三大DSP系列结构之比较

TI公司三大系列DSP芯片内部结构之比较班级：SJ1126 姓名：张晖学号：201120195012摘要：随着数字信号处理技术和集成电路技术的发展，以及数字系统的显著优越性，导致了DSP芯片的产生和迅速发展，DSP技术的地位凸显出来。

在世界上众多的DSP厂商中，德州仪器公司的DSP始终占据着较大的市场份额（45% ~60%），本文概略的介绍目前得到广泛应用的TI三大DSP处理器系列，TMS320C2000、TMS320C5000和TMS320C6000。

关键字：TI DSP正文：一、TMS320系列DSP命名TMS 320 F 2812 PGF A温度范围（缺省为L）前缀L=0 ~70℃TMX=A=-40 ~85℃TMP=Q=-40~125℃TMS=封装形式DSP PGF=176—引脚LQFP320=TMS320系列PAG=64—引脚塑料TQFPPGE=144-引脚塑料TQFPPZ=100-引脚塑料TQFP器件型号工艺C=COMSE=COMS EPROMF=Flash EEPROMLC=Low—voltage COMS（3.3V）VC=Low—voltage COMS（3V）TMS320包括了定点、浮点和多处理器数字信号处理芯片。

主要分为三种不同指令集的三大系列：TMS320C2000、TMS320C5000和TMS320C6000。

TMS320系列中的同一子系列产品具有相同的CPU结构，只是片内存储器和片内外设配置不同，同一子系列产品的软件完全兼容。

二、TMS320C2000系列TMS320C2000是作为优化控制的DS P系列。

TMS320C2000系列DSP集成CPU核和控制外设于一体，提供了高速的ADC和PWM发生器等，集成强大灵活的特定控制接口。

C2000 DSP既具有数字信号处理能力，又具有强大的事件管理能力和嵌入式控制功能，非常实用于工业、汽车、医疗和消费类市场中数字电机控制、数字电源和高级感应技术。

在太阳能逆变器、风力发电等绿色能源应用领域也将得到广泛应用。

TMS320C2000系列目前主要有16位的TMS320F24x和32位的TMS320C28x两个子系列。

TMS320F24x是较早的16定点DSP控制器，性能达到40MIPS，提供了高度集成的闪存、控制和通信外设，也提供了引脚兼容的ROM版本，代表产品有F240和F2407。

TMS320C28x是32位的控制器，主要包括了TMS320x280x、TMS320x281x、TMS320F282xx和浮点的TMS320F283xx系列，4个子系列都采用同样的C28x CPU核，软件完全兼容，目前共有28种芯片。

TMS320x280x系列外设功能增强且极具价格优势，采用100引脚封装，所有产品引脚兼容。

具有高达128KB的闪存和100MIPS的性能，也有ROM 版本的产品，该系列共有12款产品，它们全部引脚兼容。

该系列增强了事件管理模块的功能，具有HPRWM输出，串行外设最高达到4个SPI模块快、2个SCI模块、2个CAN模块和1个I2C总线。

TMS320x281x系列的TMS320F281x系列具有高达128KB的Flash和150MIPS的性能，该系列共有8款产品。

TMS320x282x系列是32位定点DSP控制器，工作频率高达150MHz，包括TMS320F28232、TMS320F28234和TMS320F28235共3款产品。

TMS320F283x是TI最新推出的浮点数字信号控制器，包括了定点的32位C28xCPU核，还包括一个单精度32位IEEE754浮点单元，浮点协处理器速度可达300MELOPS，主要产品有TMS320F28332、TMS320F28334和TMS320F28335，该系列产品在太阳能发电和汽车雷达等系统中可以充分发挥作用，与F281x相比，F282x和F283x增加了6通道DMA、I2C 接口，GPIO数增加到88个，片内串行接口数和存储器容量也有所提高，有高达512KB的片上Flash。

F282x和F283x产品引脚完全兼容。

在C2000系列中，TI主推C24x和C28x两个子系列，如表1所示。

表1TMS320C2000定点DSP三、TMS320C5000系列TMS320C5000是16位定点、低功耗的DSP，最适合便携式上网以及无线通信等应用场合，如手机、PDA、GPS等应用，处理速度在80~400MIPS。

TMS320C5000主要成员有TMS320C55x和TMS320C54x两个16位定点DSP子系列，两者软件兼容。

C54x具有很好的操作灵活性和很高的运行速度，其结构采用改善的哈佛结构（一组程序存储器总线、3组数据存储器总线、4组地址总线），具有专用硬件逻辑的CPU、片内存储器、片内外设以及一个效率很高的指令集。

