第29讲DSP_ARM
基于DSP和ARM的车载组合导航计算机设计
收稿日期：2010－08－08作者简介：龚柏春（1987—），男，江西南昌人，硕士研究生，主要研究方向为惯性导航与组合导航。
基于DSP 和ARM 的车载组合导航计算机设计龚柏春，李岁劳，颜开思，马戎（西北工业大学自动化学院，陕西西安710129）摘要：为了满足项目中对导航系统的小型化、低成本以及高精度等要求，设计了基于DSP 和ARM 构成的车载双核嵌入式导航计算机系统。
采用DSP 作为导航解算计算机，完成导航数据的快速融合与解算处理；采用ARM 处理器负责系统级的控制和部分数据的采集；采用CPLD 完成其他导航数据经V /F 后的采集、译码和控制以及时间对准。
通过USB 接口实现大容量数据存储，通过双口RAM 实现双CPU 通信。
实验结果表明，该系统达到了预期的设计要求。
关键词：导航计算机；DSP ；ARM ；CPLD ；V /F中图分类号：U666．12+5文献标识码：A 文章编号：1000－8829（2011）07－0101－04Design of Vehicle Integrated Navigation Computer Based on DSP and ARMGONG Bai-chun，LI Sui-lao，YAN Kai-si，MA Rong(School of Automation，Northwestern Polytechnical University，Xi an 710129，China)Abstract:To meet the requirements of integrated vehicle navigation system，an embedded navigation computer system based on DSP and ARM was designed．The system adopted DSP as navigation computer to complete rapid fusion and calculation of navigation data．ARM CPU completed the system-level control and the acquisi-tion of GPS and image information etc．CPLD completed some decoding，control and the acquisition of other navigation data after V /F．Large amounts of data were stored through the USB interface of S3C2440A，DSP communicated with ARM via dual port RAM．Experimental results show that the system can meet the design re-quirements．Key words:navigation computer;DSP;ARM;CPLD;V /F 导航计算机是导航系统中的核心部件，国外对我国是进行技术封锁的。
ARM与DSP的区别
ARM与DSP的区别？2007-03-15 18:08 加入收藏转发分享人人网开心网新浪微博搜狐博客百度收藏谷歌收藏qq书签豆瓣淘江湖Facebook Twitter DiggYahoo!Bookmarks我只知道arm是单片机，dsp是专用的做数字信号处理的芯片，由于是硬件处理。
所以速度很快，主要是用在通讯方面。
不过在网上看见这样的文章收益颇多一部分：DSP（digital singnal processor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。
其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号，再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。
它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，源源超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。
它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。
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具，其主机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。
ARM （Advanced RISC Machines ），既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。
1991 年ARM 公司成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。
PLC,DSP,ARM,单片机有什么区别
自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。
同时，PLC的功能也不断完善。
随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。
今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。
作为离散控的制的首选产品，PLC在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展，世界范围内的PLC年增长率保持为20%～30%。
随着工厂自动化程度的不断提高和PLC市场容量基数的不断扩大，近年来PLC在工业发达国家的增长速度放缓。
但是，在中国等发展中国家PLC的增长十分迅速。
综合相关资料，2004年全球PLC的销售收入为100亿美元左右，在自动化领域占据着十分重要的位置。
