单片机与DSP结合的dsPIC芯片
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DSP与STM32⼤PK1.FPGA:是可编程逻辑阵列,常⽤于处理⾼速数字信号,不过随着科技的发展,现在很多FPGA CPLD可以集成mcu内核,甚⾄具备了ARM DSP的功能2.ARM,是⼀类内核的称谓,就像51⼀样,具体到芯⽚的话,会有很多不同的⼚家不同等级,诸如三星、易法、飞利浦、摩托罗拉等等,其中STM32是易法半导体的⼀款⾯向⼯控低功耗内核为Cortex M3内核的ARM芯⽚3.DSP顾名思义就是数字信号处理,⼚家主要是德州仪器(TI)主要⽤于数字型号处理等对运算速度有特殊要求的场合,诸如⾳频视频算法,军⼯等领域,但同时dsp有2000 5000 6000等系列也可满⾜不场合需要1.FPGA⼀般不会⽤来做复杂的系统,只⽤来做些简单的系统如状态机实现的⾃动售货机...展开>等,多少还是⽤来做信号的⾼速变换和处理,毕竟它只是可编程逻辑阵列。
2.ARM和DSP就各有千秋了;ARM的系列从V3 V5 V7 V9 XSCALE,从thumb指令到arm指令(thumb arm也可同时实现),可以说遍布机会所有的领域,只要你接的价格可以接受(其实许多arm并不是很贵的),单⽚机所有的功能基本他都能实现,我就不⽤举例⼦,特别是现在与各种RTOS结合更是开发⽅便功能强⼤。
DSP相对arm价格要贵些,这也是可能个体⼚家使⽤较少的⼀个原因吧,2000系列主要⽤于⼯控特别是2812这个⽤的⼈⽐较多,5000 6000主要⽤于⼿持设备、PDA、通信等领域;DSP还有⼀个特⾊就是对⼀些特殊算法的⽀持如快速福利叶变换等,所以对运算速度有特殊要求的场合⼀般会选择DSP;DSP因其性能和功能⽐较好,还⼴泛⽤于军⼯领域!关于DSP和普通51 AVR还有STM32的区别DSP是为运算⽽⽣的,他最强⼤的地⽅就在与它的数**算性能,那是由它的指令集⽀持的。
那些拿DSP和STM32⽐较的,省省吧,如果你两者都熟悉你就知道根本没啥好⽐的,如果我需要很多⾼级的接⼝,⽐如以太⽹和USB,那么我⾃然选STM32,如果我需要实现⼀些算法,那肯定会选DSP。
基于DSP和ZigBee无线智能语音控制系统设计_边红昌Proceedings of the 26th Chinese Control ConferenceJuly 26-31, 2007, Zhangjiajie, Hunan, China基于DSP和ZigBee无线智能语音控制系统设计边红昌,程德福,祁玉林,张坤吉林大学-TI DSP联合实验室, 长春130026E-mail:***********************.cn摘要:介绍了以DSP为语音控制模块与以PIC单片机和无线传输芯片CC2420为核心构成的ZigBee无线传输模块建立的无线智能语音控制系统。
给出了系统硬件总体结构及各模块的具体设计方案,语音识别算法和系统软件的实现方法。
针对DSP对语音识别算法进行优化,且对ZigBee协议栈进行优化精简,最终实现了独立运行、识别率高及操作方便的家庭智能语音控制系统。
关键词:语音识别, DSP, ZigBee, 智能控制Design of Wireless Intelligent Speech Control SystemBased on DSP and ZigBeeBian Hongchang, Cheng Defu, Qi Yulin, Zhang KunJilin University-TI DSP Laboratory, Changchun 130026, P. R. ChinaE-mail:***********************.cnAbstract: Introduce a Wireless Intelligent Speech Control System based on DSP as Speech Control Model and PIC Micro-controller & wireless transmit chip CC2420 as the ZigBee Wireless Transmit Model. Hardware design, Speech Recognition Algorithm and Program design are given in this paper. Especially Speech Recognition Algorithm is optimized toward DSP and ZigBee Protocol Stack is reduced. Independent, high recognition rate and convenient operation family intelligent speech control system is realized in our system.Key Words: Speech Recognition, DSP, ZigBee, Intelligent Control1 引言(Introduction)随着智能设备微型化、人工智能化、多功能化等功能的发展,而通常的人机控制如按键、图形菜单等不再能满足用户的需求,因而本文提出了基于DSP 和ZigBee无线智能语音控制系统。
