ADI詮釋DSP技術(shù)針對(duì)熱點(diǎn)應(yīng)用的五大競(jìng)爭(zhēng)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(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)力量，因?yàn)樵陔S時(shí)隨地接入互聯(lián)網(wǎng)和多媒體應(yīng)用的新時(shí)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(duì)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(hào)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(lái)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(kāi)發(fā)戰(zhàn)略和市場(chǎng)戰(zhàn)略，正如ADI公司通用DSP部門(mén)總監(jiān)Colin Duggan指出的，如今宏觀經(jīng)濟(jì)的下滑使每個(gè)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(chǎng)。

深耕DSP領(lǐng)域多年的ADI公司認(rèn)為，現(xiàn)在和未來(lái)幾年與DSP技術(shù)相互推動(dòng)的一些熱點(diǎn)應(yīng)用市場(chǎng)特別值得關(guān)注：安防（包括智能視頻監(jiān)控和無(wú)線視頻監(jiān)控）；測(cè)試測(cè)量和控制（如測(cè)試測(cè)量?jī)x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(shí)別（如指紋）；VoIP終端。

新興應(yīng)用對(duì)DSP提出的特定需求

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

安防稱(chēng)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(guò)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(shí)別、車(chē)牌識(shí)別、包丟失處理、入侵偵測(cè)等功能，這些先進(jìn)智能特性的實(shí)現(xiàn)都需要通過(guò)用DSP來(lái)實(shí)現(xiàn)大量先進(jìn)的算法。

中國(guó)南京新奕天科技有限公司與香港大學(xué)合作開(kāi)發(fā)出的視頻監(jiān)控設(shè)備ThinkSmart V1就是一個(gè)典型的智能視頻監(jiān)控應(yīng)用例子。ThinkSmart V1通過(guò)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)視頻數(shù)據(jù)，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)、跟蹤、分類(lèi)，并分析目標(biāo)的行為，實(shí)時(shí)發(fā)送預(yù)警信息。當(dāng)存在威脅或檢測(cè)到異常活動(dòng)以及某種特定行為時(shí)，會(huì)即時(shí)發(fā)出預(yù)警。

通過(guò)已獲得專(zhuān)利的算法檢查視頻中的每一個(gè)像素，并識(shí)別所有像素的變化，如果在一個(gè)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(dòng)。根據(jù)預(yù)定的策略和預(yù)警信息，對(duì)實(shí)時(shí)視頻和記錄視頻中的移動(dòng)或變化的檢測(cè)會(huì)觸發(fā)多種警報(bào)接口，并轉(zhuǎn)發(fā)到蜂鳴或語(yǔ)音報(bào)警器、電郵或SMS信息，屏幕報(bào)警，或其他行為以警示相關(guān)部門(mén)。

無(wú)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(dòng)檢測(cè)功能能夠7*24小時(shí)連續(xù)不斷的精確檢測(cè)出多個(gè)移動(dòng)目標(biāo)，并能檢測(cè)目標(biāo)速度、方向，以及大小。該算法還可定制以滿(mǎn)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(cè)目標(biāo)何時(shí)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(cè)系統(tǒng)等。它還可以監(jiān)控目標(biāo)何時(shí)在何地停留了多長(zhǎng)時(shí)間，這對(duì)在機(jī)場(chǎng)、火車(chē)站、地鐵站找出潛在的恐怖裝置尤為重要。

可以看到，多個(gè)圖像處理算法是ThinkSmart V1實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)智能視頻監(jiān)控的關(guān)鍵。因此，信號(hào)處理性能是新奕天在選擇處理器解決方案時(shí)的一個(gè)主要考慮。另外，可以支持多種外設(shè)并提供軟件開(kāi)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(hào)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(duì)于與之競(jìng)爭(zhēng)的其它DSP，BF561不僅提供了更好的性?xún)r(jià)比，還提供了更為獨(dú)特的雙核設(shè)計(jì)。新奕天可將圖像處理任務(wù)和系統(tǒng)控制任務(wù)分開(kāi)在獨(dú)立的計(jì)算域中，獲得最穩(wěn)定的實(shí)時(shí)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(chǔ)器接口則用于連接Flash和LAN或RS232，允許用戶(hù)配置IVS并恢復(fù)對(duì)象和事件列表。

