DSP与STM32大PK

DSP与STM32⼤PK
1.FPGA:是可编程逻辑阵列，常⽤于处理⾼速数字信号，不过随着科技的发展，现在很多FPGA CPLD可以集成mcu内核，甚⾄具备了ARM DSP的功能
2.ARM,是⼀类内核的称谓，就像51⼀样，具体到芯⽚的话，会有很多不同的⼚家不同等级，诸如三星、易法、飞利浦、摩托罗拉等等，其中STM32是易法半导体的⼀款⾯向⼯
控低功耗内核为Cortex M3内核的ARM芯⽚
3.DSP顾名思义就是数字信号处理，⼚家主要是德州仪器(TI)主要⽤于数字型号处理等对运算速度有特殊要求的场合，诸如⾳频视频算法，军⼯等领域，但同时dsp有
2000 5000 6000等系列也可满⾜不场合需要
1.FPGA⼀般不会⽤来做复杂的系统，只⽤来做些简单的系统如状态机实现的⾃动售货机...展开>等，多少还是⽤来做信号的⾼速变换和处理，毕竟它只是可编程逻辑阵列。

2.ARM和DSP就各有千秋了；
ARM的系列从V3 V5 V7 V9 XSCALE,从thumb指令到arm指令(thumb arm也可同时实现），可以说遍布机会所有的领域，只要你接的价格可以接受(其实许多arm并不是很贵的)，
单⽚机所有的功能基本他都能实现，我就不⽤举例⼦，特别是现在与各种RTOS结合更是开发⽅便功能强⼤。

DSP相对arm价格要贵些，这也是可能个体⼚家使⽤较少的⼀个原因吧，2000系列主要⽤于⼯控特别是2812这个⽤的⼈⽐较多，5000 6000主要⽤于⼿持设备、PDA、通信等领
域；
DSP还有⼀个特⾊就是对⼀些特殊算法的⽀持如快速福利叶变换等，所以对运算速度有特殊要求的场合⼀般会选择DSP；
DSP因其性能和功能⽐较好，还⼴泛⽤于军⼯领域！
关于DSP和普通51 AVR还有STM32的区别
DSP是为运算⽽⽣的，他最强⼤的地⽅就在与它的数**算性能，那是由它的指令集⽀持的。

那些拿DSP和STM32⽐较的，省省吧，如果你两者都熟悉你就知道根本没啥好⽐
的，
如果我需要很多⾼级的接⼝，⽐如以太⽹和USB，那么我⾃然选STM32，如果我需要实现⼀些算法，那肯定会选DSP。

如果你对运算速度不敏感，反正72M的速度已经⽐原
先快很多了，那当然是看你熟悉哪个，哪个价格⽐较好，⽀持⽐较好。

从51 AVR到DSP最⼤的障碍
1、应该是编译环境吧，TI的DSP都⽤的是CCS，CCS界⾯和原先IAR区别不是⼀般的⼤，⽐如程序导⼊，⽐如观察变量，⽐如烧写FLASH。

恩，是的。

⽤过了IAR那种傻
⽠化的操作了之后，真是怎么弄怎么别扭，CCS真是太不友好了。

但是没办法，IAR他们是专门做编译软件的，TI主要是做DSP的，TI也意识到这个问题了，所以现在推出的
CCSV4好像在这⽅⾯有很⼤的加强。

不过⽹上还是CCS3.3的资料最多，⼤家也熟悉，如果刚接触还是先⽤CCS3.3为好。

如果你⼿头有快，那⾥⾯应该有对这些操作的详细说明。

所以这个慢慢应该也可以熟悉。

2、库⽂件。

TI的库⽂件都是联合+结构+位域的形式。

对这些结构不是⾮常熟悉的话可能看着有点晕，这个只能慢慢去看C的书。

最纳闷的可能就是它的地址映射，如何把寄
存器映射到相应的地址，那是它由编译器来⽀持的主要通过#PROGRM来实现，可以去看看它的CMD⽂件
3、CMD，CMD⽂件可能是⼊门最⼤的⼀个坎了，单⽚机或者根本就没这么⼀说，这破东西到底啥⽤呐？CMD⽂件主要作⽤就是⽤来做内存分配，你的芯⽚⾥⾯有FLASH
有RAM有BOOT ROM，你编写的程序有代码，要烧到FLASH中，有全局变量要存到RAM的全局变量区域，有局部变量，要存到堆栈中。

