ADI詮釋DSP技術(shù)針對熱點(diǎn)應(yīng)用的五大競爭法寶

Forward Concepts的總裁兼首席分析師Will Strauss是一位跟蹤DSP領(lǐng)域已久的知名分析師，他最近指出，DSP事實(shí)上已經(jīng)成為整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動力量，因?yàn)樵陔S時隨地接入互聯(lián)網(wǎng)和多媒體應(yīng)用的新時代，DSP已經(jīng)成為了底層的基礎(chǔ)技術(shù)。

的確，從ADI公司的DSP發(fā)展戰(zhàn)略就可以看到，DSP產(chǎn)品和技術(shù)已滲透到半導(dǎo)體應(yīng)用的很多領(lǐng)域，而且隨著ADI這些DSP廠商不斷地推陳出新，所謂通用DSP和嵌入式DSP的用途界線不再那么涇渭分明，通用已體現(xiàn)出一定的相對性，即用途雖然廣泛，但是以應(yīng)用為導(dǎo)向的。最新的通用DSP產(chǎn)品也體現(xiàn)出數(shù)字信號處理器正在不斷淡化其作為獨(dú)立芯片的特性，因?yàn)樗鼈兂艘沧叨嗪寺肪€提高速度和處理能力之外，還根據(jù)目標(biāo)應(yīng)用“定制性”地整合了越來越多的其它電路，如控制、外設(shè)、總線、各種新興接口、高速緩存等。

這種整合體現(xiàn)了以應(yīng)用為導(dǎo)向的技術(shù)開發(fā)戰(zhàn)略和市場戰(zhàn)略，正如ADI公司通用DSP部門總監(jiān)Colin Duggan指出的，如今宏觀經(jīng)濟(jì)的下滑使每個行業(yè)都面臨挑戰(zhàn)，但DSP業(yè)務(wù)的最大挑戰(zhàn)是選擇正確的投資和應(yīng)用市場。

深耕DSP領(lǐng)域多年的ADI公司認(rèn)為，現(xiàn)在和未來幾年與DSP技術(shù)相互推動的一些熱點(diǎn)應(yīng)用市場特別值得關(guān)注：安防（包括智能視頻監(jiān)控和無線視頻監(jiān)控）；測試測量和控制（如測試測量儀器、數(shù)據(jù)采集、電力線監(jiān)控、馬達(dá)控制等各種工業(yè)控制應(yīng)用）；生物識別（如指紋）；VoIP終端。

新興應(yīng)用對DSP提出的特定需求

上述熱點(diǎn)市場可以說最需要DSP所具備的先進(jìn)特性，也預(yù)示著會帶來更多機(jī)會，它們正變得更細(xì)分化，每個細(xì)分市場都有各自的特定需求。

安防稱得上是在DSP應(yīng)用方面走在最前列的領(lǐng)域之一，它正在經(jīng)歷更新?lián)Q代過程，從以往用DSP進(jìn)行視頻編解碼的普通DVR發(fā)展到實(shí)現(xiàn)人臉識別、車牌識別、包丟失處理、入侵偵測等功能，這些先進(jìn)智能特性的實(shí)現(xiàn)都需要通過用DSP來實(shí)現(xiàn)大量先進(jìn)的算法。

中國南京新奕天科技有限公司與香港大學(xué)合作開發(fā)出的視頻監(jiān)控設(shè)備ThinkSmart V1就是一個典型的智能視頻監(jiān)控應(yīng)用例子。ThinkSmart V1通過監(jiān)控現(xiàn)場視頻數(shù)據(jù)，對目標(biāo)進(jìn)行檢測、跟蹤、分類，并分析目標(biāo)的行為，實(shí)時發(fā)送預(yù)警信息。當(dāng)存在威脅或檢測到異常活動以及某種特定行為時，會即時發(fā)出預(yù)警。

通過已獲得專利的算法檢查視頻中的每一個像素，并識別所有像素的變化，如果在一個區(qū)域有很多像素發(fā)生變化，該軟件就認(rèn)為這是一種移動。根據(jù)預(yù)定的策略和預(yù)警信息，對實(shí)時視頻和記錄視頻中的移動或變化的檢測會觸發(fā)多種警報接口，并轉(zhuǎn)發(fā)到蜂鳴或語音報警器、電郵或SMS信息，屏幕報警，或其他行為以警示相關(guān)部門。

