总线（DRAB）和数据写地址总线（DWAB）是相互独立的地址总线，CPU在相同的机器周期内可以同时进行数据读写操作。TMS320LF240x DSP流水线具有四个独立的阶段：取指令、指令译码、取操作数以及指令执行。一般情况下，取指令占用PAB和PRDB；指令译码不占用任何程序和数据总线；取操作数占用DRAB和DRDB；指令执行包括将执行结果写回数据存储器，将占用DWAB和DWEB。可见，TMS320LF240x DSP独特的总线结构大大减少了流水线冲突，极大提高了指令的运行速度。 　　实时DSP系统的构成 　　由于实时的处理系统所要处理的信号多为物理信号，因此必须通过传感器将物理信号转换成电信号，若为模拟信号可通过AID转换器转换成数字信号后输送给数字处理部件；若为开关数字信号可通过I/O接口输送给数字处理部件。实时处理要求系统必须在有限的时间内对外部输入信号完成指定的处理，即信号处理速度必须大于等于输入信号更新的速度，而且从信号输入到处理后信号输出的延迟必须足够小。所以采用DSP芯片作为数字信号处理部件是最好的选择。 　　DSP的发展前景 　　1.提高性能，就TI公司而言，在开发的10个不同种类的TMS320系列DSP产品中，每个系列的产品针对不同的应用领域，预计到2010年将会提高到230倍，届时，利用这种具有很高性能的DSP，将能制造出新一代高性能的家庭网关、网络电视机、实时视频电话以及家用多功能机器人等全新产品。 　　2.集成度，TI公司预测到2010年，DSP芯片的集成度将会增加11倍，在单个芯片内将集成5亿个晶体裁管。 　　3.降低功耗DSP内核的功耗目前正在不断降低，其工作电压已从5V降到3.3V又降至1.2V，工作电压低于1v的DSP产品也正在加紧研制开发随着DSP内核工作电压的不断降低，其功耗下降了许多倍（TMS320C54X进行全速率话音编解码时，功耗只有5.6mW），同时将会使应用这种DSP的便携式产品的功耗也随之减少。 　　4.加强融合，DSP与微控制器（MCU）的融合将成为大势所趋。在许多嵌入式应用领域，既需