论物联网促进DSP和MPU的融合

李劲松等

作者简介：牵动松(1973.10-)，男，苗族，硕士研究生，讲师，贵州省铜仁职业技术学院机电系教研主任。主要从事《DSP应用技术》的教学与研究。著作有：基于高《DSP应用技术》的教学实验的探讨、论当前模糊控制的发展、基于模糊控制和DSP的定向扬声器系统控制的研究等。付成果(1982.2-)，男，汉族，研究生，讲师。主要从事凝聚态材料物性，电子、电气控制方面的研究和教学工作。

【摘要】本文阐述了物联网的概念和发展过程，结合物联网的功能对数字信号处理(DSP)和微处理器(MPU)的特点进行分析，作者提出研制一种集DSP和MPU优点一体的芯片，促进物联网更好的为社会服务。

【关键词】物联网DSP；MPU

物联网的英文名称为“The Internet of Things”。由该名称可见，物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础之上的延伸和扩展的一种网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是通过射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器·等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪。监控和管理的一种网络。

物联网的概念是在1999年提出的。过去在中国，物联网被称之为传感网。中科院早在1999年就启动了传感网的研究，并已取得了一些科研成果，建立了一些适用的传感网。

1999年，在美国召开的移动计算和网络国际会议提出了，“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”。

2003年，美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。

2005年，在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上，国际电信联盟(ITU)发布了(ITU互联网报告2005：物联网)，正式提出了“物联网”的概念。报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术(RFID)，传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用。

根据ITU的描述，在物联网时代，通过在各种各样的日常用品上嵌入一种短距离的移动收发器，人类在信息与通信世界里将获得一个新的沟通维度，从任何时间任何地点的人与人之间的沟通连接扩展到人与物和物与物之间的沟通连接。

数字信号处理(DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。在过去的几十年时间里，数字信号处理已经在移动通信等领域得到极为广泛的应用。随着信息技术革命的深人和计算机技术的飞速发展，数字信号处理技术已经逐渐发展成为一门关键的技术学科。DSP芯片，即数字信号处理器，是专门为快速实现各种数字信号处理算法而设计的、具有特殊结构的微处理器，其处理速度已高达2000MIPS，比最快的CPU还快10～50倍。

微处理器(MPU)是低成本的，主要执行智能定向控制任务的通用微处理器，能很好执行智能控制任务，但是其数字信号处理功能很差。而DSP的功能正好与之相反。在许多应用中均需要同时具有智能控制和数字信号处理两种功能，如数字蜂窝电话就需要监测和声音处理功能。因此，把DSP和微处理器结合起来，用单一芯片的处理器实现这两种功能，将加速个人通信机(PCB)、智能电话、无线网络等产品的开发，同时简化设计，减小体积，降低功耗和整个系统的成本。例如，Motorola公司有多个处理器的DSP5665x，Massan公司有协处理功能的FILU-200，11公司的把MPU功能扩展成DSP和MPU功能的TMS320C27。以及Hitachi公司的SH-DSP，都是DSP和MPU融合在一起的产品。

物联网的发展将进一步加速这一融合过程。MPU可以对文字进行处理，管理数据库和对科学工程进行数学运算。而DSP则主要针对代表信号的数字进行数学运算，得到处理结果。很多工程都可以用数学方式来表达，而不同的工程有不同的数学表达式。比如，医药、医疗、电信、雷达、声纳、助听器、声音、图象、工业控制等都有不一样的数学表达式，因此数字信号处理器的种类很多。另外，数字信号处理器处理的信号大部分是无头无尾的连续量，而且是实时的(on-time)，故其取样、运算过程应尽可能短，以免影响信号的连续性。这也是DSP处理速度要求很高的原因所在。这一点和CPU(MPU的一种)处理的静止信号(off—line)不同。举个例子说，对复数FIR滤波器进行计算，工作在300MHz的SCl40为2μs，而1000MHz的Pentium4需要6μs。

随着物联网的进一步发展，必将出现DSP和MPU融合的一种新产品。这个产品，负责把各种传感信息进行收集，进行数学运算，得到处理结果。然后进行分门别类的数据库管理，进行有指向性的传输。有了这个DSP和MPU融合的高速运算平台，物联网的结果一定是效率更高，成本耕地，发展更快，更好的为社会服务。