無論在室內(nèi)還是室外，甚至在光線很暗的情況下，ThinkSmart V1先進(jìn)的視頻移動檢測功能能夠7*24小時連續(xù)不斷的精確檢測出多個移動目標(biāo)，并能檢測目標(biāo)速度、方向，以及大小。該算法還可定制以滿足特定的安全需求。例如，ThinkSmart V1能夠保護(hù)博物館的館藏，檢測目標(biāo)何時丟失、改變位置、或違反規(guī)定的監(jiān)視規(guī)則，如禁區(qū)、入侵檢測系統(tǒng)等。它還可以監(jiān)控目標(biāo)何時在何地停留了多長時間，這對在機(jī)場、火車站、地鐵站找出潛在的恐怖裝置尤為重要。

可以看到，多個圖像處理算法是ThinkSmart V1實(shí)現(xiàn)實(shí)時智能視頻監(jiān)控的關(guān)鍵。因此，信號處理性能是新奕天在選擇處理器解決方案時的一個主要考慮。另外，可以支持多種外設(shè)并提供軟件開發(fā)工具的先進(jìn)DSP技術(shù)也是考慮的關(guān)鍵。

圖1：雙核數(shù)字信號處理器ADSP-BF561芯片內(nèi)部功能方塊圖。

ADI公司的ADSP-BF561最后被選為支持這一解決方案的核心DSP技術(shù)。相對于與之競爭的其它DSP，BF561不僅提供了更好的性價比，還提供了更為獨(dú)特的雙核設(shè)計。新奕天可將圖像處理任務(wù)和系統(tǒng)控制任務(wù)分開在獨(dú)立的計算域中，獲得最穩(wěn)定的實(shí)時性能。BF561的PPI用于將視頻傳入或傳出外設(shè)設(shè)備，而異步存儲器接口則用于連接Flash和LAN或RS232，允許用戶配置IVS并恢復(fù)對象和事件列表。

另外，移動通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展推動無線、移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)也跟著逐步興起，或基于GSM/CDMA、EDGE、3G網(wǎng)絡(luò)，或基于WiFi網(wǎng)絡(luò)。與有線系統(tǒng)不同，無線信道多變，帶寬窄，需要特別的高性能算法，才能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的功能。相比SoC和ASIC方案，DSP可方便、靈活地實(shí)現(xiàn)一些定制的高性能算法。

而且無線監(jiān)控以及車載移動數(shù)字硬盤攝像機(jī)這類系統(tǒng)的一個特點(diǎn)是監(jiān)控終端往往需要電池供電，因此對芯片的功耗提出了更高要求。而監(jiān)控的無間斷性對DSP芯片乃至整個方案的可靠性也提出了更嚴(yán)苛的要求。

ADSP-BF561也很好地滿足了上述需求，除了具有兩個高性能的Blackfin處理器內(nèi)核，還具有靈活的高速緩存架構(gòu)以及增強(qiáng)的直接存儲器存取(DMA)子系統(tǒng)，適合執(zhí)行復(fù)雜控制與信號處理任務(wù)，同時保持高速的數(shù)據(jù)吞吐量。此外，Blackfin處理器的動態(tài)電源管理能力顯著降低整個功耗。

圖2：基于CDMA網(wǎng)絡(luò)的典型無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

ADI公司嵌入式處理和數(shù)字信號處理第三方開發(fā)金牌合作伙伴合肥優(yōu)視科技目前可提供基于ADSP-BF561的單路CDMA/EDGE/TD-SCDMA/WCDMA/WIFI無線H.264視頻監(jiān)控產(chǎn)品成熟方案。如圖3所示，該方案通過一個DSP內(nèi)核實(shí)現(xiàn)了獨(dú)特的雙碼流處理，支持閃存盤數(shù)據(jù)的備份；另一個DSP內(nèi)核則用于運(yùn)行uClinx操作系統(tǒng)、驅(qū)動程序和BSP控制軟件。