PLC是由摸仿原继电器控制原理发展起来的，二十世纪七十年代的PLC只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。
它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。
用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入PLC的用户程序存储器中。
运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。
PLC的CPU内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加1，程序从起始步（步序号为零）起依次执行到最终步（通常为END指令），然后再返回起始步循环运算。
PLC每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。
不同型号的PLC，循环扫描周期在1微秒到几十微秒之间。
PLC用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点，在微秒量级，解算1K逻辑程序不到1毫秒。
它把所有的输入都当成开关量来处理，16位（也有32位的）为一个模拟量。
51、arm、dsp区别
应该从价格，编写程序的难易度，执行效率，外围电路这几个方面去回答。
广义的嵌入式无非几种：传统的什么51、AVR、PIC称做嵌入式微控制器；ARM是嵌入式微处理器；DSP；FPGA。
客观的讲，工作需求量上DSP的需求比ARM要多，而ARM和FPGA差不多。
DSP因为数字处理与通信领域的空前发展而火暴，MP3 射象头，应用面很广。
FPGA的兄弟一般做ANSIC（特殊芯片设计，好象是这么翻译的）。
而ARM单纯说来并不比一个单片机强多少，但是它的独特就在于不断下降的价格和提升的性能。
C51 是传统的方法，其技术已经是比价成熟的；DSP：主要是面对数字信号方面的处理，其针对性有速度快，精度高等优点；ARM：主要是目前的热点，其核心主要是应用Thumb指令，进行一定的程序设计，是SOC的一个分支；FPGA，CPLD：主要是可编程器件，其主要是应用一些编程语言，如VHDL，Verilog language进行程序编程，下载实现功能；ASIC：其主要是专用集成电路设计，主要是根据客户的需求，进行一定的设计，应用vhdl ,verilog language。
51应用广,价格便宜,运算能力,内部资源在做稍大控制时表现不足.不过它的布尔处理器是独有的.ARM是介于微处理器与微控制器之间的.运算能力接近DSP,控制模块同与普通单片机相同.而DSP强调的较大的数据处理能力,如在运行控制,图像处理方面,优势较大.我想这个问题的出发点应该是：作为Processor，这几种器件有什么有优缺点。
其实C51，ARM，DSP都不是单独作为芯片来提供给用户的，都要加一些外围电路来支持。
例如：memory controller,interrupt controller,timer,UART,SPI,I2C 等等。
所以要比较最好从processor的角度来比较他们。
(1). C51是8位的；ARM是32位的；DSP有16位的，也有更高的。
《DSP教程》课件
PART SEVEN
介绍了数字信号处理的基本原理和应用领域
介绍了数字信和研究方向
总结了数字信号处理中的常见算法和实现方法
更高性能：DSP芯片的性能将不断提高，以满足更高要求的应用需求。
更广泛的应用领域：DSP技术将应用于更多的领域，如通信、医疗、工业自动化等。
更先进的算法：DSP技术将采用更先进的算法，以提高处理速度和准确性。
更集成化的设计：DSP芯片将集成更多的功能，如内存、接口等，以提高系统的集成度和可靠性。
汇报人：
采样：将连续时间信号转换为离散时间信号的过程
量化：将连续幅度的模拟信号转换为离散幅度等级的数字信号的过程
开方：将一个数字信号的开方值作为新的信号
对数：将一个数字信号的对数值作为新的信号
加法：将两个数字信号相加，得到新的信号
平方：将一个数字信号的平方值作为新的信号
指数：将一个数字信号的指数值作为新的信号
TMS320C2000系列：高性能、低功耗的DSP芯片，适用于工业控制、通信等领域
TMS320C5000系列：高性能、高集成度的DSP芯片，适用于音频处理、图像处理等领域
TMS320C6000系列：高性能、高集成度的DSP芯片，适用于视频处理、通信等领域
TI公司的TMS320系列
Xilinx公司的Zynq系列
控制领域：如电机控制、机器人控制等
医疗领域：如医疗影像处理、医疗信号处理等
掌握DSP的基本原理和操作方法
提高DSP的应用能力和实践技能
培养DSP的创新思维和解决问题的能力
为未来的DSP研究和开发打下坚实的基础
PART TWO
添加标题
DSP和ARM通信
DSP与ARM之间的通信
1.CAN总线：
CAN通信是串行通信。
这图为买来2812板子上面的CAN的模块。
CAN的控制部分已经在2812芯片内部。
SN65HVD230是一个电平转换器。
简单的说就是讲逻辑的0和1表达在CANH和CANL上。
CANH 和CANL有电压差的时候代表逻辑1.
这图是ARM上面的CAN接口。
DSP和ARM的can模块都差不多。
电路比较简单
个人看法：
简述：电路简单，编程简单。
串行口通信，实时性稍微比较差。
假如只有DSP和ARM两个芯片，就浪费了CAN这个功能了，假如后期假如了更多的芯片，CAN总线的功能能更好体现。
2.HPI通信
HIP通信是并行通信，占用的端口比较多。
下图是ARM和DSP的HIP通信。
这种方式的速度比较快，但是实验室买的2812似乎不支持HIP通信。
所以这个方法可以ban掉了。
看法：似乎不大可行
3.采用CPLD通信
在CPLD中划出一部分作为RAM缓存。
这个是并行通信，可以在2812中实现。
原理自己都想的清楚。
看法：实时性比较高。
由于从未涉及过CPLD，编程CPLD会比较麻烦。
接口比较多，辅助，这个也提高了编程难度。
4.SPI通信
SPI通信也是串行口通信。
具体的还没看完。
待定…，似乎也是一个好方法…..
参考文献
都是知网上一搜索就出的文件！待定。