CDM⽂件其实就是把你代码中的这些⼀
块⼀块的东西和具体的硬件存储对应起来。

你可以随你需要任意来配置，⽐如我有⼀个数据表格，普通的单⽚机你定义好了之后会有编译器来帮你存放到⼀个地⽅，但是DSP⾥
⾯你可以通过配置CMD把它放在你认为合适的地⽅。

再⽐如堆栈空间的⼤⼩，以前从来没关⼼过堆栈⼤⼩，但是开辟的太⼤的话可能浪费内存空间。

当然，每个芯⽚都有⼀个标
准的CMD⽂件，初学者完全可以不⽤去修改它。

4、⽂档。

TI的⽂档包括数据⼿册和外设指南，很多⼈说很乱，不像其它芯⽚，所有外设的资料都会放在⼀起，但是TI会每个外设弄⼀个。

这就要说说TI的外设，它的外设都
⾮常专业，是的专业。

⽐如它的PWM外设，叫ePWM，也就是增强型的PWM，这个外设可以轻松输出⾮常复杂的PWM波形，⽽且不⽤CPU参与。

所以它的外设指南有100多
页，你会发现很多外设都是这样，⾥⾯有很多很多增强的功能，相对应的它的说明⽂档也就⾮常长。

要是全部都集合在⼀起那就会⾮常的⼤。

⽽且它的每个外设都是有独⽴版本
的，⽐如ADC，已经从0版到3版，⽽ePWM还是1版，分开之后升级的维护会⽅便很多，很多外设在类似的芯⽚都是⼀样的。

⽤STM32的时候我从来没看懂过它的库，甚⾄都没仔细看过它的⼿册。

但是最后也搞出来了，完了之后我对这块芯⽚没多少熟悉的感觉。

但是⽤C2000系列的DSP的时候则
要反反复复的去看外设指南，分析⼿册上给出的结构，让我对芯⽚⾮常熟悉，再加上它的编译环境是完全可以配置的，我甚⾄都知道我某个变量会在哪个地⽅。

⼯业控制与⾃动化，这个按21IC的⽹友说：“那是万精油”⾯很⼴。

！
芯⽚只是个躯壳。

重要的是专业知识和算法。

TI的DSP 性能质量稳定可靠。

让你⽤的放⼼。

⽽STM32，有许多未知的因素，⽐如BUG，可靠性等等，如果楼主的产品价钱利润⾼，当然使⽤TI的DSP或者MICROCHIP的DSPIC.咱们不⽤太担⼼芯⽚的质量问题，
芯⽚的BUG/抗⼲扰等等。

TI的DSP有些地⽅做的⽐STM32专业好多。

例如可靠性，TI的DSP的许多寄存器有写保护功能，因此对某些从引脚等⼲扰芯⽚内部寄存器/改写内部寄存器等严重问题，会有
很⼤帮助。

但是STM32没有这个功能。

还有TI在DSP在电机控制控制⽅⾯做得很专业，PWM部件的功能，⽐如死区，输⼊保护，PWM脉冲的特殊波形等⽅⾯都有独到的地⽅。

⽽STM32 还是显得⽐较嫩。

TI多年前都专门有虚拟浮点库给定点的DSP使⽤。

也是最找出浮点DSC的⼚家。

28335⽐STM32F4早了3-4年推出市场。

⽽且TI 还出了⼀个芯⽚内包括两个核⼼：ARM7/CM3+DSP的控制器。

还有多通道同时采样转换的ADC , TI在医学/电⼒与新能源⽅⾯的应⽤等都可以看出 TI⽐ST公司专业很
多。

更知道咱们需要什么。

但对于咱们使⽤者来说，如果是中档路线或民⽤的⼯业产品，或者对成本⽐较敏感的产品，当然要STM32之类的了。

作为⼯程师，可以快速使⽤多种芯⽚，这个是必须的。

⽤STM32的好处是，芯⽚可以前后呼应，有ARM7,ARM9, CORTEX-M/A等等。

⼀系列的产品。

从低到⾼，功能外设都很强⼤，可以承前启后的。

如果是作为学习，我建议
楼主⽤STM32来⼊门。

********************************************************************************************************************************************************************************************************************************************就电机控制⽽⾔，你怎么就觉得STM32的功能更强⼤呢？我从datasheet来看，dsPIC和STM32F4xx其实半⽄⼋两，只是Microchip已经在这个⾏业混了很久了，各种应⽤⼿册相
对ST的来说要多些。

