【導讀】數字信號處理可以為各種產品和應用添加有價值的功能。即使是受成本、外形尺寸或進度限制的設計也可以輕松融入 DSP 的優勢，因為現在工程師可以訪問大量的庫代碼、示例項目和高性能處理器，這些處理器既便宜又相對用戶友好。
本文討論當您需要 MCU 充當系統控制器和數字信號處理器時應尋找的功能。
數字信號處理可以為各種產品和應用添加有價值的功能。即使是受成本、外形尺寸或進度限制的設計也可以輕松融入 DSP 的優勢，因為現在工程師可以訪問大量的庫代碼、示例項目和高性能處理器，這些處理器既便宜又相對用戶友好。
真正的數字信號處理器（例如 Texas Instruments 的 C5000 系列或 Analog Devices 的 SHARC 系列）可能是一種令人生畏的設備。我主要使用德州儀器 (TI) 的 DSP，總體而言，這次體驗非常高效且令人滿意。然而，在那種情況下，我不必設計電路板，我也不喜歡嘗試調試奇怪的系統崩潰和了解操作系統細節的過程。
毫無疑問，某些計算密集型 DSP 任務將需要真正的數字信號處理器甚至 FPGA。不過，在許多應用中，正確選擇微控制器就足夠了，這也是事實。本文討論了當您想要確保您的 MCU 擁有充足的 DSP 功能時需要關注的特性和功能。
8 位、16 位還是 32 位？
這個問題并不像您想象的那么簡單。一般來說，16 位和 32 位器件更適合 DSP 應用。數字信號處理涉及通常會產生大量數字的數學過程，并且您需要一個可以直接操作這些大數的處理器。
然而，8 位處理本質上并不是壞事，如果您知道將處理有限范圍的數字值，那么 8 位微控制器可能是一個不錯的選擇。
此外，工程師通常沒有時間或意愿去研究處理器的低級細節，因此很難在指定的位寬和實際計算效率之間建立清晰的聯系。例如，“32 位微控制器”是否有 32 位寄存器？32 位ALU？32位地址總線？32位通信接口？“32 位”到底是什么意思？這些細節可能會影響您的決定，特別是如果您希望主要處理不需要所有這些額外位的小數字。
這種現代化的 8 位架構由 Silicon Labs 開發（圖表取自本文檔）。他們警告不要假設 16 位或 32 位設備將始終優于 8 位設備。
時鐘速度
微控制器的時鐘頻率無疑是其作為數字信號處理器的優點的良好指標。但是，了解每秒時鐘周期和每秒指令數之間的區別至關重要。處理器通過執行指令來完成DSP任務，因此其性能受到時鐘頻率和執行指令所需的時鐘周期數的影響。
不幸的是，這個問題很快就變得相當復雜。一條指令所需的時鐘周期數因一條指令而異，而每條指令的平均時鐘周期數可以通過使用流水線架構來減少。然后，您必須考慮“每條指令的功能”量，即微控制器 A 可能只需要一條指令來完成在微控制器 B 上需要多條指令的操作。
該圖傳達了流水線處理器的概念。請參閱這篇文章了解更多信息。科林 ML 伯內特[ CC-BY-SA-3.0 ]。
以下是我的簡短建議：如果您要比較同一系列的設備，請選擇更高的時鐘頻率。如果您要比較具有主要架構差異的設備，請嘗試找到一個可靠的規格來指示指令執行速率（表示為 MIPS，每秒數百萬條指令）或每條指令的平均時鐘周期數。
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