嵌入式系統的目的是提供一個以多任務和網絡為信心,易于開發的復雜數字系統。從數字技術和信息技術的角度看,嵌入式系統已成為現代信息網絡技術應用的基礎技術,已成為現代工控領域的基本技術。

使用嵌入式系統技術,不僅可以實現硬件和軟件的優化集成,更主要的是提供了使用“數字基因技術”的基本工具。從計算機和信息網絡技術發展的角度看,嵌入式系統標志著網絡化計算機時代的到來,標志著計算機應用進入了“通用元素”化和“數字基因”化發展的新階段,因此,嵌入式系統在計算機應用具有里程碑的意義。

本文將討論DSP內核嵌入式系統或芯片的基本技術特征,以及這種嵌入式系統的應用技術特點。

以DSP為核心的嵌入式系統

　　嵌入式系統實際上就是一個集成化的計算機系統。隨著信息技術的發展,應用領域還對嵌入式系統提出了網絡化功能,這就促使嵌入式系統向著更高的集成化方向發展。

　　嵌入式系統的發展,主要體現在芯片技術的進步,以及芯片技術限制下的算法與軟件的進步上。對于嵌入式系統來說,核心是具有數據處理和系統管理能力的計算機系統,因此,只要是以處理器系統為核心的器件,都可以形成嵌入式系統。這就是說,使用具有強大數據處理功能的DSP器件也可以組成一個嵌入式系統,并且可以充分發揮DSP器件在數據處理方面的優勢,改善嵌入式系統的實時操作特性。

　　所謂DSP嵌入式系統,實際上就是把DSP系統嵌入到應用電子系統中的一種通用系統。這種系統具有DSP系統的所有技術特征,同時還具有應用目標所需要的技術特征。DSP嵌入式系統不再是一個專用的DSP系統,而是一個完整的、具有多任務和實時操作系統的計算機系統,以這個計算機系統為基本,可以十分方便地開發出用戶所需要的應用系統。

DSP器件特點

　　DSP器件是一種特別適合于進行數字信號處理運算的微處理器,其主要應用是實時快速地實現各種數字信號算法處理。按數據格式劃分,DSP器件可以分為定點和浮點兩種。

DSP芯片具有如下主要技術特性：

1)硬件上采用多總線哈佛（Harvard）結構,提高了數據的處理能力和速度。

2)指令執行采用流水作業（pipeline）,具有較高的指令執行速度。

3)采用獨立的硬件乘法/加法器（MAC）,極大地提高了數據處理速度。

4)設置有循環尋址（Circular addressing）、位倒序（bit-reversed）等特殊指令,有處于實現高健壯性的實時系統。

5）內部具有獨立的DMA總線控制器,通過DSP器件中一組或多組獨立的DMA總線,可以實現程序執行與數據傳輸并行工作。目前,在不影響CPU工作的條件下,片內DMA速度已達1600Mbyte/s以上。

6）提供了多處理器接口,可以十分方便地實現多個處理器并行或串行工作,不僅可以提高數據處理速度,還為使用嵌入式子系統實現大型和復雜嵌入式系統提供了技術基礎。

7）提供了JTAG（Joint Test Action Group）標準測試接口（IEEE 1149標準接口）,便于DSP作片上的在仿真和多DSP條件下的調試。

　　由于DSP器件的上述技術特性,使得以DSP器件為核心的DSP系統具有如下幾個主要技術特點：

1）數據處理速度快,具有良好的可編程實時特性。

2）硬件軟件接口方便,可以十分方便地與其它數字系統或設備相互兼容。

3）開發方便,可以靈活地通過軟件對系統的特性和應用目標進行修改和升級。

4）具有良好的系統健壯性,受環境溫度以及噪聲的影響較小、可靠性高。

5）易于實現系統集成或使用SOC技術,可以提供高度的規范性。

　　以DSP器件為核心的嵌入式系統基本硬件結構

　　典型的DSP嵌入式系統構成如圖1所示。

　　在圖1中,網絡通信接口不僅提供了DSP嵌入式系統的網絡通信硬支持,同時也提供了通過網絡開發嵌入式系統的技術條件。在DSP嵌入式系統中,網絡接口具有十分重要的作用,同時由于現代網絡技術的發展,要求嵌入式系統中的網絡接口必須能滿足不同開發系統的要求,因此除了包含IEEE1394-2（USB火線）外,還應當包含有傳統的RS232和IEEE488接口,以及以太網接口和相應的TCP/IP協議。

　　從圖1可以看出,如果不考慮用戶應用電路,則DSP嵌入式系統就可以形成一個獨立的通用高速數據處理系統,這個高速數據處理系統不僅具有數據處理、可編程開發和多DSP并行應用的特點,還具有強大的網絡功能,可以完全滿足信息網絡的技術要求。

　　圖2是一個DSP嵌入式系統和PLC形成的工業控制系統基本結構。從圖2可以看出,如果DSP嵌入式系統的資源不能滿足系統要求時,可以采用附加DSP系統或增加一個完整的DSP嵌入式系統的方法加以解決,而不需要從系統結構上進行大的改動。