DSP、MCU、CPLD、ARM、FPGA芯片的区别
DSP、MCU、CPLD、ARM、FPGA芯片的区别1，单片机小型电脑处理器，最小可以到8个脚，价格便宜，最便宜2块钱2，PLC可变逻辑控制器，主要用在工业控制，里面是类似一个加强的单片机。
对输入输出均有做处理（抗干扰能力、带负载能力都增强）。
例如抗干扰，增加带负载驱动能力3，DSP 数字信号处理芯片，这个用途可做信号处理，例如图像处理，数据采集处理，它比单片要快很多，比单片机功能要强大4，FPGA、CPLD可变逻辑控制，这个做逻辑处理控制，小型的CPLD是没有中央处理器的，大型可以嵌入系统，功能在单片机之上，适合做大型的数据处理，逻辑控制。
其价格不便宜。
但是他和单片机有本质的区别。
例如单片机有内嵌外设AD，DA转换等，CPLD则需要通过控制其他外设IC。
要想诠释清楚，也非三言两语能道明，还是多看看书本吧学习可以以单片机为先，其次是FPGA，CPLD，DSP。
PLC比较简单，学会前面后面只要了解一周一般都会了一家之言，欢迎指证：DSP：数字信号处理器，处理器采用哈弗结构，工作频率较高，能大幅度提高数字信号处理算法的执行效率。
MCU：微控制器，主要用于控制系统，工作频率一般来说比DSP低，硬件上具有多个IO 端口，同时也集成了多个外设，主要是便于在控制系统中的应用。
至于ARM处理器，个人认为是MCU的高级版本，ARM本身只是一个内核，目前已经有多个版本。
CPLD：复杂可编程逻辑器件FPGA：现场可编程门阵列后两者都是可编程器件，CPLD目前一半采用FLASH技术，而FPGA采用SRAM技术，这就决定了FPGA需要采用特定的配置技术。
同时FPGA的规模要比CPLD大得多，但CPLD应用起来相对要简单的多。
DSP主要用做运算，如语音，图像等信号的运算处理，但基本不用做控制。
MCU，FPGA，ARM主要用做控制，MCU低价低功耗，但门限很少，结构简单，不能实现复杂控制。
ARM控制能力较强，但运算能力相对较弱。
三分钟了解 ARM、DSP及FPGA的区别
三分钟了解ARM、DSP及FPGA的区别ARM（Advanced RISC Machines）是微处理器行业的一家知名企业，设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。
ARM架构是面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器，基本是32位单片机的行业标准，它提供一系列内核、体系扩展、微处理器和系统芯片方案，四个功能模块可供生产厂商根据不同用户的要求来配置生产。
由于所有产品均采用一个通用的软件体系，所以相同的软件可在所有产品中运行。
目前ARM在手持设备市场占有90以上的份额，可以有效地缩短应用程序开发与测试的时间，也降低了研发费用。
DSP（digital singnal processor）是一种独特的微处理器，有自己的完整指令系统，是以数字信号来处理大量信息的器件。
一个数字信号处理器在一块不大的芯片内包括有控制单元、运算单元、各种寄存器以及一定数量的存储单元等等，在其外围还可以连接若干存储器，并可以与一定数量的外部设备互相通信，有软、硬件的全面功能，本身就是一个微型计算机。
DSP采用的是哈佛设计，即数据总线和地址总线分开，使程序和数据分别存储在两个分开的空间，允许取指令和执行指令完全重叠。
也就是说在执行上一条指令的同时就可取出下一条指令，并进行译码，这大大的提高了微处理器的速度。
另外还允许在程序空间和数据空间之间进行传输，因为增加了器件的灵活性。
其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号，再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。
它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。
它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。
由于它运算能力很强，速度很快，体积很小，而且采用软件编程具有高度的灵活性，因此为从事各种复杂的应用提供了一条有效途径。
ARM+DSP开发详解
一、绪言针对当前应用的复杂性，SOC芯片更好能能满足应用和媒体的需求，集成众多接口，用ARM做为应用处理器进行多样化的应用开发和用户界面和接口，利用DSP进行算法加速，特别是媒体的编解码算法加速，既能够保持算法的灵活性，又能提供强大的处理能力。
德州仪器（TI）继第一系列Davinci芯片DM644x之后，又陆续推出了DM643x，DM35x/36x，DM6467，OMAP35x，OMAPLx等一系列ARM＋DSP或ARM＋视频协处理器的多媒体处理器平台。
众多有很强DSP开发经验的工程师，以及应用处理开发经验的工程师都转到使用达芬奇或OMAP平台上开发视频监控、视频会议及便携式多媒体终端等产品。
基于ARM+DSP的芯片架构，如何进行开发实现做期望的嵌入式应用呢？传统的芯片，基本是一个处理器内核，或者是通用处理器如ARM，或者是DSP。
对于控制和用户接口，一般用通用处理器实现，算法处理或者媒体处理则依赖于DSP或者硬件芯片，很多系统都是双芯片的架构。
开发模式也比较单纯，比如ARM芯片，有ARM的的仿真工具，基于OS之上进行应用开发；DSP有DSP的开发工具，如TI的CCS以及510、560的仿真器，可以进行算法的移植、优化、跟踪、调试等。
这时，所需要的经验也比较单一。
基于ARM+DSP的双核架构，很多工程师不知道如何入手进行开发，提出了很多的疑问，比如对ARM工程师，很困惑的是如何使用DSP的资源？如何进行数据的交互？如何保持双核之间的同步？对DSP工程师，则问到如何进行ARM调试？如何启动DSP？如果进行媒体加速，如何操作外设获取或发送数据等二、芯片介绍基于不同的开发经验和基础，ARM工程师和DSP工程师会从完全不同的角度来看SOC的芯片，以至于拿到SOC的芯片根本不知道如何入手，这里就本人的经验与大家分享一下。