不⽤DSP，你会很累的。

另外，注意的是，现在市⾯上很流⾏的STM32都是不带DSP功能的STM32F1xx系列。

⽽带DSP和浮点运算的STM32F4系列才是⾯向电机控制的产品。

但这个东西⽐较新，
如果有什么BUG或有什么问题你现在在⽹上不⼀定有⼈帮你解决。

除⾮你要的量⽐较⼤，可以让ST的FAE来帮你搞定。

其实做电机控制，我优先推荐：1：TI的C2XXX系列；2：Microchip的dsPIC系列。

如果你做的项⽬中包含多种保护的话，外扩CPLD是⼀个推荐的⽅式。

如果你只是想做三闭环PID控制，之前推荐的C2000 DSP基本是较好的选择，这是硬件层⾯上的考
虑。

题外话，⽆刷控制难度在于控制算法的选择，⼯业控制领域以PID见⼴，如果是学校做项⽬的话不妨研究⼏种较为前沿的控制算法。

STM32做电机控制？可能有点偏颇。

⼩型集成⽆刷直流电机控制⽤DSP+FPGA也是有点夸张了。

推荐下简单的做法，TI：TMS320F28335；如果你想要有更⾼⼤上的玩法：TI：TMS320F28377D，双核浮点，做⽆刷控制⽆压⼒。

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常所说的单⽚机侧重于控制，不⽀持信号处理，属于低端嵌⼊式处理器，arm可以看做是低端单⽚机升级版，⽀持操作系统管理，更多接⼝如⽹卡，处理能⼒更强;fpga是可编程
逻辑器件，侧重时序，可构建从⼩型到⼤型的⼏乎所有数字电路系统，DSP主要完成复杂的数字信号处理，如fft，通常⼀个复杂系统可以由单⽚机、arm、FPGA、dsp中的⼀种
或⼏种构成，各有优势和不⾜。

dsp通常⽤于运算密集型，fpga⽤于控制密集型，许多⼈都⽤dsp⾼算法，⽤fpga作外围控制电路。

去年xilinx在北京介绍FPGA和DSP融合的时候，⼤有席卷DSP和FPGA市场之势。

但后来在实际中发现其阻⼒也是不⼩的，关键是很难搭配FPGA和DSP的⽐重。

我们知道
FPGA擅长各种控制(也包括适时性⾮常⾼的信号处理如移动通信中基带滤波，该滤波⽤C5000，C6000很难胜任，除⾮多芯⽚并⾏)，DSP擅长各种信号处理运算，但在⼀个系统
中究竟有多⼤的控制电路，有多少密集运算?变数是很⼤的，我们不可能⽤⼀个芯⽚解决这个问题。

对于运算密集性系统，我们如果使⽤这种芯⽚的话很有可能还要其他DSP，
那么我们需要了解多种DSP编程和接⼝设计，这是否与我们的初衷背道⽽驰呢?
上⾯都是⼀些基本概念的介绍，下⾯我就来通俗介绍⼀下，在DSP⾥，你是⼀个软件设计者，硬件已经完全固化，你所要做的，就是在这个固定的硬件平台实现其功能的最优
化，⼀般TI的DSP涉及最多的是⼀些基本的BIOS操作系统之间的任务调度，以及算法改进与优化等待，DSP的关键优势包括其对于新型及复杂算法时的更短的开发时间，以及能
够运⾏多种算法的灵活性。

