1.2 TI公司DSP芯片

TI公司于1982年推出TMS320系列DSP芯片的第一代处理器TMS320C10。经过十几年的发展，TI公司又相继发展了TMS320C2000、TMS320C5000和TMS320C6000三个系列的DSP产品。现今，TI公司的TMS320系列已成为DSP市场中的主流产品，约占市场份额的48%，是世界最大的DSP芯片供应商。

1.2.1 TMS320C2000系列

TMS320C2000系列DSP一般应用于控制领域，可以替代老的C1x和C2x型号的DSP。现在TMS320C2000系列DSP的应用主要集中在以下方面。

（1）C20x。C20x是16位定点DSP芯片，速度为20～40MIPS（Million Instructions Per Second，每秒执行百万次指令），片内RAM比较少，如C204片内只有512字节的DARAM。有些型号的C20x DSP芯片中带有闪速存储器（Flash Memory），如F206就带有32K×16位的闪速存储器。C20x的主要应用范围为数字电话、数码相机，自动售货机等。

（2）C24x。C24x是16位定点DSP，速度为20MIPS，一般用于数字马达控制、工业自动化、电力交换系统、变频设备、空调等。为了在有限的空间里提高数字控制设备的性能， T1公司最近推出了TMS320LF2401A、TMS320LF2403A、TMS320LC2402A三款新型C24xx DSP。这三款新型C24xx DSP降低了消费类和业界的原始设备生产商（OEM）的系统成本，进一步实现了系统的小型化、智能化，使产品设计更趋完善。

TI公司的TMS320LF2401A DSP是将速度为40MIPS的DSP内核、闪速存储器以及外设集成到器件中，其封装尺寸不超过一个隐形眼镜片的大小，主要用于对实时性有严格要求的场合，而TMS320LF2401A DSP高度的系统集成和较小的封装体积，有助于OEM快速地将产品推向市场。

TI公司的TMS320LF2403A、TMS320LC2402A主要针对有更大RAM需求的应用。TMS320LF2403A DSP控制器内部集成了16K×l6位闪速存储器、1K×l6位RAM、8通道的10位ADC、事件管理器。具有CAN2．0B协议的CAN总线控制器、SPI总线接口及21个GPI/O被全部封装到一只有64个引脚的10mm×10mm芯片中。TMS320LC2402A DSP是与TMS320LF2403A DSP处理器引脚兼容的处理器，其内部集成了能替代闪速存储器的6K×l6位ROM存储器，生产成本较低。

最近TI将新一代C28x DSP内核引进TMS320C2000家族。C28x内核是目前数字控制应用领域性能最好的DSP内核。C28x内核提供高达400MIPS的计算带宽以处理大量而繁杂的实时控制算法，如随机RAM和功率因数的校正。新型的C28x也是业界编码效率最高的DSP内核，并与目前使用的C2000家族具有完全兼容的代码。

C2000系列DSP的发展如图1-1所示。

1.2.2 TMS320C5000系列

TMS320C5000系列是16位定点、速度为40～200MIPS、可编程、低功耗和高性能的DSP。主要用于有线或无线通信、IP（Internet Protocol，互联网协议）电话、便携式信息系统、手机、助听器等。

目前，TMS320C5000系列中有3种有代表性的常用芯片。第一种是TMS320C5402，速度为100MIPS，片内存储空间较小，RAM为16K×l6位、ROM为4K×16位。主要用于无线Modem（调制解调器）、新一代PDA（Personal Digital Assistant，个人数字助理）、网络电话和数字电话系统以及消费类电子产品。TMS320C5402每片的目标价格在5美元以下，属廉价型的DSP。第二种常用芯片是TMS320C5420，它拥有两个DSP内核，速度可达到200MIPS,200K×l6位片内RAM，功耗为0．32mA/MIPS,200MIPS全速工作时不超过120mW，为业内功耗较低的DSP。TMS320C5420是当今集成度较高的定点DSP，适合于多通道基站、服务器、Modem和电话系统等要求高性能、低功耗、小尺寸的场合。第三种是TMS320C5416，它是TI公司0．15μm器件中的第一款DSP芯片，有128K×l6位片内RAM，速度为160MIPS，有3个多通道缓冲串行口（MCBSP），能够直接与T1或E1线路连接，不需要外部逻辑电路，主要用于VoIP（Voice over IP）、通信服务器、PBX（专用小型变换机）和计算机电话系统等。

为满足对性能、尺寸、价格和功耗有严格要求的设备，TI公司设计了一种属于TMS320CC5000系列的DSP产品，即TMS320C5500TMDSP（以下简称TMS320C55xx）。TMS320C55xx与TMSC320C54xx代码兼容，且MIPS功耗只有0．05mW，是目前市场上TMS320C54xx产品功耗的0．4倍。TMS320C55xx有强大的电源管理功能，能进一步增强省电功能，可使网络音频播放器用两节AA电池工作200个小时以上（相当于目前播放器工作时间的10倍）。

TMS320C55xx系列的代表产品有TMS320C5509和TMS320C5502。TMS320C5509 DSP芯片主要用于网络媒体娱乐终端、个人医疗、图像识别、保密技术、数码相机、个人摄像机等设备。TMS320C5509 DSP芯片是目前集成度较高的通用型DSP，能提供完备的系统解决方案，具有96K×l6位的单口SRAM、32K×16位的双口SRAM、32K×l6位的ROM和6通道的DMA（直接存储器存储）。此外，TMS320C5509 DSP芯片还含有USB 1．0接口、用于全双工通信的3个多通道缓冲串行接口（MCBSP）、Watchdog定时器、32kHz晶振输入和单电源的实时时钟、片上10位ADC、连接微控制器的I2C总线接口，以及用于芯片内的编解码器、增强型16位主机接口、两个16位定时器等。TMS320C5509 DSP支持流行的存储方式，包括对记忆棒、多媒体卡和SD（Secure Digital）卡的支持。因此， TMS320C5509 DSP可以广泛地支持DSP系统板上的外围器件，包括用于直接连接PC或其他USB主机设备的USB 1．0端口，并能遵循大多数流行的可移动存储标准及多媒体文件格式。

