1.2 DSP的特点

DSP的最大特点就是运算速度快、数值处理精度高、片上存储器容量大、片上外设丰富。运算速度快是由于DSP采用了哈佛总线结构。哈佛总线结构是一种多总线结构，如图1-1所示。在哈佛总线结构中，CPU与程序存储器、数据存储器之间均有独立的地址总线和独立的数据总线，CPU在读取程序存储器中代码的同时，允许通过水流线去读写数据存储器中的数据，这就保证绝大部分指令周期在一个时钟周期执行完毕（最快方式）。

图1-1 哈佛总线结构

MCU和MPU采用冯·诺依曼结构，即单总线结构，如图1-2所示。在冯·诺依曼结构中，因受到单总线瓶颈的制约，CPU不能同时读取程序存储器中的代码和数据存储器中的数据，绝大部分指令周期都为多时钟周期。所以，DSP比采用冯·诺依曼结构的MCU、MPU运算速度快。

图1-2 冯·诺依曼结构

DSP与MCU和MPU的主要区别如表1-2所示。

表1-2 DSP与MCU和MPU的主要区别

DSP的数值处理精度高是由于DSP采用了32位累加器、16×16位硬件乘法器以及32×32位硬件乘法器，能对32位定点数或32位浮点数进行快速运算。

DSP的片上存储器容量大、片上外设丰富是因为DSP芯片集成了较大的片上Flash、片上RAM以及控制所需的基本外设。以TI公司C2000系列中的TMS320F28335（简称F28335）为例，F28335的片上存储器和外设模块特性如表1-3所示。

表1-3 F28335片上存储器和外设模块硬件资源

可见，F28335除了具有强大的快速运算处理能力外，还有容量较大的片上Flash、片上RAM、增强型片上外设模块，包括增强12位A/D转换器模块、增强ePWM（脉宽调制）模块、增强eCAP（脉冲捕获）模块、增强eQEP（正交编码）模块、3个独立增强SCI（异步串行口）模块、增强SPI（同步串行口）模块、增强CAN（控制局域网总线）模块、I2C（内集电路总线）模块、McBSP（多通道缓冲串口）等外设模块。因此，利用F28335用户能够以很高的性价比开发高性能数字控制系统。随着制造工艺的成熟以及生产规模的扩大，DSP芯片价格在不断下降，目前F283x系列DSP市场占有率非常高，在工业自动化控制、电力电子技术应用、智能化仪器仪表、电机伺服控制方面均有着广泛的应用。F28335是在原来F281x系列定点DSP的基础上，保持原有的DSP芯片优点的同时，增加了浮点运算单元（FPU），能够快速、高效执行复杂的浮点运算，适用于处理速度、处理精度要求较高的领域，如快速傅里叶变换算法的实时运算。F28335比原F281x系列DSP有更高的性价比。本书将详细介绍F28335的结构和基于C语言的模块化软件设计方法。