首先ARM+DSP的芯片，他是一个双核的，对应ARM和DSP分别是不同的指令集和编译器，可以把SOC的芯片看成是两个单芯片的合成，需要两套不同的开发工具，CCS3.3可以进行芯片级的调试和仿真，但是对应ARM和DSP需要选择不同的平台。
第29讲DSP_ARM
节、半字节和字的传输。AHB 系统由主模块、从模块和基
础结构(Infrastructure)3部分组成，整个AHB总线上的传 输都由主模块发出，由从模块负责回应。基础结构则由仲
裁器(arbiter)、主模块到从模块的多路器、从模块到主模
块的多路器、译码器(decoder)、虚拟从模块(dummy Slave)、虚拟主模块(dummy Master)所组成。
MONEN XTAL1 XTAL2 VREF VREFD DAC1 DAC2 VREF0 AIN0.0 AIN0.1 AIN0.2 AIN0.3 AIN0.4 AIN0.5 AIN0.6 AIN0.7 CP0+ CP0CP1+ CP1-
VDD监视器
WDT
VREF
DAC1(12位)
系统时钟
外部 振荡器 内部 振荡器
与L3存储器之间的未完成事务，以充分利用CPU。
• ARM11：基于ARMv6指令架构，运行频率300MHz-500MHz，在 0.13um工艺，1.2v条件下，ARM11处理器的功耗可以低至
0.4mW/MHz。ARMv6保持了所有过去架构中的T（Thumb指令）
和E（DSP指令）扩展， • ARM11处理器的流水线由8级流水线组成。不过没有专用的 L2缓存，相比Cortex-A8，处理能力会弱很多。
主讲教师：毕宏彦
22
嵌入式系统设计
存储器管理单元MMU
• 任何时候，计算机上都存在一个程序能够产生的地址集合，我们称之为 地址范围。这个范围的大小由CPU的位数决定，例如一个32位的CPU，它 的地址范围是0～0xFFFFFFFF (4G),而对于一个64位的CPU，它的地址范 围为0～0xFFFFFFFFFFFFFFFF (64T).这个范围就是我们的程序能够产生 的地址范围，我们把这个地址范围称为虚拟地址空间，该空间中的某一 些地址我们称之为虚拟地址。与虚拟地址空间和虚拟地址相对应的则是 物理地址空间和物理地址，大多数时候我们的系统所具备的物理地址空 间只是虚拟地址空间的一个子集。这里举一个最简单的例子直观地说明 这两者，对于一台内存为256M的32bit x86主机来说，它的虚拟地址空 间范围是0～0xFFFFFFFF（4G）,而物理地址空间范围是0x000000000～ 0x0FFFFFFF（256M）。 • 在没有使用虚拟存储器的机器上，虚拟地址被直接送到内存总线上， 使具有相同地址的物理存储器被读写；而在使用了虚拟存储器的情况下， 虚拟地址不是被直接送到内存地址总线上，而是送到存储器管理单元 MMU，把虚拟地址映射为物理地址。
dsp芯片和arm芯片区别
dsp芯片和arm芯片区别DSP芯片和ARM芯片在应用上有很大的差异。
DSP芯片是专门设计用于数字信号处理（Digital Signal Processing，DSP）的芯片，而ARM芯片是一种基于RISC架构的通用微处理器，被广泛用于移动设备、嵌入式系统和消费电子产品中。
首先，DSP芯片和ARM芯片的设计目标不同。
DSP芯片的设计目标是处理快速、复杂的数字信号处理操作，例如音频和视频编解码，图像处理，语音识别等。
DSP芯片通常具有高性能数字信号处理核心和大容量的存储器，用于处理大量的数据。
而ARM芯片的设计目标是提供通用的计算和控制能力，具有更高的灵活性和可编程性。
其次，DSP芯片和ARM芯片在指令集架构上有所不同。
DSP芯片通常采用定制的指令集架构，以加速数字信号处理任务。
这些指令集包括各种算术运算、滤波器和变换器等专门设计的指令。
而ARM芯片采用了精简指令集计算（RISC）架构，具有相对简单的指令集，但也具有高效的性能。
此外，DSP芯片和ARM芯片在功耗和性能方面也有所不同。
DSP芯片通常采用低功耗设计，以满足移动设备和嵌入式系统的需求。
它们通常具有多核心架构和专门的功率管理单元，可以实现在低功耗下高效处理数字信号。
ARM芯片则具有更广泛的功耗和性能范围，从低功耗的微控制器到高性能的多核处理器。
最后，DSP芯片和ARM芯片的软件支持也存在差异。
DSP芯片通常使用特殊的开发工具和编程语言，例如MATLAB和Simulink等，以便开发者可以轻松进行数字信号处理算法的设计和优化。
而ARM芯片通常使用C/C++等通用编程语言，并具有丰富的开发工具和操作系统支持，如GNU工具链和Android操作系统等。
总的来说，DSP芯片和ARM芯片在应用领域、指令集架构、功耗和性能以及软件支持等方面存在差异。
DSP芯片专注于数字信号处理应用，具有定制的指令集和低功耗设计；而ARM芯片具有更广泛的应用范围，采用RISC架构，具有更高的灵活性和通用性。
【STM32F407的DSP教程】第29章STM32F407移植汇编定点FFT库（64点，。。。
【STM32F407的DSP教程】第29章STM32F407移植汇编定点FFT库（64点，。
完整版教程下载地址：第29章 STM32F407移植汇编定点FFT库（64点，256点和1024点）本章主要讲解ST官⽅汇编FFT库的应⽤，包括1024点，256点和64点FFT的实现。
29.1 汇编FFT库说明29.2 函数cr4_fft_1024_stm32的使⽤(含幅频和相频响应)29.3 函数cr4_fft_256_stm32的使⽤29.4 函数cr4_fft_64_stm32的使⽤29.5 实验例程说明(MDK)29.6 实验例程说明(IAR)29.7 总结。
29.1 汇编FFT库说明29.1.1 描述这个汇编的FFT库是来⾃STM32F10x DSP library，由于是汇编实现的，⽽且是基4算法，所以实现FFT在速度上⽐较快。
如果x[N]是采样信号的话，使⽤FFT时必须满⾜如下两条：N得满⾜4n（n =1，2, 3…..），也就是以4为基数。
采样信号必须是32位数据，⾼16位存实部，低16位存虚部（这个是针对⼤端模式），⼩端模式是⾼位存虚部，低位存虚部。
⼀般常⽤的是⼩端模式。
汇编FFT的实现主要包括以下三个函数：1. cr4_fft_64_stm32 ：实现64点FFT。
