一個DSP開發者的感受

ID:128229 · 發表于 2016-6-27 14:34

我上研究生的第一天起根據老板的安排就開始接觸DSP，那時DSP開發在國內高校剛剛開始，一臺DSP開發器接近一萬塊錢，還是ISA總線的，我從206開始240、 2407A都作過產品，對5402、2812、5471在產品方案規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。

　　我發現在國內無論在公司或高校許多地方，為了加快開發周期往往把一個產品開發分為硬件和軟件兩個相對獨立部分，由不同的人完成。這在具有一定技術和管理基礎的公司，由總設計師統一規劃協調，分任務并行完成的情況下是可行的，也是符合現代產品開發規律的。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）更不用說系統規劃設計了，況且許多老板自己也不太懂，師兄有自己的任務，他們搞明白時也畢業了。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，基本達到效果就可以了，至于可靠性是次要的，產業化無從談起，這已經算不錯的了。其實我覺得一個系統的完成，系統的規劃是最重要的，在規劃時對硬件設計的知識和認識是決定性的，它可以讓你知道什么是可行的，什么是不可行的，當你同時具有軟件設計能力時，就可以合理的分配系統功能，完成使用VHDL進行系統行為描述－—系統功能劃分—— 系統子結構設計這樣的自頂向下的設計規劃流程，成為系統設計專家、項目經理，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。

　　下面分別談談我對硬件和軟件設計的感受

硬件設計是系統設計的關鍵，國內和國外產品的差距往往是硬件設計水平高低決定的，任何軟件設計思想沒有可靠的物理載體都是空中樓閣，紙上談兵。學校的研究生很多都想避開硬件設計，對于一個全新的設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計，產品一旦定型往往通過軟件升級，這是公司的發展策略，對個人而言物以希為貴，培養一個硬件設計師往往要比軟件設計師時間長花費多。在設計dsp硬件時，開始設計最小系統板，系統按功能分板設計調試，注意分板電路的穩定性可能不如整板電路，要多加入抗干擾環節，分板間的引線包括電源線地線要短，盡量在10公分以內，實在不行加入光耦隔離、采用隔離電源。切記電源線、地線的干擾遠比信號干擾對系統的危害大得多，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！當分板電路正常后再更居情況設計整板電路。在調試時發現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。每一個功能環節多準備幾套方案。

　　DSP的選型要根據系統功能而定，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總線通信產品足夠了，281X不錯但太貴，而且開發技術不成熟。54XX更像一個協處理器，其實高端產品5471就很好，功能完*，但BGA封裝對產品的開發有一定難度。如果沒有從事過嵌入式系統開發的朋友其實可以從51看起，許多思想是共通的，51很經典沒有哪一款微處理器像51那樣使用持久和普遍。在硬件設計時更多的精力放在外圍電路設計上，外圍電路設計的靈活性要比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，而是軟件系統框架的制定，即操作系統的選擇和實現，算法和控制策略只是其中技巧性很強的子程序和子程序間參數相互關系，建議設計軟件時能具有操作系統、數據結構和編譯原理方面的知識，特別是使用C。

　　對DSP的內部硬件結構一定要掌握，特別是中斷結構和流程、流水線操作，不然飛都不知道怎么飛的。在語言選擇上我當時是這么給自己規定的先編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％，在此基礎上使用C。現在發現用C構建程序的主體框架（操作系統）比較快而其不容易出錯，（我現在正在用ASM根據UCOSII的思想重寫自己的操作系統）但對系統實時性影響比較大的運算算法一般采用MATLAB——C—— ASM的辦法仿真調試優化，這里的優化不單單是利用優化器優化，而是根據數據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，當除數為常數時就可以放大倒數移位相乘移位的辦法進行，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劣，在程序中程序和代碼優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，許多物理現象搞不透，就用這法，還管用，題外話。

　　最后我想說的是，當我們面對市場要求時，產品往往考慮的是可靠性、性能、價格而不是你用的什么芯片，在滿足性能的基礎上結構越簡單就越可靠，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，提高自己對系統總體設計的能力，從系統的眼光看問題。為什么都是做DSP的有的畢業拿3000，有的5000、8000，除了運氣和關系外，重要的是你對事物的認識深度和高度。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。