DSP Microcontroller产品充分利用SoC技术，扩充集成有丰富的外围功能，使用户能以小型化且低成本的高性能微控制器芯片实现各种网络终端设备。本文试通过介绍DSP Microcontroller的发展经纬、特点和最新进展，说明这种新产品适用的应用领域。

微控制器与DSP融合

　　半导体生产厂家从1999年开始生产兼备微控制器和数字信号处理器性能的新型DSP Microcontrolle芯片，用于满足接收/发送Internet电子邮件和互联网浏览之类的信息处理，以及音频/视频信号处理应用。当时，各个芯片生产厂家生产的DSP Microcontroller产品，大体上是采用以下三种不同的方法。

　　第一种以现行著名的MIPS体系结构微控制器为基础，扩充有DSP指令和运算器。例如，美国Lexra Inc.，日本NEC和美国Sand Craft Inc.的DSP Micorocontroller产品LX5280、VR5464和（SRI-GX）、都是在美国MIPS Technologies的MIPS体系结构上进行扩充的芯片产品。

　　第二种方法是以现行的数字信号处理器DSP为基础，扩充高速执行信息处理程序的新功能而形成的产品。如像美国的Texas Instruments、Analog Devices、Lucent Technologies以及Motorola 等DSP芯片大制造商，分别推出的TMS320C6211、TigerSHARC、LX528和SC140等，都是采用第二种方法制造的。

　　第三种方法是为了开发融微控制器与数字信号处理器为一体的DSP Microcontroller，采用一种新开发的体系结构。例如，三菱电机、Infineon Technologies AG和STMicroelectronics公司的 D30V、TriCore-1和ST100，都是采用新的体系结构的DSP Microcontroller。

　　值得一提的是，除了MIPS体系结构微控制器之外，日立的SH3型微控制器也是在世界上销售比较多的芯片。日立公司也推出DSP Microcontroller新产品叫作SH3-DSP，它是在SH3微控制器的基础上扩充功能的产品。因此，SH3-DSP也是基于第一种方法制造的DSP Microcontroller产品。尽管从DSP Microcontroller的体系结构上有三种之多，但就实现技术而论，重点在于解决数字信号处理过程中的16位数据“积和”运算速度问题（因为微控制器技术方面相对比较成熟）。针对这个关键性问题，普遍采用指令一级并行处理技术，如像超标量技术和甚长指令字技术VLIW（Very Long Instruction Word）。例如，采用新体系结构和以DSP为基础的DSP Microcontroller产品，几乎都是应用VLIW技术;然而，以微控制器为基础的DSP Micro-controller产品，如像以MIPS体系结构的微控制器扩充成为DSP Microcontroller时，许多芯片产品都是利用超标量技术;但是，也有少数例外的情况，如像日立的SH3-DSP和松下电器产业的AM33型DSP Microcontroller新产品都是利用VLIW技术。

　　早期的DSP Microcontroller芯片，它们融DSP和微控制器为单一硅片，可以高速执行DSP的信号处理程序，也能快速执行微控制器的信息处理程序。DSP Microcon-troller新产品具备如下4大共同特点：

(1) 具备“积和”运算器，在1个时周期内可把16位数据的积和运算结果写入寄存器;

(2) 把存储器里保存的数据向寄存器里传送和执行积和运算，能够实现并行处理;

(3) 通常DSP Microcontroller芯片都具备8个以的通用寄存器;

(4) 具备数MB到4GB的地址空间。

DSP Microcontroller最新产品举例

　　DSP Microcontroller新产品自从1999年上市以来，时值网络终端产品（如STB、IMT2000手机、多功能PDA以及掌上电脑等）畅销、曾一显身手。

最近，许多DSP Microcontroller生产厂家为适应网络终端设备厂家的新需求，开始充分利用SoC技术扩充芯片产品功能。例如，日立公司日前向市场上投放的SH7727芯片产品，它是SH3-DSP型DSP Microcontroller的后继产品。

SH7727芯片具备如下特点：

　　（1）能实现声音和图像中间软件压缩/解压缩高速处理。因为它是利用SH3-DSP CUP机芯（Core），当时钟频率为160MHz时可实现208MIPS和320MOPS。它所能实现的声音和图像中间软件处理内容包括MP3（MPEG-1 Audio Layer3）、ADPCM（Adaptive Differential Pulse Code Modulation）、JPEG（Joint Photographic Experts Group）以及用于因特网电话（Internet Telephone）的VoIP通信协议处理等等。

　　（2）SH7727芯片内置彩色LCD控制器，支持STN-LCD、DSTN-LCD和TFT-LCD板。存储显示图像数据的存储器采用统一存储器访问体系结构UMAA（Unified Memory Access Architecture），并且共享系统存储器。例如，以640×480像素点分辨率可显示出65536种彩色，还提供2.4KB行存储器缓存，便于高速提供大量数据。