2. cr4_fft_256_stm32 ：实现256点FFT。
3. cr4_fft_1024_stm32 ：实现1024点FFT。
29.1.2 汇编库的移植注：这⾥以MDK为例进⾏说明，IAR是⼀样的。
这个汇编库的移植⽐较简单，从本章配套例⼦User⽂件夹复制fft⽂件夹到⾃⼰的⼯程：注意路径\User\fft\src\asm下有三个⽂件夹，分布是arm，gcc和iar，其中arm可⽤于MDK，gcc可⽤于Embedded Studio，iar可⽤于IAR FOR ARM。
三个⽂件夹⾥⾯都是如下⼏个⽂件，只是⽤于不⽤的编译器：然后把FFT源⽂件的三个FFT汇编⽂件和两个头⽂件添加上即可，添加后效果如下(注意不同编译器添相应汇编⽂件)：相应⽂件添加后还有最重要⼀条，要把stm32_dsp.h⽂件中的STM32F4的头⽂件：最后别忘了添加路径：经过上⾯的操作，汇编FFT库的移植就完成了。
DSP与MCU、ARM、FPGA的区别教程文件
DSP与MCU、ARM、FPGA的 区别
MCU
• MCU(Micro Control Unit)中文名称为微控制单元，又称单 片微型计算机(Single Chip Microcomputer)或者单片机， 是指随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的 CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种I/O接口集成在一 片芯片上，形成芯片级的计算机。
• FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（Logic Cell Array）这样 一个新概念，内部包括可配置逻辑模块CLB、输出输入模 块IOB和内部连线三个部分。用户可对FPGA内部的逻辑 模块和I/O模块重新配置，以实现用户的逻辑。它还具有 静态可重复编程和动态在系统重构的特性，使得硬件的功 能可以像软件一样通过编程来修改。作为专用集成电路 （ASIC）领域中的一种半定制电路，FPGA既解决了定制 电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺 点。
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DSP与ARM的区别
• ARM具有比较强的事务管理功能，可以用来跑界面以及应 用程序等，其优势主要体现在控制方面；ARM是32位的 单片机，其内部硬件资源的性能较高，可以加载操作系统 成为其主要特点，有了操作系统，就可以像pc机那样多任 务实时处理，就是同一时间内能完成多个任务，而且不会 互相影响。
• DSP是通用的信号处理器，用软件实现数据处理；FPGA用硬件实现 数据处理。DSP成本低，算法灵活，功能性强，而FPGA的实时性好， 成本较高，FPGA适合于控制功能算法简单且含有大量重复计算的工 程使用，DSP适合于控制功能复杂且含有大量计算任务的工程应用。
ARM,DSP,FPGA,CPLD,SOPC,SOC之间有什么区别和联系.
arm是一种嵌入式芯片，比单片机功能强，可以针对需要增加外设。
类似于通用cpu，但是不包括桌面计算机。
DSP主要用来计算，计算功能很强悍，一般嵌入式芯片用来控制，而DSP用来计算，譬如一般手机有一个arm芯片，主要用来跑界面，应用程序，DSP可能有两个，adsp,mdsp，或一个，主要是加密解密，调制解调等。
FPGA和CPLD都是可编程逻辑器件，都可以用VHDL或verilog HDL来编程，一般CPLD 使用乘积项技术，粒度粗些；FPGA使用查找表技术，粒度细些，适用触发器较多的逻辑。
其实多数时候都忽略它们的差异，一般在设计ASIC芯片时要用FPGA验证，然后再把VHDL 等程序映射为固定的版图，制作ASIC芯片，在设计VHDL程序时，有可能要使用C仿真。
SOC就是单片系统，主要是器件太多设计复杂，成本高，可靠性差等缺点，所以单片系统是一个发展趋势。
SOPC就是可编程芯片系统，就是可以用FPGA/CPLD实现一个单片系统，譬如altera的Nios软核处理器嵌入到Stratix中。
●FPGA与CPLD的区别系统的比较,与大家共享：尽管ＦＰＧＡ和ＣＰＬＤ都是可编程ＡＳＩＣ器件,有很多共同特点,但由于ＣＰＬＤ和ＦＰＧＡ结构上的差异,具有各自的特点:ＣＰＬＤ更适合完成各种算法和组合逻辑,ＦＰＧＡ更适合于完成时序逻辑。
换句话说,ＦＰＧＡ更适合于触发器丰富的结构,而ＣＰＬＤ更适合于触发器有限而乘积项丰富的结构。
②ＣＰＬＤ的连续式布线结构决定了它的时序延迟是均匀的和可预测的,而ＦＰＧＡ的分段式布线结构决定了其延迟的不可预测性③在编程上ＦＰＧＡ比ＣＰＬＤ具有更大的灵活性。
ＣＰＬＤ通过修改具有固定内连电路的逻辑功能来编程,ＦＰＧＡ主要通过改变内部连线的布线来编程;ＦＰＧＡ可在逻辑门下编程,而ＣＰＬＤ是在逻辑块下编程。
④ＦＰＧＡ的集成度比ＣＰＬＤ高,具有更复杂的布线结构和逻辑实现。
⑤ＣＰＬＤ比ＦＰＧＡ使用起来更方便。
深入了解DSP和ARM的关系（相同与区别）
深入了解DSP和ARM的关系（相同与区别）DSP：DSP（digital singnal processor）是一种独特的微处理器，有自己的完整指令系统，是以数字信号来处理大量信息的器件。
一个数字信号处理器在一块不大的芯片内包括有控制单元、运算单元、各种寄存器以及一定数量的存储单元等等，在其外围还可以连接若干存储器，并可以与一定数量的外部设备互相通信，有软、硬件的全面功能，本身就是一个微型计算机。
DSP采用的是哈佛设计，即数据总线和地址总线分开，使程序和数据分别存储在两个分开的空间，允许取指令和执行指令完全重叠。
也就是说在执行上一条指令的同时就可取出下一条指令，并进行译码，这大大的提高了微处理器的速度。
另外还允许在程序空间和数据空间之间进行传输，因为增加了器件的灵活性。
其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号，再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。
