一、DSP簡介

DSP（Digital Signal Processing）即數(shù)字信號處理技術(shù)，將音頻、視頻、壓力、溫度以及位置等模擬信號數(shù)字化后，以數(shù)字方式對信號數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、變換、濾波、估值、增強(qiáng)、壓縮、識別等處理，得到符合人們需要的信號形式。

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DSP有別于MCU，內(nèi)部不是采用馮諾依曼結(jié)構(gòu)，而是采用程序和數(shù)據(jù)分離的哈佛結(jié)構(gòu)，雙總線配置帶來數(shù)據(jù)處理吞吐量提升一倍，而且 DSP還內(nèi)置專門的硬件乘法器，并廣泛采用流水線操作，運(yùn)行速度可達(dá)到每秒數(shù)以千萬條復(fù)雜指令，因此它能做到即時(shí)處理數(shù)據(jù)信息（10ns級），對于流媒體的處理能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于各類通用CPU。

對比模擬信號處理系統(tǒng)，DSP具有如下優(yōu)勢：

（1）可實(shí)現(xiàn)模擬系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)的功能，處理頻率非常低的信號；

（2）精度高，速度快，抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好；

（3）可編程，當(dāng)系統(tǒng)功能或性能發(fā)生改變，無需變更設(shè)計(jì)和重新調(diào)試；

（4）編程方便，易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的信號處理；

（5）采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，接口簡單；

（6）集成方便，可便捷地內(nèi)置到各種ASIC中；

在DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,通信與控制接口設(shè)計(jì)占有十分重要的地位，直接影響系統(tǒng)DSP功能的實(shí)現(xiàn)，DSP的常見外設(shè)接口包括：

（1）時(shí)鐘發(fā)生器（振蕩器和鎖相環(huán)PLL），定時(shí)器（timer）；

（2）軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器，協(xié)調(diào)片內(nèi)功能模塊和片外電路；

（3）可配置的多種外部存儲控制器；

（4）通用I/O口；

（5）同步串口（SSP）與異步串口（ASP）；

（6）主機(jī)接口（可配置主機(jī)并行接口）；

（7）JTAG邊界掃描邏輯電路（IEEE1149.1標(biāo)準(zhǔn)），DSP片上仿真以及調(diào)試；

二、DSP的應(yīng)用

DSP處理器以工作時(shí)的數(shù)據(jù)格式劃分，可分為定點(diǎn)DSP和浮點(diǎn)DSP；按照工作時(shí)鐘和指令類型劃分，可以分為靜態(tài)DSP處理器和一致性DSP處理器；如果按照可編程性，可分為可編程和不可編程兩大類，不可編程的DSP沒有控制程序，通常只能完成一種主要的處理功能，又稱為專用信號處理器。

在工控應(yīng)用中如電機(jī)控制方案， DSP、MCU和FPGA控制方案各有優(yōu)缺點(diǎn)。DSP具備數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)、運(yùn)算速度快，適用于高端復(fù)雜的電機(jī)系統(tǒng)控制，但它依賴于軟件算法的成熟度和穩(wěn)定性，對開發(fā)者的要求比較高。FPGA通過集成邏輯電路及專用電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，能夠很好地適用于客戶化的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，但在電機(jī)控制的通用性方面略有不足。

MCU通常側(cè)重于I/O接口的數(shù)量和可編程存儲器的大小，非常適用于有大量的I/O操作的場合，所以廣泛應(yīng)用在低成本，低功耗和對精度要求不高的系統(tǒng)中。但由于本身處理能力有限，應(yīng)用的場合受到了比較大的限制。近年來，基于DSP的電機(jī)專用集成電路由于在計(jì)算速度、容量存儲等方面比單片機(jī)具有更優(yōu)的性能，已逐漸代替MCU運(yùn)用于電機(jī)控制系統(tǒng)中。