　　（3）内置有USB1.1版本规范的USB主机控制器（Host Controller）和USB功能控制器（Function Controller）。Host Controller是按照开放主机控制器接口Open HCI(Open Host Controller Interface)规范设计的，允许以12Mbps的数据传送速度支持等时、中断、控制和大批量数据传送。Function Controller安装有USB Rev1.1规范的全速USB功能，支持控制I/O、中断I/O、等时I/O和大批量（Bulk）I/O，并且备有发送/接收驱动器（可不必附加缓存）。

　　（4）内置各种外围功能和特殊功能。SH7727芯片内置的外围功能包括：●存储器管理部件MMU;●DMAC存储器管理功能;●定时器X3通道;●实时时钟;●A/D变换器X6通道;●D/A变换器X2通道;●PCMCIA控制器;●IrDA 1.0红外线通信功能。特殊功能如像连接模拟前端AFE（Analog Front End）IC接口和音频译码编码器接口等。在该芯片上还具备调试功能（H-UDI.AUD）。

　　对于DSP Microcontroller产品进行不断改进的厂家很多，如NEC为了推动网络终端设备发展，开发出VR5464的后继新产品VRC5477芯片，发展成VR5400系列的伴侣芯片。因此，NEC采用高性能/价格比的0.25μm CMOS工艺制造VRC5477芯片，它同VR5400系列微控制器之间通过内部总线连接，通信时钟频率高达100MHz。该伴侣芯片由桥接功能块、外围宏功能块和外围功能块构成，通过内部总线把各个功能块结合起来;其桥接功能块包括CPU接口、存储器接口、PCI总线接口、本级总线接口和DMA控制器，统一由内部总线连接;其外围宏功能块包括USB主机控制器（Host Controller）、USB功能控制器和AC97译码/编码器接口，通过内部PCI桥接电路与内部总线沟通;其外围功能块包括通用输入/输出GPIO、通用定时器GPT、通用异步接收/发送器UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）和串行输入/输出SIO（Serial I/O），通过外围接口桥接电路与内部总线连接。此外，内部总线通过外部PCI桥接电路，构成VR5432（CPU）芯片和VRC5477伴侣芯片的PCI总线。NEC公司对其DSP Microcontroller产品之所以进行大幅度改进，旨在于适应网络文化时代用户需求，以便于更有效地构筑数字化机顶盒（Digital Set Top Box）和汽车导航系统为首的网络终端设备。

普及应用

　　随着网络终端应用的普及，日益需要形形色色的DSP Microcontroller芯片。像日立公司的SH7727型这样的DSP Microcontroller单片产品集成有丰富的外围功能，构成网络终端时几乎不需要外接更多的元器件。因此，该芯片应用领域很宽广，它可以用于手持PC的多功能打印机、无线LAN的终端、VoIP通信协议的网络终端设备、多功能电话、便携式信息处理前端、数码相机以及数字化视频摄像系统等等。

　　NEC的DSP Microcontroller芯片因为开发出了协同工作的伴侣芯片VRC5477（亦称μPD31577），使之用于构筑以DSTB和汽车导航系统为首的多媒体系统显得非常方便。同时，NEC也看到用户接口不断更新换代和信息基础设施日益宽带化，不得不重新设计和整备其DSP Micro-controller芯片产品。

　　通过整备后的NEC公司DSP Microcontroller 芯片新产品，确实为推广普及应用该类产品带来很大方便。例如，NEC的DSP Microcontroller芯片VR5464以及微控制器VR5432等芯片都能同伴侣芯片VRC5477（即μPD31577）协同构成多媒体系统，VRC5477和VR5432构成数字化机顶盒D-STB是典型应用实例。当VRC5477的CPU接口与VR5432相连接便构成协同微处理器系统，它的所有对外连接都是通过伴侣芯片VRC5477实现的。例如在D-STB设备里，VRC5477伴侣芯片的USB主机控制器有两个端口分别连接键盘和鼠标器;它的USB功能控制器端口，可连接PC机;它的AC97链接端，能通过AC97译码/编码器直接连接话筒和扬声器;它的PCI总线连接着机顶盒的主要部件，包括调谐器、频道译码器、伪随机序列解码器（Descrambler）、MPEG-2译码器、图形部件、视频编码器和模拟式TV接收机;PCI总线还允许连接IDE接口的硬磁盘驱动器和用于存储接收的视频/音频信息。

　　NEC公司的VRC5477伴侣芯片不仅能高效率地构筑D-STB，而且也能很方便地构成汽车导航系统等多媒体系统。

小结

　　DSP Micrcontroller是以往微控制器和数字信号处理器的新发展，它的功能扩充和可用性提高是该芯片类产品成熟的标志。DSP Microcontroller芯片的成熟，必然极大地促进网络终端产品的应用普及。这是微控制器技术发展的新动身，值得注意。