MCU和DSP在雙處理器架構中各有不同的特性和功能。MCU,即微控制器,主要負責完成應用層、網(wǎng)絡層和數(shù)據(jù)鏈路層的處理,控制移動終端的外圍電路(如鍵盤、顯示屏等)連接,以及整個通信協(xié)議棧的實現(xiàn)。它傾向于系統(tǒng)控制,負責協(xié)調(diào)各個組件的工作,使得它們可以一起工作來達到共同的目標。
與MCU不同,DSP具有強大的數(shù)據(jù)運算功能,主要用于完成物理層、數(shù)據(jù)鏈路層的處理,負責語音信號的處理。它傾向于數(shù)字基帶信號的處理,可以快速有效地進行復雜的數(shù)字信號處理算法。DSP通過在指令周期內(nèi)執(zhí)行一次乘法和一次加法,快速處理數(shù)字信號。
在雙處理器架構中,MCU和DSP各司其職,相互配合,可以大大加強多媒體的處理能力。例如,MCU可以通過與DSP的通信來控制DSP的工作,從而實現(xiàn)對復雜信號的處理。這種架構可以提高系統(tǒng)的性能和效率,同時還可以降低功耗,因此在很多智能移動終端中得到廣泛應用。
DSP主要是在一單個時鐘周期內(nèi)盡可能完成多個MAC(乘法和累加)操作。為了這一點,指令的操作代碼通常是可變的超長的指令(VLIW)。DSP也適于工作在緊密、高效的環(huán)路中。另外,為了達到性能指標通常需要編寫優(yōu)化的匯編代碼。由于DSP的算法程序一般裝在小容量、短等待時間的內(nèi)置存儲器中,所以代碼密度通常不是大問題。
像DSP主要用于完成計算一樣,MCU主要用于完成控制功能。同樣地,典型的MCU應用包括許多條件操作,在程序流程中頻繁地跳轉(zhuǎn)。通常使用C或者C++語言編寫程序。代碼密度極為重要,并且根據(jù)編譯代碼的長度來評估算法。存儲器系統(tǒng)是基于高速緩存從而允許該系統(tǒng)設計工程師用較長等待時間從較大的存儲器中調(diào)用較大程序。利用基于高速緩存系統(tǒng),程序員不需要考慮如何以及何時將指令輸入到內(nèi)核去執(zhí)行。
統(tǒng)一的DSP和MCU兼?zhèn)鋬烧叩膬?yōu)點。它的指令集由16 bit,32 bit和64 bit操作碼組成,但是由于最常用的指令采用16 bit編碼,所以編譯代碼密度大小與那些流行的MCU相同。另外,它包括一個存儲器保護功能以及指令高速緩存和數(shù)據(jù)高速緩存,作為整個存儲器管理單元(MMU)的一部分。此外,容易提供一套完整的C/C++開發(fā)工具,提供可選匯編語言或者全部匯編語言適合算法優(yōu)化的編程。
MCU+DSP雙處理器架構的應用設計需要將MCU和DSP的特性和功能進行合理的搭配和利用,以實現(xiàn)系統(tǒng)性能的最優(yōu)解。以下是一些MCU+DSP雙處理器架構的應用設計相關內(nèi)容:
一、硬件平臺和接口設計
在MCU+DSP雙處理器硬件平臺中,MCU和DSP需要各自擔當不同的角色和任務。MCU主要負責異步系統(tǒng)控制功能,如管理、通信和人機接口等;而DSP則專注于實時數(shù)據(jù)采集、分析和計算。
在接口設計方面,通常采用雙端口RAM、串行通信、并行主機等接口方式實現(xiàn)MCU和DSP之間的數(shù)據(jù)傳輸。其中,并行主機接口方式可以滿足大量數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)囊?。例如,在ADSP-BF527與MCF5272的接口電路中,采用ColdFire系列的MCF5272型MCU作為主機,通過HOSTDP進行主機引導加載程序以及與主機的通信。
二、數(shù)據(jù)傳輸和通信協(xié)議
數(shù)據(jù)傳輸是MCU+DSP雙處理器架構中的重要環(huán)節(jié)。在數(shù)據(jù)傳輸前,主機需要配置DMA控制器。主機首先讀取從機HOST_STATUS寄存器的ALLOW_CNFG位。如果允許配置,主機將向HOSTDP發(fā)送7個16位控制字。主機通過這些控制字配置HOSTDP的DMA讀寫、DMA模式、起始地址等參數(shù)。在配置完成后,主機以所配置的方式讀寫數(shù)據(jù),從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
在通信協(xié)議方面,可以通過自定義指令或協(xié)議實現(xiàn)MCU和DSP之間的通信。例如,MCU可以通過串行通信接口向DSP發(fā)送控制指令,DSP接收到指令后執(zhí)行相應的數(shù)據(jù)處理任務,并將處理結(jié)果返回給MCU。
三、軟件編程和優(yōu)化
軟件編程是實現(xiàn)MCU+DSP雙處理器架構應用設計的關鍵環(huán)節(jié)。在編程時,需要考慮MCU和DSP之間的數(shù)據(jù)傳輸和協(xié)調(diào),以及各自的任務分配和調(diào)度。
此外,為了提高系統(tǒng)性能和效率,還需要對軟件進行優(yōu)化。這包括算法優(yōu)化、數(shù)據(jù)結(jié)構優(yōu)化、并行計算、任務調(diào)度等方面的優(yōu)化。例如,可以在DSP端采用快速傅里葉變換(FFT)算法進行信號處理,將計算結(jié)果通過DMA傳輸回MCU端進行處理和分析。
總之,實現(xiàn)MCU+DSP雙處理器架構的應用設計需要綜合考慮硬件平臺、接口設計、數(shù)據(jù)傳輸和通信協(xié)議以及軟件編程和優(yōu)化等多個方面的問題。需要根據(jù)具體的應用場景和需求進行合理的設計和選擇,以達到最優(yōu)的系統(tǒng)性能和解冔方案。