使用MAXQ乘法-累加单元（MAC）进行信号处理.PDFVIP

使用MAXQ乘法-累加单元 (MAC) 进行信号处理 在模块化的MAXQ架构中， 传统微控制器与数字信号处理器 (DSP)有时被视作微型计算机领域中两个对立的极端。微控 单周期乘法-累加(MAC)单元 制器最适合于需要对非同步过程实现低延迟响应的控制应用，而 DSP在需要高强度数学计算 的加入使典型的信号处理技 的应用中表现卓越。微控制器可以被用在繁重算术应用中，但是由于绝大多数微控制器的 术所需的运算变得容易。 ALU具有每次一项运算的特性，使这样的应用不甚理想。同理，DSP也可以勉强用于控制应 用中，但是绝大多数 DSP的内部架构在这种操作中会反映出代码与时间上的低效率。 当越来越多与控制有关的应用都需要少量信号处理时，在 DSP与传统微控制器之间进行选择 变得越来越困难。在这样的应用中，将 DSP代码挤进微控制器的解决方法是很吸引人的。不 过，通常设计者会发现应用程序的大部分时间都花在执行DSP函数上了，而控制应用不得不 有所牺牲。 这样两难的问题可以通过现代的处理器架构来解决，例如 MAXQ架构。在模块化的 MAXQ 架构中，可以很容易地将乘法-累加单元 (MAC)加入到设计中，并集成到架构中。使用了硬件 MAC后，16 x 16的乘法-累加运算出现在一个周期中，而不会影响在控制处理器上运行的应 用。本文提供了一些实例，用来说明如何使用典型 MAXQ微控制器中的 MAC模块解决实际 问题。 MAC模块与MAXQ结合使用 对 DSP来说，最普通的应用是对模拟信号的滤波。在滤波应用中，将经过适当调理的模拟信 号提供给ADC，在数字域中对采样得到的数据流进行滤波。常规滤波器的执行过程可以用如 下公式实现： y[n] = ∑bix[n-i] + ∑aiy[n-i] 式中 bi和 ai分别是系统前馈与反馈响应的特征值。 根据 ai和 bi的值，可以将数字滤波器分为两大类：有限冲击响应 (FIR)与无限冲击响应 (IIR)。 系统不包含任何反馈元素时 (所有 ai = 0)，滤波器被称作 FIR型： y[n] = ∑bix[n-i] 而当 ai和 bi的元素都不为 0时，系统是 IIR滤波器。 从上文 FIR滤波器的公式中可以看到，主要的数学运算是将每个采样输入与常数相乘，然后 将每个乘积累加，共进行