清华大学工学博士 谭明娟
在过去的几十年里，单片机的广泛应用实现了简单的智能控制功能。随着信息化的进程和计算机科学与技术、信号处理理论与方法等的迅速发展，需要处理的数据量越来越大，对实时性和精度的要求越来越 高，低档单片机已不再能满足要求。近年来，各种集成化的单片DSP 的性能得到很大改善，软件和开发工具也越来越多，越来越好；价格 却大幅度下滑，从而使得DSP器件及技术更容易使用，价格也能够为 广大用户接受；越来越多的单片机用户开始选用DSP器件来提高产品 性能，DSP器件取代高档单片机的时机已经成熟。
本文将从性能、价格等方面对单片机和DSP器件进行比较，在此基础 上，以TI的TMS320C2XX系列DSP器件为例，探讨DSP器件取代单片机的 可行性。
DSP器件与单片机的比较
1. 单片机的特点
所谓单片机就是在一块芯片上集成了CPU、RAM、ROM(EPROM或EEPROM) 、时钟、定时/计数器、多种功能的串行和并行I/O口。如Intel公司 的8031系列等。除了以上基本功能外，有的还集成有A/D、D/A，如Intel 公司的8098系列。概括起来说，单片机具有如下特点：
具有位处理能力，强调控制和事务处理功能。价格低廉。如低档单片机价格只有人民币几元钱。 开发环境完备，开发工具齐全，应用资料众多。 后备人才充足。国内大多数高校都开设了单片机课程和单片机实验。
2. DSP器件的特点
与单片机相比，DSP器件具有较高的集成度。DSP具有更快的CPU，更大容量的存储器，内置有波特率发生器和FIFO缓冲器。提供高
速、同步串口和标准异步串口。有的片内集成了A/D和采样/保持 电路，可提供PWM输出。DSP器件采用改进的哈佛结构，具有独立
的程序和数据空间，允许同时存取程序和数据。内置高速的硬件 乘法器，增强的多级流水线，使DSP器件具有高速的数据运算能
力。如表1所示，DSP器件比16位单片机单指令执行时间快8～10倍，完成一次乘加运算快16～30倍。DSP器件还提供了高度专业化的指
令集，提高了FFT快速傅里叶变换和滤波器的运算速度。此外，DSP 器件提供JTAG接口，具有更先进的开发手段，批量生产测试更方便
，开发工具可实现全空间透明仿真，不占用用户任何资源。软件配 有汇编/链接C编译器、C源码调试器。
目前国内推广应用最为广泛的DSP器件是美国德州仪器(TI)公司生产的 TMS320系列。DSP开发系统的国产化工作已经完成，国产开发系统的价 格至少比进口价格低一半，有的如TMS320C2XX开发系统只有进口开发 系统价格的1/5，这大大刺激了DSP器件的应用。目前，已有不少高校计 划建立DSP实验室，TI公司和北京闻亭公司都已制订了高校支持计划，将带动国内DSP器件的应用和推广。
3. DSP器件大规模推广指日可待
通过上述比较，我们可得出结论： DSP器件是一种具有高速运算能力的单片机 从应用角度看：DSP器件是运算密集型的，而单片机是事务密集型的，DSP 器件可以取代单片机，单片机却不能取代DSP。
DSP器件价格大幅度下滑，直逼单片机。 DSP器件广泛使用了JTAG硬件仿真，比单片机更易于硬件调试。 国产化的DSP开发系统为更多用户采用DSP器件提供了可能性。 DSP取代单片机的技术和价格的市场条件已经成熟，大规模推广指日可待。
表1 DSP与16位单片机的比较 (表格不便贴，只好略去．Y&T) DSP器件的典型应用 随着DSP性能不断改善，用DSP器件来作实时处理已成为当今和未来技术发展 的一个新热点。
TI公司最新推出的TMS320C2XX系列具有良好的性能价格比，基本可以取代16 位单片机。其中TMS320C203单片价格不到人民币100元，芯片内置544字的高 速SRAM。外部可寻址64K字程序/数据及I/O，指令周期在25ns～50ns之间， 实时性处理比16位单片机快2倍以上，可取代一般的单片机。TMS320F206除了 具有TMS320C203的功能外，内置32K字零等待快闪存储器，可满足单片设计 的要求，能最大限度减少用户板的体积。TMS320F240的指令、DSP核与TMS320C203、 F206完全兼容，内置8K/16K字快闪存储器，增加了两路10位A/D，每路采样频率 可达166kHz，提供9路独立的PWM输出，内置SCI和SPI接口，内置CAN总线接口。 这些大大增强了TMS320X240的处理能力，在电机控制领域显示了强大的生命力。
结论
DSP技术的不断完善，各种DSP器件的不断推出，将为实时数字信号处理的应 用创造前所未有的广阔空间。单片机用户在硬件和软件方面的设计经验可以 使他们很容易从单片机升级到DSP
