随着ARM芯片技术的快速更新和迭代,越来越多的工业应用场景采用ARM架构来实现。 ARM可以运行操作系统(Linux、FreeRTOS等)来满足复杂的应用需求,也可以运行裸机来满足高实时性等应用需求。由于ARM生态系统非常完整,因此在人机交互、网络通信、文件系统管理等方面具有独特的优势。
业内一些开发者中,曾有传言称DSP(数字信号处理器)将被ARM淘汰。那么,DSP真的要被时代抛弃了吗?我们先来看看DSP的特点和优势。
图1C66x DSP结构框图
(1)DSP芯片一般采用哈佛结构,可以同时寻址数据和程序,大大提高了数据处理能力,非常适合实时信号处理。 TI的DSP芯片结构是改进的哈佛结构。改进之处在于数据总线和程序总线之间进行本地交叉连接,允许数据存储在程序存储器中并直接被算术运算指令使用,增强了芯片的灵活性。
(2)DSP有专门的指令集,主要用于数字信号处理,如通信和多媒体处理。
(3)DSP采用专用的硬件乘法器和快速的指令周期。它可以在一个指令周期内同时完成一次乘法和一次加法,非常适合快速傅里叶变换的要求。目前,TI的C6000系列C66x DSP处理器可以工作在高达1.25GHz的频率。
(4)浮点运算DSP的动态范围比定点运算DSP的动态范围大得多。定点DSP的字长每增加1位,动态范围就大6dB。 32位浮点运动DSP的动态范围可达1536dB,不仅大大扩展了动态范围、提高了计算精度,还大大节省了计算时间和存储空间。为复杂算法的实时处理提供保障。目前,TI的C6000系列C66x DSP处理器的浮点最高可达22.4GFLOPS。
可见上述DSP的优点是ARM所不擅长的。面对一些高速复杂的计算场景,DSP仍然发挥着不可替代的作用,特别是在精密数控系统、机器人控制系统、测试测量仪器、能源电力监控、电力电子技术等工业应用领域,以及音频和视频处理。
面对这些复杂的应用场景,既需要ARM强大的综合处理能力,又需要DSP强大的数字信号处理能力。因此,ARM+DSP已经成为工业领域众多产品的经典架构。而不是一些开发者认为ARM即将淘汰DSP,事实上DSP已经普遍与ARM架构集成到SoC处理器中,各自发挥着自己的优势。此时的DSP更类似于ARM的协处理器。
TI自2000年以来不断推出ARM+DSP架构SoC处理器,从之前的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异彩,成为了大量的工业客户。处理器的选择。
图2
下面详细介绍TI最新的ARM+DSP处理器AM5708/AM5728,它们由ARM Cortex-A15+浮点DSP C66x组成。
芯片硬件资源对比
表2
AM5728
AM5708
2xARM Cortex-A15,主频1.5GHz
1x ARM Cortex-A15,主频为1GHz
2x DSP C66x,主频750MHz,支持浮点运算
1x DSP C66x,主频750MHz,支持浮点运算
2x IPU(图像处理单元),每个IPU子系统包含2个ARM Cortex-M4内核,总共4个ARM Cortex-M4内核
2x IPU(图像处理单元),每个IPU子系统包含2个ARM Cortex-M4内核,总共4个ARM Cortex-M4内核
2x PRU-ICSS,每个PRU-ICSS子系统包含2个PRU(可编程实时单元)内核,总共4个PRU内核
2x PRU-ICSS,每个PRU-ICSS子系统包含2个PRU(Programmable Real-time Unit)内核,总共4个PRU内核,支持EtherCAT等协议
1x IVA-HD视频编解码器,支持1路1080P60 H.264视频硬件编解码器
1x IVA-HD视频编解码器,支持1路1080P60 H.264视频硬件编解码器
2x SGX544 3D GPU 图形加速器
1x SGX544 3D GPU 图形加速器
1x GC320 2D 图形加速器
1x GC320 2D 图形加速器
2.5MByte 片上共享内存
512KByte片上共享内存
3个VIP(视频输入端口),支持8路1080P60视频输入
1x VIP(视频输入端口),支持4路1080P60视频输入
不支持MIPI
1x MIPI CSI-2(相机串行接口2)
1x 电视输出,支持HDMI/DPI 1080P60
1x 电视输出,支持HDMI/DPI 1080P60
3x LCD 输出
2x LCD 输出
3xeHRPWM
3xeHRPWM
3xeCAP
3xeCAP
3xeQEP
3xeQEP
1x NMI
1x NMI
1x PCIe Gen2,支持1个双通道端口,或2个单通道端口,每通道最大通信速率为5Gbps
1x PCIe Gen2,支持1个双通道端口,或2个单通道端口,每通道最大通信速率为5Gbps
1 个USB 2.0
1 个USB 2.0
1 个USB 3.0
1 个USB 3.0
2 个10/100/1000M 以太网
2 个10/100/1000M 以太网
3xMMC/SD/SDIO
3 个eMMC/SD/SDIO
10 个串口
10 个串口
1 个JTAG
1 个JTAG
2x看门狗
2x看门狗
1个SATA
不支持SATA
1 个GPMC
1x GPMC,支持8个片选信号
5 个I2C
5 个I2C
2xDCAN
2xDCAN
8xMcASP
8xMcASP
1 个QSPI
1xQSPI
4xSPI
4xSPI
核心板满载功耗:10.1W
核心板满载功耗:5.1W
创龙科技基于AM5708和AM5728设计了两款工业评估板TL570x-EVM和TL5728-EasyEVM,由核心板和评估基板组成。核心板经过专业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、视频监控等工业应用环境。
* AM5708
图3SOM-TL570x核心板
图4TL570x-EVM开发板
*AM5728
图5SOM-TL5728核心板
图6TL5728-EasyEVM开发板