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，也稱數(shù)字信號處理器，是一種特別適合于進行數(shù)字信號處理運算的微處理器，其主要應(yīng)用是實時快速地實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。其獨特之處在于它能即時處理資料，正是這項即時能力使得DSP最適合支援無法容忍任何延遲的應(yīng)用。

其內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開的哈佛結(jié)構(gòu)，具有專門的硬件乘法器，廣泛采用流水線操作，提供特殊的DSP指令，可以用來快速的實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。現(xiàn)在DSP產(chǎn)品很多，定點DSP有200多種，浮點DSP有100多種。目前主要供應(yīng)商有TI、ADI、Motorola等，其中TI占有最大的市場份額主導(dǎo)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(yīng)用歷史上的一個里程碑，從此DSP芯片開始得到真正的廣泛應(yīng)用。由于TMS320系列DSP芯片具有價格低廉、簡單易用、功能強大等特點，所以逐漸成為目前最有影響、最為成功的DSP系列處理器。

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

從另一個角度看來，在針對特定市場的需求為信號處理器進行著優(yōu)化。與其說打造了一條DSP產(chǎn)品線，不如說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，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(shù)字信號處理器的內(nèi)核結(jié)構(gòu)進一步改善,多通道結(jié)構(gòu)和單指令多重數(shù)據(jù)(SIMD)特大指令字組(LIM將在新的高性能處理器中將占主導(dǎo)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(zhí)行智能定向控制任務(wù)的通用處理器能很好執(zhí)行智能控制任務(wù)，但是數(shù)字信號處理功能很差。而DSP的功能正好與之相反。在許多應(yīng)用中均需要同時具有智能控制和數(shù)字信號處理兩種功能，如數(shù)字蜂窩電話就需要監(jiān)測和聲音處理功能。

③DSP和高檔CPU的融合。大多數(shù)高檔GPP如Pentium和Powerpc都是SIMI指令組的超標(biāo)量結(jié)構(gòu)，速度很快。

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

⑤DSP芯核集成度越來越高。縮小DSP芯片尺寸一直是DSP技術(shù)的發(fā)展趨勢，當(dāng)前使用較多的是基于RISC結(jié)構(gòu)，隨著新工藝技術(shù)的引入，越來越多的制造商開始改進DSP芯核，并且把多個DSP芯核、MPU芯核以及外圍的電路單元集成在一個芯片上，實現(xiàn)了DSP系統(tǒng)級的集成電路。

⑥可編程DSP芯片將是未來主導(dǎo)產(chǎn)品。隨著個性化發(fā)展的需要，DSP的可編程化為生產(chǎn)廠商提供了更多靈活性，滿足廠家在同一個DSP芯片上開發(fā)出更多不同型號特征的系列產(chǎn)品，也使得廣大用戶對于DSP的升級換代。

⑦定點DSP占據(jù)主流。目前，市場上所銷售的DSP器件中，占據(jù)主流產(chǎn)品的依然是16位的定點可編程DSP器件，隨著DSP定點運算器件成本的不斷低，能耗越來越小的優(yōu)勢日漸明顯，未來定點DSP芯片仍將是市場的主角。

3、DSP芯片空間巨大

隨著中國數(shù)字消費類產(chǎn)品需求的大幅增長，以及DSP對數(shù)字信號高速運算與同步處理能力的提高，DSP的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒅饾u從移動電話領(lǐng)域擴展到新型數(shù)字消費類領(lǐng)域，從而應(yīng)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芯片可以為移動電話帶來更好的語音、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。

移動寬帶需求量與DSP需求量呈正向變動。基于DSP的ADSL和HFC作為兩種最常用的寬帶接入技術(shù)。同時，基于DSP的通用系統(tǒng)可以實現(xiàn)無線接入點通信系統(tǒng)，具有較好的開放性，配置靈活，可擴展性強，因此移動寬帶需求量與DSP需求量呈正向變動。隨著移動寬帶的普及推廣未來DSP市場需求可期。

4、我國告別無芯時代

專項的實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，我國集成電路市場規(guī)模由1260億元增加至約12000億元，占全球市場份額的將近60%，產(chǎn)業(yè)銷售額擴大超過23倍，由188億元擴大至4336億元。國內(nèi)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(dān)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)合作開發(fā)國產(chǎn)DSP芯片華睿1號在2012年通過核高基專項組驗收。華睿1號成功應(yīng)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(yīng)用的“三個之最”：雷達裝備應(yīng)用型號最多、單臺套應(yīng)用數(shù)量最多和總應(yīng)用數(shù)量最多。

“華睿1號”代表國內(nèi)DSP芯片工藝最高水平。在處理系統(tǒng)設(shè)計方面采用了DSP和CPU多核架構(gòu)設(shè)計技術(shù)，實測表明，“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)實時操作系統(tǒng)十分穩(wěn)定，芯片的整體技術(shù)指標(biāo)達到或優(yōu)于國際同類產(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(biāo)量處理器，屬于DSP第二發(fā)展階段的產(chǎn)品。該芯片基于55nm制作工藝實現(xiàn)的，具有完全自主知識主權(quán)。

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，它集成了定點和浮點計算功能的高速DSP。該處理器廣泛應(yīng)用于視頻、通信市場和國防軍事裝備中，適合于大數(shù)據(jù)量實時處理的應(yīng)用領(lǐng)域。

結(jié)尾：

數(shù)字信號處理器以其功能強、速度快、接口簡單、穩(wěn)定性好、編程和開發(fā)方便精度高的特點成為信號處理系統(tǒng)開發(fā)的主流器件，在通信、語言、圖像、生物醫(yī)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(yīng)用。隨著數(shù)字信號處理新技術(shù)及微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，DSP的處理速度將會不斷提高，應(yīng)用范圍將更加廣泛，必將為數(shù)字化事業(yè)的發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。

在這個信息化的時代，DSP應(yīng)用在通訊領(lǐng)域、數(shù)字影音的產(chǎn)品將越來越普及，使得相關(guān)市場需求越來越大，未來DSP市場競爭將越趨激烈。相信在未來的時間里DSP技術(shù)一定會被更加重視及關(guān)注，會為科技的進步帶來很大發(fā)展。