它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，源源超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。
它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。
DSP芯片，由于它运算能力很强，速度很快，体积很小，而且采用软件编程具有高度的灵活性，因此为从事各种复杂的应用提供了一条有效途径。
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。
ARM与DSP的接口设计
ARM与DSP的接口设计引言通常在嵌入式系统的设计中，由ARM嵌入式处理器实现整个系统的协调控制和网络功能，由DSP芯片来执行复杂计算，因此需要实现ARM处理器和DSP 之间的数据交换。
从某种程度上来说，ARM嵌入式处理器和DSP 之间数据交换的速度决定了整个系统的运行速度和性能。
ARM CPU CS89712 的特点CS89712 是Cirrus Logic公司一款基于ARM7TDMI的SOC 芯片。
它一方面具有ARM 处理器的所有优点：低功耗、高性能；同时又具有非常丰富的片上资源，非常适合嵌入式产品的开发。
其特点如下：a、采用ARM7TDMI 内核，I/O 电压3.3 V ，内核电压2.5 V ；b、内置锁相环(PLL)，系统主频最高达74MHz ；c、3种工作模式，可以实现电源管理以降低系统功耗；d、8KB 的系统高速缓存(CACHE)，极大地提高了系统运行速度；e、支持8 个MEM OR YBANK，最大外部存储空间达256MB ，并支持SDRAM；f、内置单色LCD 控制器；g、2 路异步串口(UART)；h、27 个通用I/O口；i、实时时钟(RTC)和看门狗电路(WATCHDOG)。
C55X DSP 及其EH PI接口C5510 DSP 的特点以高速、低功耗为特征的VC55X 系列DSP 采用先进的改进型哈佛结构，具有分离的数据总线和程序总线，片内集成了ROM、RAM和多个外设，如通用I/O 口、定时器、时钟发生器、软件可编程等待状态发生器、可编程块切换逻辑、串行口、直接存储器存取控制器(DMA)和与外部处理器通信用的主机接口(HPI)。
C55X的增强型主机接口(EHPI)TI的C5510 之前的DSP 系列(C54X系列)中的主机接口(HPI)主要有三种：标准8 位HPI8 接口、增强型8 位HPI8 接口和16 位HPI16 接口。
其中C542～C549 内含标准型HPI8 ；C5402、C5410 内含增强型HPI8 ；C5410 以上为HPI16 ；C5409、C5416 的HPI 可以由用户设置为增强型HPI8 或HPI16。
arm与dsp通信详解教程
ARM-DSP通信的多种方式本文档描述了TI多核设备上的通信方式。
应用程序中的单个核心可以承担主机/设备或主/从的角色。
这里的讨论假设主机/主集群是运行SMP/Linux的ARM集群，而设备/从服务器是运行TI-RTOS的C6xx DSP集群。
1.OpenCLOpenCL是一个框架，用于编写跨异构系统执行的程序，以及用于表示跨异构设备分派并行计算的程序。
这是一个开放的，没有版税的标准，由Khronos财团管理。
在异构SoC上，OpenCL将其中一个可编程核心视为主机，将其他核心视为设备。
运行在主机(即主机程序)上的应用程序管理设备上代码(内核)的执行，并且还负责使数据可供设备使用。
设备由一个或多个计算单元组成。
在ARM和DSP SoC上，每个C66xDSP都是一个计算单元。
OpenCL运行时由两个组件组成：(1)用于主机程序创建和提交内核以供执行的API；(2)用于表示内核的跨平台语言--OpenCL C--它基于C99 C，并附加和限制了OpenCL支持数据并行和任务并行编程范例。
数据并行执行使设备上的计算单元并行执行。
任务并行执行允许向每个计算单元异步分派任务。
有关更多信息，请参阅OpenCL用户指南。
从运行Linux或RTOS的ARM到DSP的卸载计算优点方便设备之间的移植，不需要理解内存体系结构，不需要担心MPAX和MMU，不需要担心一致性，不需要在ARM和DSP之间建立/配置/使用IPC，无需成为DSP 代码、体系结构或优化方面的专家缺点：不能控制系统内存布局等，以处理优化的DSP代码2.DCE (Distributed Codec Engine) 分布式编解码引擎DCE框架为用户在设备(如AM57xx)上编写应用程序提供了一种简单的方法，该设备具有用于图像和视频的硬件加速器。
它为从核上的音频和视频编码和解码提供了对硬件加速的远程访问。
基于ARM用户空间GStreer的多媒体应用程序使用GStreer库加载并与TI GStreer插件接口，该插件处理硬件加速器所特有的所有细节。
嵌入式ARM、DSP
嵌入式ARM、DSPARM（Advanced RISC Machines）是对微处理器的通称，也是一种技术的名字统称。
ARM处理器是一个32位元精简指令集(RISC)处理器架构,其广泛地使用在许多嵌入式系统设计DSP（digital signal processor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。
其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号。
再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。
它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。
它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。
ARM 、DSP属于单片机一类ARM芯片吧，它的内核就是ARM内核，它的主频高很多，普通的都有几百M。
CPU缓存大，分有很多级的流水处理线，这样大大提高了CPU利用率。
