一個DSP開發(fā)者的感受

ID:128229 · 發(fā)表于 2016-6-27 14:34

我上研究生的第一天起根據(jù)老板的安排就開始接觸DSP，那時DSP開發(fā)在國內(nèi)高校剛剛開始，一臺DSP開發(fā)器接近一萬塊錢，還是ISA總線的，我從206開始240、 2407A都作過產(chǎn)品，對5402、2812、5471在產(chǎn)品方案規(guī)劃制定和論證時也研究過。由于方向所限對6X、8X系列沒有接觸。

　　我發(fā)現(xiàn)在國內(nèi)無論在公司或高校許多地方，為了加快開發(fā)周期往往把一個產(chǎn)品開發(fā)分為硬件和軟件兩個相對獨立部分，由不同的人完成。這在具有一定技術(shù)和管理基礎(chǔ)的公司，由總設(shè)計師統(tǒng)一規(guī)劃協(xié)調(diào)，分任務(wù)并行完成的情況下是可行的，也是符合現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)規(guī)律的。但是在高校人員的流動很大，研究生的有效科研時間很短、基礎(chǔ)差（許多研究生起步時對電熔、電阻、三極管的分類和選型都很困難，我也是這樣過來的）更不用說系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計了，況且許多老板自己也不太懂，師兄有自己的任務(wù)，他們搞明白時也畢業(yè)了。在許多高校做DSP就是找一個算法加到自己的主程序里，在板子上跑一下，基本達(dá)到效果就可以了，至于可靠性是次要的，產(chǎn)業(yè)化無從談起，這已經(jīng)算不錯的了。其實我覺得一個系統(tǒng)的完成，系統(tǒng)的規(guī)劃是最重要的，在規(guī)劃時對硬件設(shè)計的知識和認(rèn)識是決定性的，它可以讓你知道什么是可行的，什么是不可行的，當(dāng)你同時具有軟件設(shè)計能力時，就可以合理的分配系統(tǒng)功能，完成使用VHDL進(jìn)行系統(tǒng)行為描述－—系統(tǒng)功能劃分—— 系統(tǒng)子結(jié)構(gòu)設(shè)計這樣的自頂向下的設(shè)計規(guī)劃流程，成為系統(tǒng)設(shè)計專家、項目經(jīng)理，否則只是硬件工程師、軟件工程師。無論作51、196、還是DSP都是這樣。

　　下面分別談?wù)勎覍τ布蛙浖O(shè)計的感受

硬件設(shè)計是系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵，國內(nèi)和國外產(chǎn)品的差距往往是硬件設(shè)計水平高低決定的，任何軟件設(shè)計思想沒有可靠的物理載體都是空中樓閣，紙上談兵。學(xué)校的研究生很多都想避開硬件設(shè)計，對于一個全新的設(shè)計與其說不屑不如說不敢。試想一下燒幾個片子的壓力要比跑飛幾段程序的壓力大的多，尤其是功率器件，一旦燒掉，弄不好火光沖天，人的自信都沒了。況且改一次板周期長，經(jīng)費高，還不知行不行。其實在國外實力一般的公司也是盡量避免硬件的更新設(shè)計，產(chǎn)品一旦定型往往通過軟件升級，這是公司的發(fā)展策略，對個人而言物以希為貴，培養(yǎng)一個硬件設(shè)計師往往要比軟件設(shè)計師時間長花費多。在設(shè)計dsp硬件時，開始設(shè)計最小系統(tǒng)板，系統(tǒng)按功能分板設(shè)計調(diào)試，注意分板電路的穩(wěn)定性可能不如整板電路，要多加入抗干擾環(huán)節(jié)，分板間的引線包括電源線地線要短，盡量在10公分以內(nèi)，實在不行加入光耦隔離、采用隔離電源。切記電源線、地線的干擾遠(yuǎn)比信號干擾對系統(tǒng)的危害大得多，又常常被人忽視。電路板工作正常的先決條件就是電源正常！當(dāng)分板電路正常后再更居情況設(shè)計整板電路。在調(diào)試時發(fā)現(xiàn)的問題一定要找到原因解決，即使是飛線，割線，不要寄希望于下一板改了再看，除非原理性錯誤。每一個功能環(huán)節(jié)多準(zhǔn)備幾套方案。