DSP芯片強(qiáng)調(diào)數(shù)字信號處理的實(shí)時(shí)性，在市場上應(yīng)用最多的是通信領(lǐng)域（56.1％）；其次是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域（21.16％） ；消費(fèi)電子和自動(dòng)控制（10.69％） ；軍事／航空（4.59％） ；儀器儀表（3.5％）；工業(yè)控制（3.31％） ；辦公自動(dòng)化（0.65％）。

細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域如下：

（1）語音處理：語音編碼、語音合成、語音識別、語音增強(qiáng)、語音郵件、語音儲存等；

（2）家用電器：數(shù)字音響、數(shù)字電視、可視電話、音樂合成、音調(diào)控制、玩具與游戲等；

（3）圖像/圖形：二維和三維圖形處理、圖像壓縮與傳輸、圖像識別、動(dòng)畫、機(jī)器人視覺、多媒體、電子地圖、圖像增強(qiáng)等；

（4）自動(dòng)控制：控制、機(jī)器人控制、磁盤控制、自動(dòng)駕駛、深空作業(yè)等；

（5）儀器儀表：頻譜分析、函數(shù)發(fā)生、數(shù)據(jù)采集、地震處理等；

（6）醫(yī)療：助聽、診斷工具、病人監(jiān)護(hù)、超聲設(shè)備、心電圖等；

（7）軍事；保密通信、雷達(dá)/聲吶處理、導(dǎo)航定位、跳頻電臺、搜索和反搜索等；

DSP處理器的發(fā)展趨勢：

（1）市場上銷售的DSP器件中，目前主流的是16 位定點(diǎn)可編程產(chǎn)品，具備低成本和低功耗優(yōu)勢，未來主流產(chǎn)品位數(shù)會(huì)向24位和32位提升，而且浮點(diǎn)DSP用量會(huì)增加，32位浮點(diǎn)DSP的動(dòng)態(tài)范圍和運(yùn)算精度相比16位產(chǎn)品大幅提升；

（2）DSP的可編程化，為生產(chǎn)廠商帶來更多的靈活性，可以提升物料在不同產(chǎn)品中的通用性，有助于降低采購和庫存管理的成本；

（3）優(yōu)化DSP設(shè)計(jì)和采用更先進(jìn)制程來縮小DSP晶圓尺寸，能有效降低芯片成本，也是DSP未來技術(shù)迭代的重要方向；

（4）越來越多的制造商開始改進(jìn)DSP核，并且把多個(gè)DSP核、MPU核以及其他外圍電路單元集成到一個(gè)芯片上，構(gòu)建出系統(tǒng)級的DSP器件。

行業(yè)調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，2022年全球DSP微處理器芯片市場規(guī)模約40億美元，從核心市場看，中國DSP微處理器芯片市場占據(jù)全球約44.18%的市場份額，為全球最主要的消費(fèi)市場之一。隨著市場需求的多樣化，DSP微處理器芯片廠商紛紛推出針對不同場景的產(chǎn)品。如汽車電子、工業(yè)控制、通信等領(lǐng)域的專用DSP芯片，以及面向消費(fèi)電子市場的低功耗、高性能的通用DSP芯片。

三、芯智云城DSP產(chǎn)品線

1-北京中科昊芯

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公司獨(dú)創(chuàng)AMSC-Engine 、HRPC-Engine 、 ISNN-Engine 三大引擎，極大提高了單芯片算力及智能化處理能力，首創(chuàng)低成本嵌入式處理器實(shí)現(xiàn)機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練與人工智能分析，真正做到單芯片?；陂_源RISC-V技術(shù)生態(tài)，率先將RISC-V在 DSP領(lǐng)域落地，并在新能源汽車、光伏、儲能等細(xì)分市場應(yīng)用。

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2-珠海泰為

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珠海泰為電子有限公司，致力于工業(yè)級、汽車級核心處理器芯片的研發(fā)，面向工業(yè)控制、新能源電能轉(zhuǎn)換、電能質(zhì)量監(jiān)測與治理、高端電源、伺服等領(lǐng)域，為客戶提供高精度、高實(shí)時(shí)性控制器芯片與軟硬件平臺化解決方案，立志于為國內(nèi)核心工業(yè)裝備配備一顆中國芯。