另外，移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展推動(dòng)無(wú)線、移動(dòng)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(wú)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(wú)線監(jiān)控以及車(chē)載移動(dòng)數(shù)字硬盤(pán)攝像機(jī)這類(lèi)系統(tǒng)的一個(gè)特點(diǎn)是監(jiān)控終端往往需要電池供電，因此對(duì)芯片的功耗提出了更高要求。而監(jiān)控的無(wú)間斷性對(duì)DSP芯片乃至整個(gè)方案的可靠性也提出了更嚴(yán)苛的要求。

ADSP-BF561也很好地滿(mǎn)足了上述需求，除了具有兩個(gè)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(chǔ)器存取(DMA)子系統(tǒng)，適合執(zhí)行復(fù)雜控制與信號(hào)處理任務(wù)，同時(shí)保持高速的數(shù)據(jù)吞吐量。此外，Blackfin處理器的動(dòng)態(tài)電源管理能力顯著降低整個(gè)功耗。

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

ADI公司嵌入式處理和數(shù)字信號(hào)處理第三方開(kāi)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(wú)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(guò)一個(gè)DSP內(nèi)核實(shí)現(xiàn)了獨(dú)特的雙碼流處理，支持閃存盤(pán)數(shù)據(jù)的備份；另一個(gè)DSP內(nèi)核則用于運(yùn)行uClinx操作系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)程序和BSP控制軟件。

圖3：合肥優(yōu)視科技的CDMA/WIFI無(wú)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(chǎng)，性?xún)r(jià)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(hào)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(mǎn)足性能目標(biāo)，同時(shí)也幫助實(shí)現(xiàn)高性?xún)r(jià)比。實(shí)際上，對(duì)于單路無(wú)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(shì)下DSP的五大競(jìng)爭(zhēng)法寶

除了安防領(lǐng)域的例子，Blackfin在生物（指紋）識(shí)別和VoIP應(yīng)用上也獨(dú)樹(shù)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(shí)別的一個(gè)ADSP系列，具有合適的接口、合適的性能以及合適的價(jià)格。而在VoIP應(yīng)用上，憑借Blackfin的高性能與世界頂級(jí)IP語(yǔ)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(shì)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(kāi)發(fā)平臺(tái)，并為開(kāi)發(fā)者將設(shè)計(jì)升級(jí)到可視IP電話（Vedio over IP）提供了便利，因?yàn)锽lackfin平臺(tái)天生的軟件靈活性和可擴(kuò)展性使軟件代碼和開(kāi)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(kāi)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(chǎng)贏得競(jìng)爭(zhēng)，必須像ADI Blackfin一樣具有以下五大競(jìng)爭(zhēng)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(shí)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(shí)完成信號(hào)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(yǔ)言和圖像處理；多模式基帶和分組處理；控制處理和實(shí)時(shí)安全性。

2. 同時(shí)具備較高的性能/價(jià)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(shí)，注重的不僅是DSP的時(shí)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(jià)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?xún)r(jià)比以及單位毫瓦性能。ADI將通過(guò)最新的CMOS深亞微米工藝尺度、更深的流水線、多內(nèi)核、每個(gè)核心更多的計(jì)算單元，以及充分利用信號(hào)處理加速引擎，繼續(xù)提高Blackfin系列的性能，增強(qiáng)它們?cè)谛詢(xún)r(jià)比和性能功耗比方面的領(lǐng)先地位。

3. 軟件開(kāi)發(fā)的可升級(jí)性和可擴(kuò)展性

前代和后代DSP產(chǎn)品具有軟件和開(kāi)發(fā)環(huán)境的兼容性，以節(jié)省設(shè)計(jì)升級(jí)的時(shí)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(jí)的開(kāi)發(fā)工具和大量的本地第三方合作伙伴

除了自己設(shè)計(jì)制造完善的軟硬件開(kāi)發(fā)工具，ADI公司還大力支持第三方合作伙伴，設(shè)計(jì)出適合本地的開(kāi)發(fā)工具和系統(tǒng)方案。在中國(guó)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(kāi)發(fā)板和仿真器，讓高質(zhì)量的本地工具和ADI世界級(jí)的工具鏈組成高效易用的開(kāi)發(fā)工具，同時(shí)向用戶(hù)提供針對(duì)各種熱點(diǎn)應(yīng)用的參考設(shè)計(jì)和交鑰匙解決方案，幫助用戶(hù)實(shí)現(xiàn)成功的設(shè)計(jì)和縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。