⽽对于FPGA来说，你是⼀个硬件设计者，FPGA就是⼀张⽩纸，上⾯写什么，画什么都取决于你。

同样⼀⽚FPGA，菜鸟和⾼⼿实现的功能会是天壤之别，FPGA的最⼤优势
在于硬件实现已及通过并⾏处理实现的效率增益。

使⽤FPGA，您⼤多的时间并⾮进⾏算法设计与优化，⽽是逻辑设计与时序约束等等。

FPGA与DSP关系：
1、DSP侧重于核⼼算法处理，FPGA侧重于外围控制处理。

2、DSP内是⽤C语⾔编写，语⾔执⾏是串⾏处理，效率⽐较低。

FPGA侧重于并⾏处理，效率较⾼;还有交合逻辑(外围接⼝、通讯等);
FPGA发展领域：
使⽤领域：电⼦设计、通讯、汽车、军⼯
不适合：消费类产品(⼿机)—FPGA功耗⾼;
FPGA技术难点：
1、需要专门的硬件语⾔来开发
2、FPGA灵活性⽐较⾼，设计是由⼯程师来决定，需要测试验证
**************************************************************************************************************************************************************************************************************************** 1.内容概要
信号处理系统⼀般不单单是模拟信号或者数字信号，⼀般两者都会有。

信号的处理关注的是信号以及信号所包含的信息的表⽰、变换及运算。

图1 典型的数字信号处理系统
1>模拟信号（analog signal）的输⼊⼀般包括（声、电、光、热等）模拟的连续信号；
2>模拟信号抗混叠（anti-aliasing filter）希望分开两个或多个混叠在⼀起的信号，或者增强某些信号；
3>AD将模拟信号转换成数字信号；
4>DSP/FPGA/ARM/MPU数字信号处理。

整个系统分为三个域，从模拟到数字，再到数字信号处理，再到数字变模拟。

数字信号处理⼀般所研究的内容涉及采样、滤波、变换、检测、谱分析、估计、压缩以及识别等；数字信号处理的理论和算法是密不可分的；相对于模拟信号系统处理，数字信
号处理体积⼩、功耗低、精度⾼、易于⼤规模集成以及可进⾏⼆维以及多维处理等优势。

数字信号处理系统的性能取决于三个因素：采样频率、架构和字长。

2.典型处理器对⽐
DSP芯⽚，也称数字信号处理器，是⼀种特别适合于进⾏数字信号处理运算的微处理器，其主要应⽤是实时快速地实现各种数字信号处理算法。

根据数字信号处理的要求，DSP
芯⽚⼀般具有如下主要特点：
（1）在⼀个指令周期内可完成⼀次乘法和⼀次加法；
（2）程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据；
（3）⽚内具有快速RAM，通常可通过独⽴的数据总线在两块中同时访问；
（4）具有低开销或⽆开销循环及跳转的硬件⽀持；
（5）快速的中断处理和硬件I/O⽀持；
（6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产⽣器；
（7）可以并⾏执⾏多个操作；
（8）⽀持流⽔线操作，使取指、译码和执⾏等操作可以重叠执⾏。

当然，与通⽤微处理器相⽐，DSP芯⽚的其他通⽤功能相对较弱些。

MPU(Microprocessor Unit)微处理器
微机中的中央处理器（CPU）称为微处理器（MPU），是构成微机的核⼼部件，也可以说是微机的⼼脏。

它起到控制整个微型计算机⼯作的作⽤，产⽣控制信号对相应的部件进
⾏控制，并执⾏相应的操作。

微处理器的功能结构主要包括:运算器、控制器、寄存器三部分：
运算器的主要功能就是进⾏算术运算和逻辑运算。

控制器是整个微机系统的指挥中⼼，其主要作⽤是控制程序的执⾏。

包括对指令进⾏译码、寄存，并按指令要求完成所规定的操作，即指令控制、时序控制和操作控制。

寄存器⽤来存放操作数、中间数据及结果数据。

FPGA 具有规则的可编程结构，可实现各种逻辑功能。

1>运算能⼒强，并⾏能⼒强。

2>设计过程中具有很⼤的灵活性。

3>通过集成可以降低系统成本。

3. 混合系统
图2 FPGA作为协处理系统
图3 FPGA作为预处理系统
图4 FPGA+DSPs+ARM的数字信号处理系统
如图2、3和4数字信号处理系统，在不同的情况下我们可以采⽤不同的系统，具体根据芯⽚各⾃的优势来选择不同的系统。