TMS320C5502 DSP芯片作为TI公司的TMS320C5000 DSP系列平台上新型的性价比较佳的产品，每秒执行的指令高达4亿条，可满足当今个人设备对价格和性能的要求。TMS320C5502 DSP芯片有32K×16位的片上双口RAM、一个主机接口、通用外围设备（如3个多通道缓冲串行接口）、一个硬件UART、I2C总线接口和76个专用GPI/O口，提供传输速率为400兆字节/秒的32位外部存储接口，并支持低价SDRAM外设。

C5000系列DSP的发展如图1-2所示。

1.2.3 TMS320C6000系列

TMS320C6000系列DSP是TI公司于1997年2月推向市场的高性能DSP，具有性价比高、功耗低等优点。TMS320C6000系列中又分为定点DSP和浮点DSP两类。

（1）TMS320C62xx。该系列是TMS320C6000系列中的32位定点DSP，内部集成了多个功能单元，可同时执行8条指令，运算速度为1200～2400MIPS。其主要特点如下。

① 运行速度快。指令周期为5ns，运算能力为1600MIPS。

② 内部结构不同于一般DSP芯片。内部同时集成了2个乘法器和6个算术运算单元，且它们之间是高度正交的，使得在一个指令周期内最大能支持8条32bit的指令。

③ 指令集不同。为充分发挥其内部集成的各执行单元的独立运行能力，TI公司使用了Veloci Tl超长指令字（VLIW）结构。它在一条指令中组合了几个执行单元，结合其独特的内部结构，可在一个时钟周期内并行执行几个指令。

④ 大容量的片内存储器和大范围的寻址能力。片内集成了512K字程序存储器和512K字数据存储器，并拥有32bit的外部存储器界面。

⑤ 智能外设。内部集成了4个DMA接口，2个多通道缓存串口，2个32位计时器。

⑥ 低廉的使用成本。在个无线基站的应用中，每片TMS320C62x能同时完成30路的语音编解码，每路成本为3美元，而以前的DSP系列最大只能完成5路，每路的成本为7美元。

这种芯片适合于无线基站、无线PDA、组合Modem、GPS导航等需要大运算能力的应用场合。

（2）TMS320C67xx。该系列是TMS320C6000系列中的32位浮点DSP，内部同样集成了多个功能单元，可同时执行8条指令，其运算速度为1GFLOPS（Floating Point namber Operations Per Second，每秒所执行的浮点运算次数）。该系列除了具有TMS320C62xx系列的特点外，其主要特点还有以下几点。

① 运行速度快。指令周期为6ns，峰值运算能力为1336MIPS，对于单精度运算可达1GFLOPS，对于双精度运算可达250MFLOPS。

② 硬件支持IEEE格式的32位单精度与64位双精度浮点操作。

③ 集成了32×32位的乘法器，其结果可为32位或64位。

④ TMS320C67xx的指令集在TMS320C62xx的指令集基础上增加了浮点执行能力，可以看作是TMS320C62xx指令集的超集。TMS320C62xx指令能在TMS320C67xx上运行，而无需任何改变。

与TMS320C62xx系列芯片一样，由于其出色的运算能力、高效的指令集、智能外设、大容量的片内存储器和大范围的寻址能力，这个系列的芯片适合用于基站数字波束形成、图像处理、语音识别、3D图形等对运算能力和存储量有高要求的应用场合。

目前，TMS320C6000系列主要向两个方向发展：一是追求更高的性能；二是在保持高性能的同时向廉价型发展。例如，TI公司最近推出的TMS320C6414、TMS320C6415和TMS320C6416三款新产品的工作频率高达800MHz，计算速度接近每秒64亿次指令，而功耗仅为现有器件的1/3。它们既可通过一条单独接入家庭的宽带线路传输大量的个性化数据、视频和语音，也可通过3G无线基站向无线手机发送多媒体信息。

TMS320C6000系列中的C64x系列在DSP芯片中处于领先水平。C64x系列DSP不但提高了时钟频率，而且在内部结构上也采用了新的优化，主要表现在以下几个方面：

① 寄存器个数比C62x增大了一倍，从原来的32个变成了64个。

② 乘法器、累加器、桶式移位器和加法器等特殊硬件运算器的数量比原来增加了l～3倍。

③ CPU通过L1 Program Cache和L1Data Cache执行指令并处理数据，通过L2 Cache与增强型DMA控制器（Enhanced DMA Controller, EDMAC）相连，且能控制外围设备，从而使Cache空间增大。

④ 外部的总线变成了64位，是C62x的一倍。

⑤ 数据结构支持8位的运算操作，尤其适用于8位图像信号的处理。

⑥ 在C62x系列DSP指令基础上增加了一些新的指令。例如增加了GF域的乘法，一次可以实现4个GF域的乘法，为无线通信的RS编译码提供快速实现。

⑦ 内部嵌入各种应用软件，包括Viterbi译码、RS译码、回音抵消、图像压缩等。

C6000系列DSP的发展如图1-3所示。