Blackfin汇聚式处理器如何以可扩展性取胜

汇聚式处理器满足扩展性需求

    当前嵌入式系统设计中，基于MCU、DSP、FPGA及ASIC的解决方案占据了超过90%的市场份额，这些方案各自在成本、功耗、集成度以及开发环境支持上具有不同的特点，而单就设计的可扩展性而言，DSP通常能提供比竞争性解决方案更强大的处理能力，为功能扩展提供了足够的性能裕量，而且基于软件的实现方式具有无可比拟的灵活性和扩展性优势。

    近年来，随着主流的DSP提供商在新产品中实现更多外设组件集成，以及功耗和成本的大大降低（部分DSP芯片低至5美元以下），DSP在嵌入式系统领域的竞争力日益提升。特别是融合了MCU在控制管理功能和DSP在算法实现上优势的汇聚式处理器，为嵌入式系统设计工程师提供了极具吸引力的嵌入式系统方案选项。下面的内容将以Blackfin汇聚式处理器为例，展示在几类典型应用中如何以可扩展性取胜。

    Blackfin处理器是目前市场上唯一的汇聚式处理器产品，是ADI公司基于由ADI和Intel公司联合开发的微信号架构，将32位RISC指令集和双16位乘法累加信号处理功能与通用型微控制器所具有的易用性组合在一起。该架构适于全信号处理/分析能力，同时还可在单核器件或双核器件上提供高效RISC MCU控制任务执行能力。这种汇聚架构可满足当前大多数系统需要进行数据处理、实现各种算法、通信功能的软件实现以及对各种系统控制功能的支持。Blackfin的几十个DMA通道和可灵活配置的高速缓存很好地满足了众多嵌入式系统对大运算量、高数据吞吐率的要求，十级流水线使得Blackfin具有很强的指令并行执行能力。

    目前，Blackfin处理器拥有6大系列数十个型号的产品，产品系列之间良好的代码兼容性可确保产品升级后的IP重用。与竞争解决方案相比，Blackfin处理器具有显著的高性能优势，能确保基于Blackfin处理器的方案在进行功能扩展时拥有足够的性能裕量。在集成的外设配置上，Blackfin处理器集成了广泛的接口类型（UART、SPORT、SPI、TWI、GPIO等），部分型号的产品中集成了特定应用所需的各种重要的外设，例如，工业应用的PWM单元、模数转换器、支持电力线通信的IEEE-1588标准的模块、支持程序和数据保密功能的Lockbox一次性可编程存储器。

图2：扩展性超强的ADI Blackfin学习板。

Blackfin的可扩展性应用实例

可扩展性意味着足够的性能裕量

    数码相框是一种市场需求、应用条件持续发展变化的一类产品，每一代产品通常在功能和性能上都有很大的差异性。上海世勤电子科技有限公司采用Blackfin BF52x处理器开发了具有全球领先特性的数码相框产品。世勤电子选择Blackfin处理器更看重该方案的可持续扩展性，高达400MHz的主频确保了处理器性能极大的裕量，他们可以根据未来客户提出的功能需求，完全在现有的方案上迅速进行扩展，在甚至不改变任何硬件设计的条件下即可快速低成本地推出新的产品。

    实际上，Blackfin的开放通用架构使得世勤电子在其数码相框方案中实现了一个极富扩展性的应用软件开发和运行平台，无论是世勤电子自身还是其客户，均可在这个开发平台上快速开发和部署了新的应用，例如互联网视频(YouTube)、互联网广播等，极大地缩短开发周期，降低产品设计成本。而且，Blackfin处理器还专门针对音视频应用进行了优化，在处理器架构、外设接口、指令结构、内存等方面能够满足数码相框产品的未来需求。BF52x支持的Lockbox安全技术提供单次可编程片上存储器，为执行代码与需要保护的数据提供安全处理环境，可以实现敏感操作和资料的保存，例如在线交易和加密图片可以在上面进行操作，这也是未来产品开发中可以深入利用的技术特性。

可扩展性意味着设计灵活性

    目前，智能电网建设的全球热潮方兴未艾，这为针对智能电网应用开发的智能电表揭开了一个巨大的市场。由于智能电网尚在建设初期，相关的标准和需求并不确定，因而，如何在把握当前市场机遇的同时，适应未来市场变动的需求成为厂商面临的关键挑战。西门子公司选用Blackfin处理器开发的智能电表很好地解决了上述问题，该产品不仅能够满足目前的设计要求，而且还为下一代能量管理技术、整合新型智能电网设备，以及推动为用户提供可选的用电信用额度应用作好了准备。随着未来标准的发展，这些应用只需通过电网即可下载到基于Blackfin的仪表部件中，从而实现在线的产品升级。

    智能视频分析是另外一类对方案灵活性要求很高的应用。作为近年来才发展起来的一类热门应用技术，智能视频算法并无任何标准可循，各企业的相关算法也是在不断优化中发展，而且不同的客户的应用需求和应用环境都有很大的差异性，因此在方案选型时必须考虑平台的可扩展性，以满足不同的应用需求和“将来”的需求。这种扩展性需求更看重的是方案设计的灵活性，当前在智能视频应用中获得广泛使用的BF561双核汇聚式处理器为用户提供了极大的开发灵活性，可以针对不同的客户需求进行软件优化、修改，而硬件平台保持不变或仅做很小改动。

本文小结

    基于DSP的嵌入式系统设计方案为提高可扩展性提供了良好的基础，主要功能基于软件实现的方式使产品设计具有极大的灵活性，而Blackfin处理器的高性能、丰富的外设集成则为产品的扩展性提供了硬件保障。