这种IC的资源足以让一个嵌入式操作系统正常跑起来，WINCE，LINUX，UCOS 等等，一个操作系统移植到里面去，跑起来，然后就自己利用操作系统的接口写一些应用软件，就可以直接控制其强大的外设了。
DSP，中文名叫数字处理器，看它的名字就知道了，它就是用来处理数据的，他的数据处理能力，比ARM强大的多，一般来说接口没有ARM丰富，它的接口都是有针对性的，快速的存储，快速的访问，这都是为了快速的处理数据而作准备的。
它的主频也是几百M。
一般来说，图片处理，视频处理，网络数据处理等等多是用DSP的。
嵌入式软件嵌入式软件分为嵌入式操作系统软件，嵌入式应用软件。
大部分的嵌入式软件都寄宿在ARM内核的芯片上，三星，飞利浦等等都有ARM内核的IC。
嵌入式技术大体上可分为编程语言，内核技术，操作系统，总线接口，系统集成。
PCB 就是印制电路板嵌入式开发技能大全1、处理器MCU架构及开发。
MCU，俗称单片机，把中央处理器(CentralProcess Unit，CPU)的频率和规格作适当删减，并将内存(Memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA 等周边接口，甚至LCD等驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同的组合控制。
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主讲教师：毕宏彦
嵌入式系统设计
• DSP处于MC模式： GPIOF4 (SCITXD GPIOF1 2
软件设计与引导
GPIOF2 (SPICLK 说明
GPIOF3 (SPISTEA)
A)
1
(MDXA)
×
A) 跳转到Flash的0x3F7FF6处，而用
× 户必须已经在此处编写了分支 指令以重新定位程序的执行
理器Image Signal Processor（ISP）的分工协作 ,在65纳
米工艺下，其功耗低于300毫瓦，而性能却高达2000MIPS。 ARM Cortex-A8处理器是一款适用于复杂操作系统及用户应
用的处理器 在不到ARM11一半功耗的情况下可提供比基于
ARM11处理器最多达到三倍的性能增益。 ARM Cortex A8是 针对高端市场 , 而ARM11针对的是中低端市场，没有可比
• 2、增加更多外设到片内，建立片上系统即
SOC(system on chip)，功能更加强大。
• 3、以C8051F020为例如下：
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主讲教师：毕宏彦
嵌入式系统设计
AGND AGND AV+ AV+ DGND DGND DGND VDD VDD VDD
端口I/O配 置寄存器 UART0 UART1 模拟电源 TCK TMS TDI TDO /RST JTAG 逻辑 调试硬件 复位 数字电源 边界扫描 SMBus P0 Drv P1 Drv P2 Drv P3 Drv P0.0 P0.7
17 主讲教师：毕宏彦
Cortex-A8与ARM11比较
嵌入式系统设计
• ARM Cortex A8并不能说是电脑意义上的核心数 , 而是指 里面充当主角的ARM Cortex-A8、IVA2＋、POWERVR SGX Graphics Core、Image Signal Processor（ISP）四个处 理核心 , 各自都发挥着很大作用 , 比如说 IVA2＋图像、 视频、音频加速器 、 SGX图形内核 、集成的图像信号处
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嵌入式系统设计
AHB BUS为 系统总线
APB BUS为 外设总线
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嵌入式系统设计
AHB总线 • AHB主要用于高性能模块(如CPU、DMA和DSP等)之间的连接，
作为SoC的片上系统总线，它包括以下一些特性：单个时钟
边沿操作；非三态的实现方式；支持突发传输；支持分段 传输；支持多个主控制器；可配置32位总线宽度；支持字
内核的SoC设计中，已经成为广泛支持的现有互联标准之一。AMBA总线
规范2.0于1999年发布，该规范引入的先进高性能总线（AHB）是现阶段 AMBA实现的主要形式。AHB的关键是对接口和互连均进行定义，目的是
在任何工艺条件下实现接口和互连的最大带宽。AHB接口已与互连功能
分离，不再仅仅是一种总线，而是一种带有接口模块的互连体系。
P1.0/AIN1.0 P1.7/AIN1.7
8 0 5 1 内 核
SPI总线 SFR总线 PCA 64kB FLASH 256B RAM 4kB RAM 外部数据 存储器 定时器0, 1,2,3,4 定时器 3/RTC P0,P1,P2, P3锁存器 交叉开关 配置寄存器
交 叉 开 关
P2.0 P2.7 P3.0 P3.7
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嵌入式系统设计
RAM发展进化图
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主讲教师：毕宏彦
ARM处理器
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嵌入式系统设计
ARM7是冯诺依慢结构； ARM9、ARM11是哈佛结构，所以性能要高一点。 ARM9和ARM11大多带内存管理器，跑操作系统好一点，ARM7适合裸奔。 不跑操作系统，价格低一点的：ARM7、cortex-M3等等。 性价比高，可跑也可不跑操作系统的：ARM9、cortex-Rx等等。 性能高的，通常要跑操作系统的：ARM10、ARM11、Cortex-A8等等。 已经成熟的：ARM7\ARM9\ARM11。 发展趋势：Cortex-A、Cortex-R、Cortex-M。 其实ARM大多还是在嵌入式领域，不过现在很多上网本也开始上ARM了， 估计与intel竞争的时候快来了。 • 2410和2440都是三星公司生产的基于ARM9内核的芯片，资源上相差不 大，2440多了camara接口，速度要更快一点。 • 上边讲的版本是指内核版本，而各个公司出的发行号又各有不同。比 如三星的2440,atmel的9260等。
