TI開發(fā)商大會：DSP將如何改變世界

    要追溯DSP技術(shù)的起源，就不得不談到1978年誕生的著名玩具產(chǎn)品Speak&Spell。這個在當時來看富有創(chuàng)意的小玩意兒迅速成為美國歷史上著名的拼寫玩具。這項當初并不是公司正式產(chǎn)品計劃的設(shè)計工作采用的單芯片語音合成器正是TI的首款DSP，而它的出現(xiàn)背后就有現(xiàn)任TI首席科學家方進(GeneFrantz)的身影。

    Speak&Spell掀起了TI對DSP技術(shù)的熱情。五年后，第一款商用DSP在該公司誕生。盡管這個型號為TMS320C10(當時為TMS32010)的芯片在今天看來顯然已經(jīng)非常落伍了——55,000個晶體管、4KRAM，3微米AMOS工藝，指令處理能力5MIPS——但它開啟了一種可能。此后幾年，將溫度、圖像、電流、電壓等各種模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的技術(shù)相繼出現(xiàn)，繼而形成了一股規(guī)模宏大的潮流，將包括手機、寬帶、硬盤驅(qū)動器、三維圖像、MP3、數(shù)碼相繼、筆記本在內(nèi)的各種應用裹挾進來。1982年，全球DSP市場總值僅有1,000萬美元，而2005年，已經(jīng)達到了80億美元。ForwardConcepts和WSTS的聯(lián)合報告表明，2010年，全球DSP市場將一舉突破170億美元的市場規(guī)模。

    創(chuàng)新應用是引導DSP市場向前發(fā)展的一面大旗。我們已經(jīng)聽夠了的成本、功耗、性能、靈活性等各種因素一直是應用設(shè)計方面所面臨的主要挑戰(zhàn)。此外，林坤認為與機會成本息息相關(guān)的上市時間在這些因素中處于最重要的地位。“我們需要在性能、功耗以及成本三方面來應對這些挑戰(zhàn)?！彼硎尽Ｔ谶@里他特別強調(diào)：“對于成本來說，不僅僅是降低芯片本身的價格，如何盡可能壓縮系統(tǒng)方面的開支才是最重要的?！?

    25年的歷程已經(jīng)證明了DSP在應對上述挑戰(zhàn)方面的能力是無限的。與3微米的AMOS工藝相比，如今TI已有超過50%的DSP采用了90nmCMOS工藝。此外，65nm的CMOS工藝也已使用在C6455中。而DSP的計算能力也從最初的5MIPS提高到如今的10,000MIPS。DSP的并行能力也在成倍增長，與C1x/2x/5x系列一個機器周期處理1個MAC相比，如今的C64x+系列已經(jīng)能夠處理8個MAC操作。功耗問題也在從容不迫的被一步步解決，隨著內(nèi)核電壓從10年前的3.5V降低到今天的1V左右，功率技術(shù)甚至孕育了與摩爾定律齊名的Gene定律——“半導體工業(yè)每18個月芯片功耗將會降低一半?！?

    為了在提高性能的同時盡可能減少對功耗的影響，除了將內(nèi)核時鐘頻率繼續(xù)上調(diào)之外，多核概念也被引人DSP?！昂芏嗳藭岩啥嗪薉SP技術(shù)的成熟度。其實，早在90年代就，市場上就已經(jīng)出現(xiàn)了多核DSP產(chǎn)品。我們最新的例子時面向有線網(wǎng)絡(luò)高密度語音市場的TNETV3020，它采用了6個500MHz的C64xDSP核?！绷掷け硎尽４送?，最初的DSP每MMAC的功耗為500mW左右，方進預計2010年這個數(shù)字將會降低到0.001mW。值得一提的還有SmartReflex技術(shù)，由于能夠在不需要高速運轉(zhuǎn)時自動降低核電壓，該技術(shù)甚至令TCI6488的功耗降低了一半左右。

    全球累積DSP銷量已經(jīng)達到了100億顆。大規(guī)模量產(chǎn)推動了DSP價格的降低，并使其日益成為具有競爭力的電子解決方案。1982年，5MIPS的TMS320C10售價為500美元，這相當于100美元/MIPS的價格，但是今天，這個價格僅有0.001美元。有理由相信，在可預見的未來，隨著價格的不斷降低，DSP將會滲入人類生活的每個層面。      