C54x具有以下主要优点：使用改善的哈佛结构，时的性能和多功能性都得以提高；具有高度并行性和专用硬件逻辑的CPU设计，是芯片性能大大提高；效率很高的指令集更适合于快速算法的实现和高级语言编程的优化；模块化结构的设计，是派生器件得到了更快的发展；先进的IC制造工艺，提高了芯片性能，降低了功耗；先进的静态设计技术，使得芯片具有更低的功耗和更强的应用能力。

TMS320C54x 结构框图如图1所示。

图1TMS320C54x结构框图C55x工作在0.9V时，功耗低至0.005mW/MIPS。

工作在400MHz钟频时，可达800MIPS。

和120MHz的C54x相比，300MHz的C55x性能提高5倍。

功耗将为1/6。

因此，C55x非常适合个人的和便携式的应用以及数字通信设施的应用。

C55x的核具有双MAC以及相应的并行指令，还增加了累加器、ALU和数据存储器，其指令集是C54x指令集的超集，以便和扩展了的总线结构、新增加的硬件执行单元相适应。

C55x的指令长度从8bit到48bit可变，由此可控制代码的大小，比C54x降低40%，同时也就意味着降低对存储器的要求，从而降低系统的成本。

C55x结构框图如图2所示。

C54x和C55x的比较如表2所示。

图 2 C55x结构框图表2 C54x与C55x的比较TMS320C6000是32位最高性能的DSP，包括C62x/C67xC64x/DM64x等4个系列。

C62X 和C64x是32位定点DSP，定点器件性能从1200MIPS到8000MIPS，C67x是32位浮点DSP，浮点器件性能从600~1800MFLOPS，DM64x在C64x核的基础上，增加了视频接口，以便视频应用。

C6000系列广泛应用在有线/无线宽带网络、组合Modem、GPS导航、基站数字波束形成、医学图像处理、语音识别、3D图形、ADSL Modem、网络系统、中心局交换机、数字音频广播设备等，其中移动通信是C6000系列DSP的重要应用领域。

C6000系列的芯片有了更优化的性能。

两层cache结构，是的存储方式更加灵活；强化的DMA控制器，EDMA提供2GB/s的片外带宽，支持有独立事件触发的64个通道，总共有85个参数可以用来设置连接，支持字节、字、半个字以及双字等各种字长，从而大大提高系统的效率，使系统的设计者只需要考虑EDMA是否能达到要求，通道之间的交互并不影响性能，这和传统的DMA大不相同；3组片外总线：2组片外存储器接口（EMIF）和1组主机接口（HPI）；灵活的串口连接，3个多通道缓冲串口（MsBSP）可以和各种标准接口；ATM通用测试和操作接口（UTOPIA）。

C6000的结构框图如图3所示。

C62x和C64x处理器具有相同的核结构，C64x系列是在C62x的结构上扩展而来，增加了一些新的功能单元，强化了一些功能单元，C67x扩展了C62x的指令集，支持浮点运算，C67x对C62x向下兼容，但和C64x不兼容，C62x的指令可以在C67x上运行，C67x 处理器适合于要求高精度、大动态范围以及大量运算的应用，C64xDSP是C6000 DSP系列里最高性能的定点DSP。

DM64x系列处理器基于TI的VelociTI.2超长指令字结构，使其适用于数字媒体应用。

DM64x的结构框图如图4所示。

图 3 C6000的结构框图图4DM64x的结构框图五、总结C2000系列主要偏重于工控领域，这个系列的DSP自身集成了丰富的I/O口，A/D采样接口及PWM输出接口，其中C24x子系列为16位定点型，C28x子系列为32为定点型；C5000和C6000系列主要偏重于视频图像处理，C5000系列均为16位定点型，C6000系列中的C62x和C64x为32位定点型，C67x子系列为浮点型，性能强大，但自身集成的外设很少，一般需要扩展。

在时钟方面，C2000系列的时钟频率比C5000和C6000的频率要低，C2000系列的最高主频为150MHz，C5000系列中的C55x子系列最高主频为300MHz，C6000系列中的C64x 子系列的最高主频高达720MHz。

C2000系列中的C28x子系列可扩展性能达到400MIPS，是最佳的C/C++控制代码效率。

C5000系列中，C54x关注于低功耗，C55x则降低功耗提到一个新水平，C55x的功耗低至0.005mW/MIPs，具有最长的电池寿命和最佳的代码密度。

C6000系列是TI的高档DSP 系列其中C64x子系列的工作频率将达到1.1GHz，是最好的DSP编译器，C6000系列及C2000中的C28x系列，用C语言编程效率非常高，代码优化可达85%左右缩短了软件开发周期，程序可以执行好。

随着技术的发展，现在的DSP产品的时钟频率和处理器速度越来越高，集成的片内外设及内存越来越多，寻址空间越来越大，功能越来越强，芯片的功耗也逐渐加大，性能价格比也越来越好。