一、单片机
单片机是把组成微型计算机的各功能部件,如中央处理器CPU、随机存取存储器RAM,只读存储器ROM或可擦除只读存储器EPROM,I/0接口电路、定时器/计数器以及串行通信接口等部件制作在一块集成芯片中,构成一个完整的微型计算机。 由于它的结构与指令功能都是按照工业控制要求设计的,故又叫单片微控制器或单片微型计算机。
单片机的共有特点是控制功能强、体积小、功耗小 成本低。 由于上述优越性,单片机已在工业,民用,军事等工程领域得到了广泛应用。特别是随着数字技术的发展,很大程度上改变了传统的设计方法,在软件和扩展接口支持下,单片机可以代替以往模拟式和数字式电路实现的系统,使原来很多电路设计问题化简为便于实现的程序设计问题。
随着单片机应用的进一步深入,单片机技术也在不断发展。 除了提高计算速度、缩短指令周期和提高效率外,为了用户的需求,中断源、I/O口和定时器得到了充足的扩展,增加可编程的时钟输出、可编程的计数器阵列、 “看门狗”定时器、IC串行总线接口等。 随着单片机自身功能的不断提高,其适用范围亦更加广泛,主要表现在操作电压范围和温度范围的放宽、晶振频率的提高、封装形式的多样化、片内程序和数据空间的加大。例如: 有的芯片带有可擦除非易失性记忆元件一一闪存存储器(FLASH),可以通过在系统中编程(ISP,in-system programming)或在应用中编程(IAP,in-application programming)以实现程序加载;有的芯片带有2K字节的电可擦除只读存储器(EEPROM)。 目前,新型单片机采用多流水线结构,CPU位数达32位,其运算速度比标准单片机高出10倍以上。 因此,8位机和32位机将成为单片机领域中的两个主流[21。
二、DSP
DSP是英文 Digital Signal Processor 的缩写,即数字信号微处理器3]。DSP芯片专门用于完成各种实时数字信息处理。 20世纪60年代和70年代是数字信号处理技术的理论研究阶段,在此阶段最具代表性的著作是美国 A.V.Oppenheim(A.V.澳本海姆)和R.W.Schafer(R.W.沙佛)写的《Digital Signal Processing》,这是数字信号处理的经典著作。80年代初,随着微电子技术的发展而出现了 DSP器件,这些器件的出现使得各种数字信号处理的算法得以实时实现。 实际上,DSP器件不仅使数字信号处理从理论研究发展到实际应用,还从信号处理领域拓宽到系统控制领域,从而诞生了一大批新型的电子器件。
随着DSP技术的迅速普及,应用DSP器件的电子产品除了为今天的“信息高速公路”奠定基础外,也迅速地应用到如下领域。
(1)通用数字信号处理方面:数字滤波、卷积算法、相关算法、 卡尔曼滤波、快速傅里叶变换(FFT)、希尔伯特变换、 自适应滤波、窗函数、波形生成。
(2)通信方面: 高速调制解调器、编/解码器、自适应均衡器、传真、蜂房网移动电话、数字留言机、语音信箱、回音消除、电视会议、扩频通信。
(3)声音/语音信号处理方面: 语音信箱、语言识别、语音鉴别、语音合成、文字变声音,语音矢量编码等。
(4)图形/图像信号处理方面:三维图形变换处理、机器人视觉、模式识别、图像增强、动画、电子地图、桌面出版系统。
(5)控制方面:磁盘/光盘伺服控制、激光打印机伺服控制、机器人控制、发动机控制、电机调速、无刷直流电机。
(6)仪器方面:谱分析、函数发生、波形发生、数据采集、暂态分析、模态分析、石油/地质勘探、飞行器风洞试验等。
微处理器是数字式保护的核心。 实践已经证明,基于高性能单片机,总线不出芯片的设计思想,是提高装置整体可靠性的有效方法,对微机保护的稳定运行起到了非常重要的作用。微处理器发展的重要趋势是单片机与DSP芯片的进一步融合。 单片机除了保持本身适用于控制系统的要求外,在计算能力和运算速度方面不断融人 DSP技术和功能,如具有DSP运算指令,高精度浮点运算能力及硬件并行指令处理功能等。 与此同时专用 DSP芯片也在向单片化发展。这些都 为实现 总线不出芯片的设计思想、改善保护的性能奠定了坚实的基础。