　　DSP的選型要根據(jù)系統(tǒng)功能而定，2000是一個功能比較全的控制器，但運算性能相對低，但目前大部分控制類、家電類包括中低層次的工業(yè)總線通信產(chǎn)品足夠了，281X不錯但太貴，而且開發(fā)技術(shù)不成熟。54XX更像一個協(xié)處理器，其實高端產(chǎn)品5471就很好，功能完*，但BGA封裝對產(chǎn)品的開發(fā)有一定難度。如果沒有從事過嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的朋友其實可以從51看起，許多思想是共通的，51很經(jīng)典沒有哪一款微處理器像51那樣使用持久和普遍。在硬件設(shè)計時更多的精力放在外圍電路設(shè)計上，外圍電路設(shè)計的靈活性要比DSP本身高得多，難度大得多。建議多考慮CPLD。

　　軟件設(shè)計上，著眼點不要僅局限于某種算法和控制策略，而是軟件系統(tǒng)框架的制定，即操作系統(tǒng)的選擇和實現(xiàn)，算法和控制策略只是其中技巧性很強(qiáng)的子程序和子程序間參數(shù)相互關(guān)系，建議設(shè)計軟件時能具有操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和編譯原理方面的知識，特別是使用C。

　　對DSP的內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)一定要掌握，特別是中斷結(jié)構(gòu)和流程、流水線操作，不然飛都不知道怎么飛的。在語言選擇上我當(dāng)時是這么給自己規(guī)定的先編20個左右的匯編程序，每個代碼量超過4K，使用語句范圍覆蓋全部語句的60％－70％，在此基礎(chǔ)上使用C。現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)用C構(gòu)建程序的主體框架（操作系統(tǒng)）比較快而其不容易出錯，（我現(xiàn)在正在用ASM根據(jù)UCOSII的思想重寫自己的操作系統(tǒng)）但對系統(tǒng)實時性影響比較大的運算算法一般采用MATLAB——C—— ASM的辦法仿真調(diào)試優(yōu)化，這里的優(yōu)化不單單是利用優(yōu)化器優(yōu)化，而是根據(jù)數(shù)據(jù)的特點改變運算方法，以除法為例C里的／號其實掩蓋了許多技巧，當(dāng)除數(shù)為常數(shù)時就可以放大倒數(shù)移位相乘移位的辦法進(jìn)行，精度高速度快。這些辦法只有掌握了ASM語言并用ASM語言思考才會熟練應(yīng)用。另外我想告訴一些作算法特別是控制算法的朋友，千萬不要隨意評判一個算法的優(yōu)劣，在程序中程序和代碼優(yōu)化的程度往往影響了控制效果好壞，而不是算法本身的思想。其實在實際中往往PID甚至PI、PD就夠了，神經(jīng)元、模糊、小波適用于研究和寫論文，模糊在實際中用的多一點，主要是小***用的比較成熟，我再恨***人，這點也服氣，小***就是滑，許多物理現(xiàn)象搞不透，就用這法，還管用，題外話。

　　最后我想說的是，當(dāng)我們面對市場要求時，產(chǎn)品往往考慮的是可靠性、性能、價格而不是你用的什么芯片，在滿足性能的基礎(chǔ)上結(jié)構(gòu)越簡單就越可靠，芯片越通用價格就越低，能用51就不用196，能用2407就不用2812，除非把芯片本身作買點利用高成本贏取高利潤。無論2000還是5000、6000系列都有市場前景，關(guān)鍵是要做深做透獲取知識的方法、處理項目的能力是相通的，具體的說就是不要把目光盯在做硬件還是做軟件上，用ASM還是C，要勤動手打好基礎(chǔ)，提高自己對系統(tǒng)總體設(shè)計的能力，從系統(tǒng)的眼光看問題。為什么都是做DSP的有的畢業(yè)拿3000，有的5000、8000，除了運氣和關(guān)系外，重要的是你對事物的認(rèn)識深度和高度。我一直都記住這句話：有前途的人做什么都有前途，沒前途的人做什么都沒前途。