2.1 Blackfin处理器基本特征

Blackfin处理器是一类专为满足当前嵌入式音频、视频和通信应用的计算要求和功耗约束条件而设计的16位嵌入式处理器，具有以下特点：

（1）Blackfin处理器基于ADI和Intel合作开发的微信号结构（Micro Signal Architecture，MSA），有机地把32位RISC精简指令集、双16位MAC乘法累加功能和通用微处理器的易用性结合在一起。Blackfin处理器集RSIC处理器和DSP的优点于一身，即可满足密集运算的要求，又具有良好的控制功能。Blackfin的这种RISC处理器的特性使得它可以运行像uClinux这种复杂的操作系统，操作系统屏蔽了硬件的复杂性，使得用户开发应用程序基本可以做到硬件无关，同时操作系统提供的诸如网络通信协议等API函数库能够有效降低用户开发工作的复杂度。

（2）Blackfin处理器内嵌动态电源管理控制器（Dynamic Power Management Controller，DPMC），可以动态调节内核电压。Blackfin处理器通过三种方法降低功耗：改变工作模式、关闭闲置外设时钟和动态调节内核电压。Blackfin处理器支持四种工作模式，分别是全速运行模式、活动模式、睡眠模式和深度睡眠模式，功耗依次降低。由于功耗与内核电压的平方成正比，因此降低内核工作电压可以有效地降低功耗。处理器功耗包括静态电流和动态电流两部分消耗，主频为500 MHz的BF53x处理器内核工作电压范围为0.8～1.32 V，在25 ℃时的静态电流如表2.1所示，可见动态调节内核电压对于降低处理器功耗是非常有效的。

（3）Blackfin处理器具有优秀的代码密度和并行处理能力，支持单指令多数据（SingleInstruction Multiple Data，SIMD）操作。Blackfin处理器基于10级流水线架构，指令集包括16位和32位长度。Blackfin内核指令总线的宽度为64位，单个时钟周期可以读取64位长度的指令，单指令周期可以执行1个32位指令和2个16位指令，即单指令可以并发执行3条指令。

（4）Blackfin内核包括4个8位的算术逻辑运算单元（Arithmetic Logic Unit，ALU），专门用于视频数据的操作，这是因为图像处理领域参与运算的图像数据多是8位的数据。Blackfin处理器设计了专门的视频处理指令，例如SAA指令用于绝对差和（Sum ofAbsolute Difference，SAD）的计算。这些特性都是针对视频应用进行优化设计的。

（5）Blackfin处理器具有多个高效的、独立的DMA控制器。DMA控制器分为两类：外设DMA和内存DMA。外设DMA负责外设和存储器之间的数据传输，包括UART、SPI、SPORT、PPI等。内存DMA负责存储器之间的数据搬移，BF53x处理器有两个内存DMA控制器。

（6）Blackfin处理器具有三级存储器结构：L1、L2和L3。L1是片内高速SRAM，以内核时钟运行，具有最快的读写速度。L2是片内大容量存储器，只有双核处理器才配备L2存储器。L3是指外部存储器，以系统时钟SCLK运行，读写周期长，是算法执行运行的瓶颈。使用好片内L1存储器和DMA控制器，可以获得最优的计算性能，是算法优化的关键。

（7）Blackfin系列处理器基于完全相同的内核，代码具有非常好的兼容性和可重用性，这对用户的开发工作是非常有利的。

Blackfin处理器特殊的体系结构使其兼具运算能力强和低功耗的优点，非常适合那些对计算能力和功耗均有较高要求的应用，如手持媒体播放器、手持测量设备、移动图像处理设备等。从某种意义上说，Blackfin处理器的特点介于传统DSP处理器和ARM处理器之间，既有传统DSP的强大运算能力，又具备ARM处理器的低功耗特性，这是Blackfin处理器的最大特点，也是低端Blackfin处理器具有强大生命力的原因。 ZokeKfXOZIfPmLvxL3TgIe70Qlc6+8+kYEzNG8pwp8ojFEJtnkx6zys6LcJCnR9F