SummaryIn today’s automotive applications, ISO26262 has become a critical element of passenger safety, aselectric and electronic content has rapidly grown within cars and now mobility solutions to a widerextent. To help customers achieve the desired Automotive Safety Integrity Level (ASIL) certification,Microchip’s dsPIC33 family of Digital Signal Controllers (DSCs) is commonly used in digital-power andmotor-control applications for the automotive market including DC/DC systems and On-Board Char-gers (OBC), actuators and also sensors (position, pressure) for which ASIL requirements apply.Select dsPIC33 DSCs are products that contains the “Functional Safety Ready” designation. It has been carefully selected as onethat encompasses the latest features and support collateral available from Microchip, including integrated safety features, safetymanuals, Failure Mode, effect, diagnostic analysis (FMEDA) reports and in some cases, diagnostic software./16bitdsPIC® DSCsdsPIC33 DSCs – Functional Safety ReadyDesigned for Robust End ProductsSafety and Robustness Collateral•Automotive-grade silicon (Q100 qualification, up to Grade 0)• Functional Safety Diagnostic Firmware (with completerequirements mapping, static/dynamic analysis and test reports)• Failure modes, Effects and Diagnostic Analysis report •Functional Safety Manual• MPLAB XC Functional Safety Certified Compilers •MCAL Drivers for AutosarThese collaterals are available under NDA upon request from your local Microchip Sales office.Make your certification process easier and less risky with Microchip high-quality collateral.Applications•On-Board Chargers (OBC)•Battery Management Systems (BMS)•Sensors (position, pressure)SiliconWDTsDiversity ECC ClocksRobust Products: Automotive Quality PPAP , Q100, TS16949Software CPU Self Test Drivers MCAL OSEKCollateral Support Internal and external Tools Assistance with achieving ISO 26262Integrated F/S Hardware Modules Software Librariesavailable Ecosystem of Support Automotive GradeproductsISO 26262ComplianceFMEDA,Saftey ManualTools, MISRA C 2012C Compiler, Diagnostic ToolsSafety and Robustness CapabilitiesThe dsPIC33 family of DSCs provide the following features and capabilities for robust environments:• Hardware functional safety features including but not limited to:• Memory: ECC, CRC, RAM BIST• GPIO: ESD Protection, I/O Port ReadbackThe Microchip name and logo, the Microchip logo, dsPIC and MPLAB are registered trademarks of Microchip Technology Incorporated in the U.S.A. and other countries. All other trademarks mentioned herein are property of their respective companies.