一、DSP简介

DSP（Digital Signal Processing）即数字信号处理技术，将音频、视频、压力、温度以及位置等模拟信号数字化后，以数字方式对信号数据进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，得到符合人们需要的信号形式。

图1：DSP采用哈佛/改进型哈佛结构

DSP有别于MCU，内部不是采用冯诺依曼结构，而是采用程序和数据分离的哈佛结构，双总线配置带来数据处理吞吐量提升一倍，而且 DSP还内置专门的硬件乘法器，并广泛采用流水线操作，运行速度可达到每秒数以千万条复杂指令，因此它能做到即时处理数据信息（10ns级），对于流媒体的处理能力远远优于各类通用CPU。

对比模拟信号处理系统，DSP具有如下优势：

（1）可实现模拟系统不能实现的功能，处理频率非常低的信号；

（2）精度高，速度快，抗干扰能力强，稳定性好；

（3）可编程，当系统功能或性能发生改变，无需变更设计和重新调试；

（4）编程方便，易于实现复杂算法，可实现复杂的信号处理；

（5）采用标准协议，接口简单；

（6）集成方便，可便捷地内置到各种ASIC中；

在DSP系统设计中,通信与控制接口设计占有十分重要的地位，直接影响系统DSP功能的实现，DSP的常见外设接口包括：

（1）时钟发生器（振荡器和锁相环PLL），定时器（timer）；

（2）软件可编程等待状态发生器，协调片内功能模块和片外电路；

（3）可配置的多种外部存储控制器；

（4）通用I/O口；

（5）同步串口（SSP）与异步串口（ASP）；

（6）主机接口（可配置主机并行接口）；

（7）JTAG边界扫描逻辑电路（IEEE1149.1标准），DSP片上仿真以及调试；

二、DSP的应用

DSP处理器以工作时的数据格式划分，可分为定点DSP和浮点DSP；按照工作时钟和指令类型划分，可以分为静态DSP处理器和一致性DSP处理器；如果按照可编程性，可分为可编程和不可编程两大类，不可编程的DSP没有控制程序，通常只能完成一种主要的处理功能，又称为专用信号处理器。

在工控应用中如电机控制方案， DSP、MCU和FPGA控制方案各有优缺点。DSP具备数据处理能力强、运算速度快，适用于高端复杂的电机系统控制，但它依赖于软件算法的成熟度和稳定性，对开发者的要求比较高。FPGA通过集成逻辑电路及专用电机驱动电路，能够很好地适用于客户化的电机驱动，但在电机控制的通用性方面略有不足。MCU通常侧重于I/O接口的数量和可编程存储器的大小，非常适用于有大量的I/O操作的场合，所以广泛应用在低成本，低功耗和对精度要求不高的系统中。但由于本身处理能力有限，应用的场合受到了比较大的限制。近年来，基于DSP的电机专用集成电路由于在计算速度、容量存储等方面比单片机具有更优的性能，已逐渐代替MCU运用于电机控制系统中。

DSP芯片强调数字信号处理的实时性，在市场上应用最多的是通信领域（56.1％）；其次是计算机领域（21.16％）；消费电子和自动控制（10.69％）；军事／航空（4.59％）；仪器仪表（3.5％）；工业控制（3.31％）；办公自动化（0.65％）。

细分应用领域如下：

（1）语音处理：语音编码、语音合成、语音识别、语音增强、语音邮件、语音储存等；

（2）家用电器：数字音响、数字电视、可视电话、音乐合成、音调控制、玩具与游戏等；

（3）图像/图形：二维和三维图形处理、图像压缩与传输、图像识别、动画、机器人视觉、多媒体、电子地图、图像增强等；

（4）自动控制：控制、机器人控制、磁盘控制、自动驾驶、深空作业等；

（5）仪器仪表：频谱分析、函数发生、数据采集、地震处理等；

（6）医疗：助听、诊断工具、病人监护、超声设备、心电图等；

（7）军事；保密通信、雷达/声呐处理、导航定位、跳频电台、搜索和反搜索等；

DSP处理器的发展趋势：

（1）市场上销售的DSP器件中，目前主流的是16 位定点可编程产品，具备低成本和低功耗优势，未来主流产品位数会向24位和32位提升，而且浮点DSP用量会增加，32位浮点DSP的动态范围和运算精度相比16位产品大幅提升；

（2）DSP的可编程化，为生产厂商带来更多的灵活性，可以提升物料在不同产品中的通用性，有助于降低采购和库存管理的成本；

（3）优化DSP设计和采用更先进制程来缩小DSP晶圆尺寸，能有效降低芯片成本，也是DSP未来技术迭代的重要方向；

（4）越来越多的制造商开始改进DSP核，并且把多个DSP核、MPU核以及其他外围电路单元集成到一个芯片上，构建出系统级的DSP器件。

行业调研数据显示，2022年全球DSP微处理器芯片市场规模约40亿美元，从核心市场看，中国DSP微处理器芯片市场占据全球约44.18%的市场份额，为全球最主要的消费市场之一。随着市场需求的多样化，DSP微处理器芯片厂商纷纷推出针对不同场景的产品。如汽车电子、工业控制、通信等领域的专用DSP芯片，以及面向消费电子市场的低功耗、高性能的通用DSP芯片。

三、芯智云城DSP产品线

1，北京中科昊芯

公司独创AMSC-Engine 、HRPC-Engine 、 ISNN-Engine 三大引擎，极大提高了单芯片算力及智能化处理能力，首创低成本嵌入式处理器实现机器学习训练与人工智能分析，真正做到单芯片。基于开源RISC-V技术生态，率先将RISC-V在 DSP领域落地，并在新能源汽车、光伏、储能等细分市场应用。