1.隨著工藝的不斷下降，DSP性能正在不斷攀升

    一切才剛剛開始

    “如果不用擔心性能與價格，DSP的未來會怎樣？”這是方進本次大會主題演講的開頭語。他表示，電信是和娛樂是推動DSP創(chuàng)新的兩次浪潮。前者的數(shù)字化電話系統(tǒng)、DSL、有線Modem，802.11以及數(shù)字蜂窩電話第一次為DSP提供了前所未有的廣闊舞臺，后者對性能、功耗的更高要求、流媒體、以及數(shù)量龐大的消費人群則推動了DSP的進一步應用。DSP的第三波浪潮應該是什么，智能建筑，汽車，醫(yī)療，安防還是綠色能源？或許兼而有之。

    節(jié)能減排已經(jīng)成為全球保護環(huán)境的主題。如今，全美40%的溫室氣體排放都來自商務樓宇的照明、冷卻和加熱系統(tǒng)。全球智能視頻監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)導廠商ObjectVideo已經(jīng)在同TI進行合作開發(fā)新一代的智能傳感器。據(jù)稱，將此款傳感器安裝在房間上方中央后，它能感應有人進入，更知道物體的確切位置，并可根據(jù)偵測房間中人的移動來迅速啟動和關(guān)閉照明?！皞鹘y(tǒng)感應器利用熱能和超聲波，但錯誤數(shù)值常常導致不當?shù)拈_關(guān)，錯誤的偵測不僅浪費能源也增加了成本?！痹摴痉Q，“如果能在10%的大樓中安裝這種智能感應器系統(tǒng)，我們將能減少相當于200萬輛汽車每年CO2的排放量。”

    對于無人駕駛汽車這樣的夢想來說，雷達系統(tǒng)是這個項目的關(guān)鍵技術(shù)。德國大眾汽車就在其去年推出的AudiQ7中首次應用了新一代雷達輔助巡航車距控制系統(tǒng)、帶雷達技術(shù)的變道側(cè)向輔助調(diào)節(jié)系統(tǒng)。“提起雷達，人們首先就會想到價格昂貴的浮點DSP技術(shù)，但這顯然超出了我們所能承受的范圍。”該公司JeanMarc表示，利用TI的DSC和C2000平臺技術(shù)，大眾汽車通過定點技術(shù)實現(xiàn)了浮點運算。“這是個重要的里程碑，它意味著我們距離無人駕駛已經(jīng)為時不遠了。” [!--empirenews.page--]

    Ambient公司與伊利諾伊大學共同開發(fā)的一項無需開口即能實現(xiàn)手機通話的研究項目將為美國高達300萬重度溝通障礙人士帶來福音。該公司的Audeo器件可采集到人腦在說話前腦部向喉部發(fā)送的神經(jīng)信號，在經(jīng)過TI超低功耗單片機MSP430處理后，人腦中的指令將會轉(zhuǎn)為動力來控制輪椅的行進。該公司的兩位聯(lián)合創(chuàng)始人Thomas和Michael表示，控制輪椅只是應用的一種，人腦信號還可以轉(zhuǎn)換為語音或者其他指令，目前Ambient的技術(shù)已經(jīng)可以實現(xiàn)70%的準確率?！拔蚁Ｍ覀兊钠骷磥砟軌蛉〈謾C?！盡ichael說，“你可以想象一個完全無聲的手機溝通情景，根本無需自己開口或者聽對方講話?！?nbsp;    

2.DSP用于人工視覺

    對于許多消費者來說，停留在他們腦海中的安防系統(tǒng)可能就是在某個房間內(nèi)占滿了整個墻面的顯示器，安全人員需要24小時內(nèi)緊盯這些令人眼花繚亂的顯示器，這不但令他們不堪重負，系統(tǒng)的有效性也無法完全保證。TI已經(jīng)開始在全球?qū)嵤┮豁棢o需顯示系統(tǒng)就能實現(xiàn)自動報警的。其原理是通過對象識別以及運動分析技術(shù)來發(fā)現(xiàn)異常情況。據(jù)稱，該系統(tǒng)有望在今后5～10年內(nèi)實現(xiàn)廣泛使用。

3.未來安防系統(tǒng)不再需要令人眼花繚亂的顯示器

    DSP同樣能夠在替代能源利用中一展身手。以太陽能發(fā)電為例，該類電源的特征是直流電，并且電流大小會隨著日光強度的變化而變化。要將其轉(zhuǎn)換為工頻電源，需要DSP進行一些運算工作。另外，如果家庭用戶希望將得到的太陽能儲存在蓄電池中或者將其出售給電力公司，DSP的強大運算能力同樣是必須的。方進表示，DSP是可編程的特征使得其在風力發(fā)電、潮汐發(fā)電中也同樣適用。