© 2019, Microchip Technology Incorporated. All Rights Reserved. 8/19 DS00003193A/16bitfunctionalsafetyDevelopment ToolsMicrochip offers a number of products that enable system-level compliance to functional safety. This means that they have integrated features, qualified test libraries, safety manuals, and FMEDA reports, depending on the standard and the level of safety they support.All these items make it easier to develop applications that conform to the functional safety standards, and thereby reduce the work and cost of the final product compliance. Microchip offers the MPLAB ® XC Compiler, ISO 26262 qualified up to ASIL D.Third Party Developers• LDRA software technology • TÜV SÜD• Other functional safety partnershttps:///design-centers/functional-safety/functional-safety-partnersAdditional Information• Some of these hardware features apply to Class B appli-ance applications. For more information, please visit /classb .• /Functional-safety • /FSR。
摘要在单片机系列中,出现了一种全新的型号:DsPIC型单片机。
在毕业设计中使用的Dspic型的单片机集成了普通单片机和DSP的优点。
不仅结构简单而且在处理数据上更加的强大。
在做毕业设计过程中通过DsPIC30F4011单片机的几个外设实验以及拓展实验彻底的了解DsPIC单片机。
在这个过程中,对于单片机的I/O接口、定时器、10位数模转换器以及LCD显示都进行了很深入的研究,最后在拓展实验中,将这些部分结合起来实现一些其他的功能。
最后成功的实现了扫描键盘功能以及交通灯的模拟。
关键词:I/O接口;定时器;10位数模转换器;液晶显示;中断;扫描键盘;交通灯AbstractIn the MCU series, there is a new model: DsPIC MCU. In this graduation, the microcontroller unit that I use integrates advantages of common microcontroller unit and DSP. It is not only simple but also more powerful in data processing. In this graduation, I understand the microcontroller unit of DsPIC30F4011 through a few external experiments. In this process, the MCU I / O interface, timer, 10-bit ADC, and LCD are carried out in-depth studies. Finally in expand the experiment, I combine those parts to achieve other features. Finally I achieve the features of scanning keyboard and the simulation of traffic lights.Keyword:I/O Port;Timer;10-bit ADC;LCD;Interrupt;Scan keyboard;Traffic lights目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1国内外发展概况 (1)1.2意义 (2)1.3目的 (3)第二章开发环境与单片机原理 (4)2.1 软件MPLAB IDE的使用 (4)2.2 外设的原理 (6)2.2.1 I/O接口 (6)2.2.2 定时器 (6)2.2.3 10位A/D转换器 (7)2.2.3.1 A/D模块配置 (9)2.2.3.2 A/D转换时钟的选择 (9)2.3 中断 (10)2.3.1 中断向量表以及优先级 (10)2.3.2 编写中断服务程序的要领 (13)2.3.3 编写中断服务程序的语法 (13)2.3.4 为中断服务程序编写代码 (14)2.3.5 使用宏声明简单的中断服务程序 (14)第三章论述过程 (15)3.1 I/O接口部分 (15)3.2 定时器部分 (18)3.3 10位A/D转化器部分 (18)3.4 