圖3：合肥優(yōu)視科技的CDMA/WIFI無線H.264視頻監(jiān)控產(chǎn)品成熟方案系統(tǒng)框圖。

在大批量的中端視頻安全監(jiān)控市場，性價比是最關(guān)鍵的。Blackfin處理器在強(qiáng)大的單芯片上實(shí)現(xiàn)了數(shù)字信號處理與控制處理的完美結(jié)合，這一點(diǎn)非常重要，不僅可滿足性能目標(biāo)，同時也幫助實(shí)現(xiàn)高性價比。實(shí)際上，對于單路無線視頻監(jiān)控應(yīng)用，從進(jìn)一步節(jié)省成本的角度考慮，采用單核的Blackfin DSP如BF52x也能勝任。

新形勢下DSP的五大競爭法寶

除了安防領(lǐng)域的例子，Blackfin在生物（指紋）識別和VoIP應(yīng)用上也獨(dú)樹一幟，擁有很多成功應(yīng)用案例。BF 51X系列就是特別適合指紋識別的一個ADSP系列，具有合適的接口、合適的性能以及合適的價格。而在VoIP應(yīng)用上，憑借Blackfin的高性能與世界頂級IP語音引擎嵌入式軟件提供商GIPS的合作，ADI如今也占據(jù)了優(yōu)勢地位，可提供適應(yīng)帶寬變化和具備高話音質(zhì)量的VoIP電話開發(fā)平臺，并為開發(fā)者將設(shè)計升級到可視IP電話（Vedio over IP）提供了便利，因?yàn)锽lackfin平臺天生的軟件靈活性和可擴(kuò)展性使軟件代碼和開發(fā)工具都可以沿用下去，從而加快了上市速度和節(jié)省了開發(fā)成本。

從上述所有例子可以看到，DSP要想在這些新興熱點(diǎn)市場贏得競爭，必須像ADI Blackfin一樣具有以下五大競爭法寶：

1. 強(qiáng)大的圖像處理、運(yùn)算和控制能力，適應(yīng)智能和融合應(yīng)用時代需求

Blackfin處理器架構(gòu)非常優(yōu)秀，能高效地進(jìn)行視頻處理，能同時完成信號處理和控制任務(wù)，適應(yīng)智能應(yīng)用需求；其融合性架構(gòu)可實(shí)現(xiàn)：多格式音頻、視頻、語言和圖像處理；多模式基帶和分組處理；控制處理和實(shí)時安全性。

2. 同時具備較高的性能/價格比、性能/功耗比、性能/面積比

ADI公司在新處理器設(shè)定性能目標(biāo)時，注重的不僅是DSP的時鐘頻率和處理能力，還包括處理器必須提供的其它方面，如性能價格比、性能功耗比、性能面積比。如Blackfin系列處理器提供了業(yè)界領(lǐng)先的定點(diǎn)性價比以及單位毫瓦性能。ADI將通過最新的CMOS深亞微米工藝尺度、更深的流水線、多內(nèi)核、每個核心更多的計算單元，以及充分利用信號處理加速引擎，繼續(xù)提高Blackfin系列的性能，增強(qiáng)它們在性價比和性能功耗比方面的領(lǐng)先地位。

3. 軟件開發(fā)的可升級性和可擴(kuò)展性

前代和后代DSP產(chǎn)品具有軟件和開發(fā)環(huán)境的兼容性，以節(jié)省設(shè)計升級的時間和成本。

4. 芯片具備高品質(zhì)，能保證系統(tǒng)高可靠性穩(wěn)定運(yùn)行

如DSP芯片質(zhì)量可靠、溫度范圍寬、抗干擾能力強(qiáng)等，可適應(yīng)各種環(huán)境條件苛刻的應(yīng)用。

5. 世界級的開發(fā)工具和大量的本地第三方合作伙伴

除了自己設(shè)計制造完善的軟硬件開發(fā)工具，ADI公司還大力支持第三方合作伙伴，設(shè)計出適合本地的開發(fā)工具和系統(tǒng)方案。在中國ADI與北京億旗創(chuàng)新、東方迪碼、深圳市英蓓特、華恒科技等第三方的合作包括開發(fā)板和仿真器，讓高質(zhì)量的本地工具和ADI世界級的工具鏈組成高效易用的開發(fā)工具，同時向用戶提供針對各種熱點(diǎn)應(yīng)用的參考設(shè)計和交鑰匙解決方案，幫助用戶實(shí)現(xiàn)成功的設(shè)計和縮短產(chǎn)品上市時間。