    TIDC：開發(fā)商方案展示平臺

    對于半導體產(chǎn)業(yè)來說，生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)成為一個流行詞匯。不僅僅是內(nèi)核供應商、FPGA供應商，DSP供應商也需要這樣一個系統(tǒng)來擴大技術(shù)的影響力并團結(jié)更多的下游廠商。也許我們對DSP技術(shù)本身或者TI25年的太多關(guān)注反而忽略了本次TIDC的主題。從某種意義上來說，它更是一個開發(fā)商交流和展示技術(shù)的平臺。

    IttiamSystem公司此次帶來了其采用達芬奇平臺TMS320DM648而開發(fā)的視頻服務器軟件平臺VSRV648。該系統(tǒng)帶有一個128MB的SDRAM以及32MB大小的Flash存儲器，采用TIDSPBIOS5.31.04。可支持MPEG2MP、MPEG4ASP以及H.264BP等多種流行的視頻文件格式，提供運動自適應解隔行掃描功能可選，能夠在CIF分辨率下實現(xiàn)8通道H.264編碼或者16通道MPEG-4編碼，并支持ITUG.7x/AAC-LC聲效。VSRV648還提供ASO(任意條帶排列)、FMO(靈活宏塊排列)等可選功能。此外，該方案的多通道視頻引擎API也將加速客戶的應用開發(fā)時間。據(jù)介紹，IttiamSystem總部位于印度班加羅爾，已在中國臺灣、新加坡、日本、韓國等地設(shè)有聯(lián)絡(luò)機構(gòu)，目前尚未完全進入中國大陸市場。

4.Ittiam視頻服務器軟件平臺VSRV648

    許多工程師在尋找DSP的最佳解決方案之時往往會陷入性能、價格、功耗取舍的謎團，為了滿足這方面的需求，Xilinx公司推出了XtremeDSP的最新成員，第一個經(jīng)過了DSP優(yōu)化的SpartanFPGA——Spartan-3ADSP，這也是該公司此次大會強力推介的產(chǎn)品。據(jù)稱，其核心DSP48Slice的修訂版本DSP48A能夠提供VirtexDSP器件中的DSP功能，使得設(shè)計師能夠針對復雜的挑戰(zhàn)實施解決方案。其支持的獨立功能包括乘法器、MAC、3輸入加法器、桶式移位器、寬總線多路復用器、量級比較器等，并同時支持將多個DSP48Slice連在一起形成寬數(shù)學函數(shù)、DSP過濾器和復雜算數(shù)函數(shù)而無需使用總體FPGA架構(gòu)。此外，DSP48ASlice還具有獨立控制的C-Port和一個預加器，前者在實施DSP算法是提供了更高的靈活性，后者則提高了普通DSP過濾器和FFT的密度。

    指紋識別與虹膜識別已經(jīng)過時？那么人臉識別呢？上海銀晨智能識別科技有限公司帶來的就是采用了TMS320DM64x而開發(fā)的四款嵌入式人臉識別模塊：ISVIDEOSD64/R64/SR64/63。其中，R64/SR64由四個單元組成，分別是處理能力可達5400MIPS的DSP核心處理單元DM642、接有32MSDRAM和16MFlash的外部存儲單元、擁有WIEGANDS26輸出和RS485以及視頻輸出的接口單元，而接口擴展單元則是一個金手指接口。該公司稱，由于采用了先進的紅外人臉識別算法，該模塊可有效的減小甚至避免可見光的影響，從而降低誤識率和拒識率。此外，SR64還具有H.264編碼以及G721音頻編碼算法能力。據(jù)稱，采用該公司的模塊后，OEM需要完成的工作只是按照產(chǎn)品外形設(shè)計接口板電路即可。

    為人熟知的TIDSP第三方合作伙伴北京合眾達展臺上推介的是該公司最新的達芬奇數(shù)字媒體開發(fā)平臺——基于Linux/WinCE的SEED-Davinci_EVM。利用TMS320DM6446的雙核ARM9+DM64X，該平臺擁有H.263、H.264、MPEG2、MPEG4、WMV9、JPEG視頻編解碼、MP3、G.711音頻編解碼處理能力，并提供各種API接口函數(shù)。最大可支持8MSRAM、16MFlash、40GATA硬盤、2GDDR2存儲器。并擁有1路RCA視頻輸入、S-Video輸入端子；1路RCA視頻輸出、S-Video輸出端子、RGB分量輸出接口?？商峁〤D音質(zhì)輸入輸出(立體聲輸入輸出，麥克風輸入、耳機輸出)。此外，該平臺還擁有SD卡接口、10M/100M自適應網(wǎng)絡(luò)接口，并配有USB2.0(支持主/從)、McBSP、UART接口、WiFi(可選)、LCD顯示屏、800X600VGA輸出、14針JTAG接口等配置。合眾達還為客戶提供了各種Codec演示和測試程序。 [!--empirenews.page--]