液晶显示实时电压 (19)3.5 外设键盘的输入与显示 (20)3.6 交通灯的模拟 (22)第四章结果分析 (25)4.1 I/O部分 (25)4.2 定时器部分 (26)4.3 10位数模转换器 (26)4.4 LCD实时显示电压 (26)4.5 键盘外设输入显示部分 (27)4.6 交通灯的模拟 (28)第五章总结 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附录 (33)附录一键盘外设输入显示源程序 (33)附录二交通灯的模拟源程序 (35)第一章绪论1.1国内外发展概况Microchip是单片机和模拟半导体的领先供应商,致力于生产满足嵌入式控制市场需求的产品:●8位通用单片机(PICmicro®MCU)●DsPIC30F16位单片机●专用和标准的非易失性存储器件●安全器件(KEELOQ®)●专用标准产品Microchip公司号称推出解决了DSP和MCU之间差异的独立的单片机解决方案,命名为dsPIC。
详细介绍如何采用DSC(DSP)控制交流逆变系统什么是DSC?简单地讲就是:DSP+MCU=digital signal control(DSC)Microchip 的dsPIC 数字信号控制器既拥有16 位闪存单片机的高性能,又兼具数字信号处理器(DSP)的计算能力和数据吞吐能力。
16 位单片机为核心的dsPIC 数字信号控制器不仅具有功能强大的外围设备和快速中断处理能力,又融合了可管理高速计算活动的数字信号处理器功能,堪称嵌入式系统设计的最佳单芯片解决方案,从而使设计人员能够将多种功能集成在一起,同时节省电路板空间。
Microchip 的16 位dsPIC 数字信号控制器将数字信号处理器的功能与单片机的功能完美地结合在一起。
随着这些创新dsPIC 数字信号控制器的问世,Microchip 将继续保持在这一领域的领先地位。
Microchip 增强型快闪自编程功能支持快闪可编程存储器实现远程升级,器件被终端用户采用后仍然可以改变代码,进而大幅提升了系统灵活性、缩短开发时间、提高生产效率并加速产品推向市场的时间。
dsPIC30F2010 采用28 管脚SOIC 及SPDIP 封装,具有12K 字节增强型闪存,特别适合采用先进算法的电机控制应用。
dsPIC30F2010 和dsPIC30F6010 均具有脉宽调制(PWM)模块和一个500 KSPS 的10 位模数转换器,是控制多种不同类型电机的理想之选,如三相交流感应电机、三相无刷直流电机及开关式磁阻电机等。
dsPIC30F6010 配备144K 字节增强型闪存及8K 字节静态RAM,可应用于大型电机控制领域。
dsPIC30F6011、dsPIC30F6012、dsPIC30F6013 及dsPIC30F6014 配备132K 字节至144K 字节增强型闪存及6K 至8K 字节静态RAM,能支持大型的复杂。
单片机与DSP结合的dsPIC芯片
摘要:介绍一款结合16位单片机控制特点和DSP高速运算优点的新型芯片——dsPIC,对比分析它与PIC16F87X系列单片机之间结构功能的差异。
关键词:单片机 PIC DSP dsPIC
微电子技术大规模甚至超大规模集成电路技术的发展日新月异,计算机芯片技术获得了高速发展。
构成这样单片机,亦是不断更新换代,朝着高速化、通用化、不断专用化和提高性价比以及模拟/数字混合集成等方向发展。
熟悉单片机的用户,对于PIC已不再陌生了。
由美国Microchip公司推出的PIC系列单片机产品,采用了RISC结构,不但解决了传统冯·诺依曼结构单片机的“瓶颈”问题,并以高速度、低电压、低功耗、大电流驱动能力和低价位OTP 及Flash技术等特点,使其从众多同类单片机产品中脱颖而出,成为世界上8位微控制器中最有影响力的主流嵌入式控制器之一。
PIC系列单片机在市场逐渐站稳脚跟之后,Microchip公司又推出了性价比介于16位单片机、32位单片机及DSP中低档机之间的dsPIC芯片。
1 dsPIC的产生
目前,在自动检测、控制等领域正掀起应用DSP的热潮。
DSP(Digital Signal Processor)即数字信号处理器,是在数字信号处理的各种理论和算法的基础上发展起来的,用于完成各种实时数字信息的处理。
20世纪80年代初,随着微电子技术的展,DSP就应运而生了。
DSP器件的出现,使得各种数字信号处理的算法得到了实现。
DSP器件不但使数字信号处理得到了实际应用,而且还拓宽到了系统控制领域,从而诞生了一大批新型的电子产品。
DSP技术的迅速普及,也为今天的信息高速公路建设奠定了基础。
DSP器件的数字信号处理大致有如下特点:①可程控,可以只设计一个硬件配置,然后设计各种软件来执行多样的信号处理任务;②稳定性好,没有时漂、温漂;③可重复性好,无论多少台计算机去计算同一序列的和,都会提供一模一样的结果;④易于实现自适应算法;⑤基于大规模的集成电路。
这样就不难看出,单片机和DSP各有特点。
前者控制功能强,后者数字信号处理能力强,因而,将高性能16位单片机加上DSP功能,就产生了dsPIC芯片。
DsPIC是一种将单片机的特征同数字信号处理器(DSP)的能力结构在一起的器件。
它在异步事件处理能力、精密仿真、常见的开发环境以及外围部件等方面都表现出DSP强大的性能。
为了缩小单片机同DSP之间的性能差异,使客户能方便地将单片机的功能转移到DSP上,Microchip公司推出了dsPIC。
目前推出的产品主要有
dsPIC30FXXX系列。
考虑到DSP和单片的内部区别,dsPIC器件将高性能16位单片机的控制特点和DSP高速运算的优点相结合,为嵌入式系统设计提供了适合的,单芯片、单指令流的解决方案。
