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在工业领域，DSP将要被ARM淘汰了？ARM + DSP才是更优解？
2022/05/16
业界部分开发者当中，曾经有着DSP(数字信号处理器)将要被ARM淘汰的流言。那么，DSP真的要被时代抛弃了吗？暂且让我们先来盘一盘DSP的特点与优势吧。
图 1 C66x DSP结构框图
(1) DSP芯片一般采用的是哈佛结构(Havard Structure)，可同时对数据和程序进行寻址，大大提高了数据处理能力，非常适合于实时信号处理。TI公司的DSP芯片结构是改进的哈佛结构，改进之处是在数据总线和程序总线之间进行局部的交叉连接，使得允许数据存放在程序存储器中，并被算术运算指令直接使用，增强了芯片的灵活性。
(2) DSP拥有专门的指令集，主要是专门针对数字信号处理的，如通讯和多媒体处理。
(3) DSP采用专用的硬件乘法器以及快速的指令周期，它可在一个指令周期中同时完成一次乘法和一次加法，这非常适合快速傅立叶变换的需求。目前TI公司的C6000系列的C66x DSP处理器工作主频可高达1.25GHz。
(4) 浮点运算DSP比定点运算DSP的动态范围要大很多。定点DSP的字长每增加1bit，动态范围过大6dB，32bit浮点运动DSP的动态范围可做到1536dB，不仅大大扩大了动态范围，提高了运算精度，还大大节省了运算时间和存储空间，为复杂算法的实时处理提供了保证。目前TI公司的C6000系列的C66x DSP处理器的浮点可高达22.4GFLOPS。
可以看到，以上DSP优势是ARM所不擅长的。在面对一些需要高速复杂的运算场景，DSP仍然拥有不可替代作用，特别是精密数控系统、机器人控制系统、测试测量仪器、能源电力监测、电力电子技术、音视频处理等工业应用领域。
面对这些复杂的应用场景，既需要ARM的强大综合处理能力，又需要DSP的强大数字信号处理能力，因此ARM + DSP也成为了工业领域很多产品的经典架构。而不是部分开发者所认为的ARM即将淘汰DSP，其实DSP一般都已经和ARM架构融合到一个SoC处理器中，各自发挥各自的优势，此时的DSP也更类似ARM的一个协处理器。
TI从2000年开始一直不断推出ARM + DSP架构SoC处理器，从以往的DM6446、DM3730、OMAPL138，到最新的AM5728、AM5708，每一款处理器都在工业应用领域大放光彩，成为众多工业客户的首选处理器。
下面详细介绍下TI最新ARM + DSP处理器AM5708/AM5728，它们分别由ARM Cortex-A15 + 浮点DSP C66x构成。
芯片硬件资源对比
表 1
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AM5728 |
AM5708 |
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2x ARM Cortex-A15，主频1.5GHz |
1x ARM Cortex-A15，主频1GHz |
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2x DSP C66x，主频750MHz，支持浮点运算 |
1x DSP C66x，主频750MHz，支持浮点运算 |
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2x IPU(Image Processing Unit)，每个IPU子系统含2个ARM Cortex-M4核心，共4个ARM Cortex-M4核心 |
2x IPU(Image Processing Unit)，每个IPU子系统含2个ARM Cortex-M4核心，共4个ARM Cortex-M4核心 |
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2x PRU-ICSS，每个PRU-ICSS子系统含2个PRU(Programmable Real-time Unit)核心，共4个PRU核心 |
2x PRU-ICSS，每个PRU-ICSS子系统含2个PRU(Programmable Real-time Unit)核心，共4个PRU核心，支持EtherCAT等协议 |
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1x IVA-HD Video Codec，支持1路1080P60 H.264视频硬件编解码 |
1x IVA-HD Video Codec，支持1路1080P60 H.264视频硬件编解码 |
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2x SGX544 3D GPU图形加速器 |
1x SGX544 3D GPU图形加速器 |
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1x GC320 2D图形加速器 |
1x GC320 2D图形加速器 |
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2.5MByte On-Chip Memory |
512KByte On-Chip Shared Memory |
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3x VIP(Video Input Ports)，支持8路1080P60视频输入 |
1x VIP(Video Input Ports)，支持4路1080P60视频输入 |
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不支持MIPI |
1x MIPI CSI-2(Camera Serial Interface 2) |
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1x TV OUTPUT，支持HDMI/DPI 1080P60 |
1x TV OUTPUT，支持HDMI/DPI 1080P60 |
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3x LCD OUTPUT |
2x LCD OUTPUT |
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3x eHRPWM |
3x eHRPWM |
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3x eCAP |
3x eCAP |
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3x eQEP |
3x eQEP |
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1x NMI |
1x NMI |
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1x PCIe Gen2，支持一个双通道端口，或两个单通道端口，每通道最高通信速率5Gbps |
1x PCIe Gen2，支持一个双通道端口，或两个单通道端口，每通道最高通信速率5Gbps |
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1x USB 2.0 |
1x USB 2.0 |
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1x USB 3.0 |
1x USB 3.0 |
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2x 10/100/1000M Ethernet |
2x 10/100/1000M Ethernet |
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3x MMC/SD/SDIO |
3x eMMC/SD/SDIO |
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10x UART |
10x UART |
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1x JTAG |
1x JTAG |
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2x Watchdog |
2x Watchdog |
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1x SATA |
不支持SATA |
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1x GPMC |
1x GPMC，支持8个片选信号 |
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5x I2C |
5x I2C |
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2x DCAN |
2x DCAN |
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8x McASP |
8x McASP |
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1x QSPI |
1x QSPI |
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4x SPI |
4x SPI |
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核心板满负载功耗：10.1W |
核心板满负载功耗：5.1W |
创龙科技基于AM5708、AM5728设计的两款工业评估板TL570x-EVM、TL5728-EasyEVM，由核心板和评估底板组成。核心板经过专业的PCB Layout和高低温测试验证，稳定可靠，可满足运动控制、工业PC、机器视觉、智能电力、视频监测等工业应用环境。
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