ADI主流芯片的特点及在安防监控中的应用

　　ADDS-BF533-EZlite 初学者工具包现已上市，价格为 295 美元，它包括一块 127mm×178 mm印制电路板，板上装有处理器、2MB 闪存和 32MB SDRAM。板上外设包括一个 AD1836 音频编解码器（带有四条输入声道和六条输出声道）、一个 ADV7171 视频编码器和 ADV7183 解码器（各带三个拾音插座、一个 ADM3202 RS-232 线路驱动器/接收器-用于片上 UART，它连接到一个 DB9 连接器、一个扩充接口-它承载并口、串口和 SPI 等各种 I/O、一个 JTAG 在线仿真器头，以及各种 LED 和按钮。该工具包依靠 VisualDSP++ IDE 的一个 20kB的代码有限版本，用于程序开发。调试通信采用板上“USB 至 JTAG”调试接口，该接口允许与主机 PC 之间的非侵入式通信，这是通过该环境的背景遥测通道进行的。　　不要理睬快速开始卡，遵照评估系统手册中的指示，VisualDSP++ IDE 就会顺利地安装好。

　　作为一种尖端的信号处理技术，Blackfin  DSP的体系结构不仅特别适合于完成视频、图像、音频、语音和数据通信的数字信号处理，同时还提供综合的控制能力。其主要的优点包括：

　　（1）微信号结构。Blackfin DSP体系结构是在ADI公司和Intel公司联合开发的“微信号结构”（MSN）的基础上实现的。这种统一的模式采用了一个综合的信号处理和控制指令集，从而消除了传统的多个不同处理器之间相联系的复杂性，因为传统的多处理器系统的信号处理和控制系统都在分立的处理器结构上工作。此外，为了提高多媒体处理和控制功能的效率，Blackfin DSP处理器对结构进行了优化。

　　（2）动态电源管理。动态电源管理可以通过改变电压和工作频率，提供比其他DSP更小的功耗。它允许电压和频率独立调整，使每一个单项任务所消耗的能量最少。它在300MHZ工作时能达到每秒6亿次乘加指令，在0.9V条件下功耗为42mV。它的推出使ADI的DSP性能提高了4倍以上，功耗降低了将近1/3。同时，ADI为了使这个体系结构独有的动态电源管理特性发挥最大效能，还推出了一个能够控制DSP电压和频率的芯片组，使得Blackfin 的设计功耗减少了60%以上。

　　（3）高度并行的计算单元。该体系结构内的计算单元用于使在相同周期内能执行的算数运算的次数最大化。Blackfin DSP 体系结构的核心是数据算术单元（DAU），它包括两个16位乘法累加器（MAC）、两个40位算术逻辑单元（ALU）、4个8位视频ALU和1个40位单桶形移位器。在每一个周期内，每个MAC能在4个独立的数据操作数上执行16位乘法运算。该40位ALU能累加两个40位的数字或4个16位的数字。为获得最大效率，可利用这种体系结构，在本机处理8位、16位和32位的数据字运算。

　　（4）高性能地址产生器。两个数据地址产生器（DAG）用于产生支持高级DSP滤波运算的地址的复合装入或存储单元。对于DSP寻址，它支持位倒序寻址和循环缓冲。对于RISC MCU载入和存储，它支持自动增量、自动减量和基地址+立即偏移量寻址方式。6个32位地址指针寄存器（P0～P5）读取操作数。还有其他4组32位寄存器：变址寄存器（10～13）、修正寄存器（M0～M3）、基址寄存器（B0～B3）和长度寄存器（L0～L3）。该DAG还包括了两个用于嵌套零开销循环的循环计数器，以及支持传输过程中饱和和限幅的硬件。

　　（5）极佳的代码密度。RISC MCU编码一般都用时较长，因为它是线性写入的。DSP编码一般用时较短，并且包含较多的循环周期。Blackfin DSP 体系结构支持多种长度指令。该内核能将16位控制指令与32位DSP指令一起混合并链接进64位组，使内存分组最大。当缓冲和读取内存时，内核自动完全填充总线长度分组，因为它没有排列限制。这两个特点使得内核处理器具有优秀的代码密度处理能力。该内核体系结构很容易为获得最佳软件代码密度提供多指令长度、指令混合及内存排列。基于代码中使用的指令，还能自动混合16、32和64位指令，而无须任何限制、方式切换或代码隔离。

　　（6）视频指令。除了自然支持8位数据----RGB像素处理算法公用的字长之外，该体系结构还包括视频指令。例如，用一条IEEE 1180舍入运算支持离散余弦变换（DCT）；“SUM ABSOLUTE DIFFERENCES”指令支持视频压缩中使用的运动估计算法。对于霍夫曼（Huffman）编码，该指令集包括一个“FIELD DEPOSIT/EXTRACT”命令。用软件实现视频算法能使原始开发者适应不断升级的标准和新的功能要求，而无须改动硬件。该内核体系结构支持一些算法，例如，MPEG2、MPEG4和JPEG压缩。这种综合的视频指令还消除了主处理器和一个独立的视频编码解码器之间的复杂和易混的通信问题。这些特点有助于为终端应用缩短产品上市时间，同时更降低了系统总体成本。

　　（7）分层结构的内存。分层结构的内存缩短了内核对内存的访问时间，以获得最大的数据吞吐量、较少的延迟和缩短的处理空载时间。此外，内存管理单元（MMU）能提供内存保护，当内核工作在用户方式和监控方式时，内存保护支持全部OS核心。OS核心在监控方式运行，并且为了实际应用软件在用户方式下运行，将内存单元和其他系统资源分开。而传统DSP则不具有这种独特而强大的功能。

　　（8）集成的更多的外围设备。以ADSP-BF535 Blackfin DSP芯片为例，它包括了外围部件接口（PCI）总线和通用串行总线（USB）设备接口；集成了2.4MB的静态随机存储器（SRAM）和可设置为高速缓冲存储器（Cache）或SRAM的一级存储器；通过两个片上的串行外围接口（SPI）端口从模数转换器（ADC）接收数据，再将数据传送到数模转换器（DAC）。该系列中部分芯片配有专用视频接口，如BF531/532/533，大大方便了视频的处理。

　　（9）调试和JTAG接口。调试接口是一个IEEE 1149.1 JTAG访问端口。Blackfin DSP 体系结构还包含特殊功能，支持：

　　软件异常事件--调试断点，直接操作系统（OS）访问，运行时间异常；

　　硬件断点--6个比较器和寄存器单元，3个断点频率计数器；

　　性能计数器--3个计数器对周期和出现频率进行计数；

　　执行跟踪--存储最后16个非增量PC数值。