它消除了目前类似设计中所需求的额外组成部分,从而减小了印制板空间,也降低了系统成本dsPIC30FXXX高性能单片要同系列可以应用于非常广阔的范围,包括马达控制、因特网接入器件、汽车产品、功能电路、数字应答机、低速软件调制解调器、线卡、POS终端、自动售货机、生物测定安全装置、不间断电源、电源管理和自然语音输入/输出等等。
由于dsPIC兼容了单片机和DSP芯片这两类产品的优点,因此它具有下列特点:
*丰富的外围部件;
*完整的DSP引擎;
*改进的中断能力;
*Flash存储器,灵活的重编程能力;
*强大的开发环境;
*引脚数少;
*使用优化的高级语言;
*方便PIC系列单片机用户移植现有的代码;
*熟悉的类似单片机的用户开发平台。
此外,dsPIC还可以支持4M×24位的可寻址Flash程序存储体,以及32K×16位的数据存储空间。
相对于其它许多单片机的5V供电及DSP的3.3V供电,dsPIC 的供电电压是2.5~5.5V。
图1 dsPIC芯片内部结构图
2 dsPIC30F与PIC16F87X的比较
dsPIC30F芯片采用16位(数据)改进型——非流水线的哈佛RISC结构,芯片具体结构如图1所示。
程序计数器(PC)为24位宽,可以寻址4M×24位的程序存储器空间。
而PIC16F87X系列单片机采用的是8位流水线哈佛结构,有一个13位宽的程序计数器PC,最大只可寻址8K的程序存储器空间。
DsPIC30F有16个16位的工作寄存器(W0~W15)。
每个工作寄存器都可以作为数据、寻址或移位寄存器来操作。
其中,第16个工作寄存器(即W15)作为中断和程序调用的堆栈指针。
PIC16F87X系列同其它种类的PIC机一样,只含有一个用于ALU的8位W工作寄存器,相当于一般单片机的A累加器,是不可寻址的。
dsPIC30F指令字是24位的,其指令系统有很大的增强,最大特点就是包含了对DSP的支持。
因为这种DSP引擎具有1个高速的16位与16位相乘的乘法器、1个40位的ALU、2个40位的饱和累加器(saturating accumulator)以及1个40位的双向移位器,因而能够明显提高芯片算法能力和周期。
由此,这种芯片的指令系统就分成两大类——单片机类和DSP类。
这种指令系统基于高效的C编译器,支持固有寻址(无操作数)、相对寻址、立刻寻址、存储器寻址、寄存器直接寻址、间接寻址和移动寻址7种方式。
每条指令都同预先定义的寻址方式有关,而这些预定义的寻址方式是由特定功能需求决定的,且每条指令都支持这7种寻址方式。
对于大多数指令,dsPIC30F芯片在每个指令周期能够执行数据(或程序数据)存储器读操作、工作寄存器(数据)读操作、数据存储器写操作以及程序(指令)存储器读操作。
因此,它可以支持3操作数的指令,比如,在一个周期内可以完成A+B=C的操作。
而PIC16F87X系列单片机每条指令长14位(其它系列指令字长也12位或16位的),整个指令系统共分成三类——字节操作类、位操作类以及立刻数操作和控制操作类,支持立即数寻址、寄存器间接寻址、直接寻址和位寻址四种寻址方式,但由于这样寻址种类的划分依据是操作数的来源,因此并非每条指令都可以支持这四种寻址方式,例如,位操作类的指令就只能采用位寻址方式。
对PIC16F87X系列单片机,其指令的操作个数最多只能是两个,另外,再加上这种系列单片机不提供对DSP的支持,那么在数字信号处理速度方面,同dsPIC30F相比显然要慢很多。
dsPIC30F芯片的数据空间被一分为二,分别以X和Y数据存储器进行引用,可以作为32K字(word)或64KB(byte)进行寻址。
每个存储器块都有自己独立的地址产生单元(AGU)。
单片机类的指令仅单独通过X存储器的AGU单元进行操作,把整个存储器作为一个线性的数据空间进行寻址。
而DSP类指令的乘法累加器(MAC)是通过X和Y的AGU共同操作的,这样就将数据地址空间分成相对独立的两部分。
不过,这样的X和Y的数据空间边界是任意的,且是由芯片自身特性决定的。
数据空间存储器高位的32KB,通过定义8位程序空间可见页面寄存器PSVPAG(Program Space Visibility Page),任意的16位程序字边界中随意地被映射到的程序空间低位(用户空间),这样就使得任何指令能够像访问数据空间一样访问程序空间。
不过,采用这种方式访问的执行时间比一般的访问方式要多一个周期。
而且,只有每条指令字的低16位才可以使用这种方法访问。
PIC16F87X系列单片机的数据存储器分成多个存储区。
每个存储区由通用寄存器和专用寄存器两部分组成。
存储区之间的选择是通过定义状态寄存器STATUS的RP0和RP1位进行的,每个存储体最多只能达到128字节。
dsPIC芯片不支持多级指令流水线,而采用单级指令预取机制,就是在可利用的最大执行时间前的一个周期访问指令。
因此,dsPIC芯片大多数指令是单周期的。
此外,dsPIC30F芯片还有一个特征,就是含有由61个区分优先级的向量组成的矢量异常处理结构,这些异常情况包括复位(RESET)、6个捕捉以及54个中断。
结语
dsPIC器件的开发有助于缓解16位单片机和低端数字信号处理器(DSP之间的性能差,是传统16位单片机应用的理想解决方案。
与此同时,随着控制技术日趋复杂化,越来越多的工业系统要使用DSP精确控制实时响应,以及现有产品要求增加更多功能,以增强I/O易用性和安全接入,dsPIC必将在高性能数字信号控制器市场占据重要一席之地。
同时,随着多种dsPIC产品系列的不断迅速开发,以及愈加完善的开发工具、应用系统库、现场应用工程技术和综合技术等的产品,dsPIC一定会得到广大用户的青睐。