DAC0(12位)
PGA
AMUX
集 线 器
VREF1 ADC 500ks/s (8位) 控 制 P5锁存器 8:1
P4锁存器 PGA AMUX 温度传 感器 CP0 CP1 数据总线 数 据 控制总线 ADC 100ks/s (12位) 地址总线
P4 Drv P5 Drv P6 Drv P7 Drv
TMS320F2812 - DSP I/O Interface (P4/P8/P7)
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ANALOG Interface (P5/P9)
主讲教师：毕宏彦
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ICETEK-F2812A评估板实物图
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存储器配置与程序引导
嵌入式系统设计
• 引脚 X M P / M C ＝1，DSP处于MP模式，在该模式下，外部存 储器区域被使能，而对应的内部Boot ROM被禁止 。 若使用 Zone7区域，16K×16位，0x3FC000-0x3FFFFF，片选信号 /XZCS6AND7 –CPU将从外部扩展存储器XINTF向量表0x3FFFC0开始处获得 程序入口，用户只要事先在外部存储器的地址0x3FFFC0处 写入用户程序的入口地址，则CPU会将流程直接转向用户 程序 • 引脚 X M P / M C ＝0，DSP处于MC模式，Boot ROM中处于地址 0x3FFFC0的CPU中断向量表被使能。该中断向量表的第一条中 断向量即复位向量，其固定为0x3FF000，故CPU将从地址 0x3FF000开始执行程序，而此地址正是TI公司固化在Boot ROM中的引导程序（Bootloader）的入口。
×
0 0 0 0
1 0 0 0
× 1 1 0
× 1 0 0
通过SPI接口从外部EEPROM装载和
引导 通过SCI-A接口装载和引导 跳转到H0 SARAM的地址0x3F8000处 从并行接口GPIO端口B装载和引导
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主讲教师：毕宏彦
嵌入式系统设计
TMS320F2812 EzDSP
实验室实验箱中有明显标注
节、半字节和字的传输。AHB 系统由主模块、从模块和基
础结构(Infrastructure)3部分组成，整个AHB总线上的传 输都由主模块发出，由从模块负责回应。基础结构则由仲
裁器(arbiter)、主模块到从模块的多路器、从模块到主模
块的多路器、译码器(decoder)、虚拟从模块(dummy Slave)、虚拟主模块(dummy Master)所组成。
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嵌入式系统设计
存储器管理单元MMU
• 任何时候，计算机上都存在一个程序能够产生的地址集合，我们称之为 地址范围。这个范围的大小由CPU的位数决定，例如一个32位的CPU，它 的地址范围是0～0xFFFFFFFF (4G),而对于一个64位的CPU，它的地址范 围为0～0xFFFFFFFFFFFFFFFF (64T).这个范围就是我们的程序能够产生 的地址范围，我们把这个地址范围称为虚拟地址空间，该空间中的某一 些地址我们称之为虚拟地址。与虚拟地址空间和虚拟地址相对应的则是 物理地址空间和物理地址，大多数时候我们的系统所具备的物理地址空 间只是虚拟地址空间的一个子集。这里举一个最简单的例子直观地说明 这两者，对于一台内存为256M的32bit x86主机来说，它的虚拟地址空 间范围是0～0xFFFFFFFF（4G）,而物理地址空间范围是0x000000000～ 0x0FFFFFFF（256M）。 • 在没有使用虚拟存储器的机器上，虚拟地址被直接送到内存总线上， 使具有相同地址的物理存储器被读写；而在使用了虚拟存储器的情况下， 虚拟地址不是被直接送到内存地址总线上，而是送到存储器管理单元 MMU，把虚拟地址映射为物理地址。
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主讲教师：毕宏彦
Cortex-A8与ARM11比较
嵌入式系统设计
• Cortex-A8:基于ARMv7指令架构,运行速度可以达600MHz至 1GHz，功耗在300mW以下。Cortex-A8处理器复杂的流水线 架构基于双对称的，顺序发射的，13级流水线，带有先进 的动态分支预测，可实现2.0 DMIPS/MHz。10级NEON媒体流 水线，专用的L2缓存，带有可编程的等待状态 ，支持多项
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主讲教师：毕宏彦
Email:hybi@
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第 29 讲 单片机升级 DSP
ARM
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第 29 讲 单片机升级 DSP
Aห้องสมุดไป่ตู้M
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51单片机扩展
• 1、通过采用流水线结构提高速度。例如由 标准51单片机的1MIPS提高到100MIPS.
与L3存储器之间的未完成事务，以充分利用CPU。
• ARM11：基于ARMv6指令架构，运行频率300MHz-500MHz，在 0.13um工艺，1.2v条件下，ARM11处理器的功耗可以低至
0.4mW/MHz。ARMv6保持了所有过去架构中的T（Thumb指令）
和E（DSP指令）扩展， • ARM11处理器的流水线由8级流水线组成。不过没有专用的 L2缓存，相比Cortex-A8，处理能力会弱很多。