数字信号控制器提供实时控制功能

越来越多的实时控制应用令设计人员左右为难。这些应用既需要微控制器(MCU)的易用性和对中断的**响应特性，又需要数字信号处理器(DSP)的强大计算能力。

伺服机构、功率因数校正和可变负载运动控制等应用都要求把DSP的计算能力与MCU的**中断响应和数字输出特长结合在一起，所以，**初的解决方案是在应用中同时采用这两种器件。

但集成能力的提升使数字信号控制器(DSC)的开发得以实现。DSC是一种带DSP架构从而具有更强计算能力的混合型MCU器件，其性能和提供的外设范围都得到了拓展。

“起初，DSC针对的是特定市场，但现在需要实时控制的应用已不在少数，且DSC和MCU市场已开始融合。”TI C2000系列产品的营销经理Keith Ogboenyiya表示。在电源等应用领域，DSC已开始取代MCU和模拟控制系统，Ogboenyiya补充道。

微芯科技(Microchip)公司战略营销经理Steve Marsh也持相同观点。“数字电源等领域正开始从传统MCU转向DSC，而不久之后，电池管理等其他应用也将步其后尘。”Marsh说，“MCU用户已开始利用DSC内的DSP特性。”

同时，Marsh指出，传统应用对DSC的要求也越来越多。“类似电机控制等应用正在转用更**的算法以降低传感器和电机成本，还要应对诸如可变负载等独特的负载要求。”他说。

DSC新品层出不穷

为顺应市场发展趋势，2008年Microchip和TI分别推出了20多款新型DSC器件，并计划在2009年推出更多产品。此外，飞思卡尔也有自己的DSC，而ADI有面向控制的DSP；Microchip和TI的新品使业已丰富的DSC器件锦上添花。这些新品的特点是功能更强、性能更高、售价更低，有利于拓展DSC的应用领域。

例如，Microchip的16位dsPIC33系列增加了用于电机和频率控制的脉宽调制器(PWM)、**可达128MB的闪存，以及用于现有并行和串行数字接口和模数转换器(ADC)的正交编码器接口。dsPIC33系列还增加了音频级数模转换器(DAC)以拓展设计选择，开发人员可利用该DAC输出模拟控制信号、生成报警音(不占用PWM资源)，或作为用户接口设计的一部分提供数字化语音响应。

满足市场对小体积设计日益增长的需求是Microchip新型DSC产品的另一个重点。为使封装尽量小(6x6mm／28引脚)，Microchip实现了片上外设可编程引脚选择功能。该功能允许开发人员根据需要来映射I/O信号，以便在选择一种外设功能时不会制约其它功能的使用。

成本和性能是TI开发其30多款新型Piccolo系列产品的推动因素。基于其32位C2000处理器核心，Piccolo提供了高性能的DSC功能，批量购买时单价不足2美元，其封装只有48引脚。Piccolo系列于2008年12月提供样片，其存储器**可达128 MB，且有丰富的模拟和数字I/O外设。该系列还包含一个频率和占空比精度可达150皮秒(10-9秒)的增强型PWM设计。

部分Piccolo产品采用独特的控制律加速器(CLA)技术，该技术可独立于CPU执行控制环算法。CLA是32位浮点数学加速器，具有单独的中断控制器，并能访问PWM和ADC等外设。TI称，与单独使用CPU相比，采用CLA可以把性能提升5倍。

图：TI的一些DSC内的控制环加速器具有自己的中断和外设接口，从而可使其独立于CPU工作

简化应用的工具

除了增加功能、提升性能以外，供应商还在努力工作，使传统MCU用户采用DSC设计方法时更容易。Microchip已使其开发工具集适用于其DSC和相关的MCU系列的全部产品，以便开发人员可根据特性而非可用工具选择器件。

TI采用了类似方法，使其Piccolo系列与其它基于C2000的器件代码兼容，这样，其CCStudio工具集就可以适用于所有器件。

这些工具集的一个关键特性是允许开发人员使用类似C等高级语言编写应用主体程序，而在需要**高性能的地方采用汇编语言编程。供应商还提供了丰富的库来帮助没有DSP开发经验或经验不多的开发人员简化其软件设计。这些库包括功率因数校正、电机控制和噪声抑制等应用功能代码，并提供通信协议、调制解调器和编解码器、加密及更多其它功能的系统代码。

随着越来越多的MCU用户转向采用DSC，该产品将继续改进。“消费者对我们提出各种要求，包括：新增外设和更大容量、更快的直接存储器访问和处理器速度，而在满足这些要求的同时，器件体积还要小。” Microchip的Marsh说。

不断增长的软件所需的存储器扩展能力，以及工业用户对控制器局域网协议等通信协议的需求，也在推动着DSC不断改进，TI的Ogboenyiya表示。

这样，对嵌入式实时数字控制系统设计来说，其可选功能范围将与日俱增。(end)