Innebygd DSP. En nybegynnerveiledning for digital signalbehandling (DSP)

65 nanometer er neste mål for Zelenograd-anlegget Angstrem-T, som vil koste 300-350 millioner euro. Selskapet har allerede sendt inn en søknad om et fortrinnsrettslån for modernisering av produksjonsteknologier til Vnesheconombank (VEB), rapporterte Vedomosti denne uken med henvisning til styreleder for anlegget, Leonid Reiman. Nå forbereder Angstrem-T å lansere en produksjonslinje for mikrokretser med en 90nm topologi. Betalinger på det forrige VEB-lånet, som det ble kjøpt for, starter i midten av 2017.

Beijing krasjer Wall Street

Amerikanske nøkkelindekser markerte de første dagene av det nye året med et rekordfall milliardæren George Soros har allerede advart om at verden står overfor en gjentakelse av 2008-krisen.

Den første russiske forbrukerprosessoren Baikal-T1, priset til $60, lanseres i masseproduksjon

Baikal Electronics-selskapet lover å lansere den russiske Baikal-T1-prosessoren til industriell produksjon som koster rundt $60 i begynnelsen av 2016. Enhetene vil være etterspurt hvis regjeringen skaper denne etterspørselen, sier markedsaktørene.

MTS og Ericsson skal i fellesskap utvikle og implementere 5G i Russland

Mobile TeleSystems PJSC og Ericsson har inngått samarbeidsavtaler om utvikling og implementering av 5G-teknologi i Russland. I pilotprosjekter, inkludert under verdensmesterskapet i 2018, har MTS til hensikt å teste utviklingen til den svenske leverandøren. I begynnelsen av neste år vil operatøren innlede en dialog med Tele- og om utformingen av tekniske krav til femte generasjon mobilkommunikasjon.

Sergey Chemezov: Rostec er allerede en av de ti største ingeniørbedriftene i verden

Lederen for Rostec, Sergei Chemezov, svarte i et intervju med RBC på presserende spørsmål: om Platon-systemet, problemene og utsiktene til AVTOVAZ, interessene til State Corporation i farmasøytisk virksomhet, snakket om internasjonalt samarbeid i forbindelse med sanksjoner press, importsubstitusjon, omorganisering, utviklingsstrategi og nye muligheter i vanskelige tider.

Rostec «gjerder seg selv» og griper inn på laurbærene til Samsung og General Electric

Representantskapet i Rostec godkjente "Utviklingsstrategien frem til 2025". Hovedmålene er å øke andelen høyteknologiske sivile produkter og ta igjen General Electric og Samsung når det gjelder økonomiske nøkkelindikatorer.

Noen informasjonskapsler kreves for sikker pålogging, men andre er valgfrie for funksjonelle aktiviteter. Vår datainnsamling brukes til å forbedre produktene og tjenestene våre. Vi anbefaler at du godtar informasjonskapslene våre for å sikre at du får den beste ytelsen og funksjonaliteten vår kan tilby. For ytterligere informasjon kan du se . Les mer om vår.

Informasjonskapslene vi bruker kan kategoriseres som følger:

Strengt nødvendige informasjonskapsler: Dette er informasjonskapsler som kreves for driften av analog.com eller spesifikk funksjonalitet som tilbys. De tjener enten det eneste formålet å utføre nettverksoverføringer eller er strengt nødvendige for å tilby en nettjeneste som du uttrykkelig har bedt om. Analyse-/ytelsesinformasjonskapsler: Disse informasjonskapslene lar oss utføre nettanalyse eller andre former for publikumsmåling som å gjenkjenne og telle antall besøkende og se hvordan besøkende beveger seg rundt på nettstedet vårt. Dette hjelper oss med å forbedre måten nettsiden fungerer på, for eksempel ved å sikre at brukerne enkelt finner det de leter etter. Funksjonalitetskapsler: Disse informasjonskapslene brukes til å gjenkjenne deg når du kommer tilbake til nettstedet vårt. Dette gjør oss i stand til å tilpasse innholdet vårt for deg, hilse på deg ved navn og huske dine preferanser (for eksempel ditt valg av språk eller region). Tap av informasjonen i disse informasjonskapslene kan gjøre tjenestene våre mindre funksjonelle, men vil ikke hindre nettstedet i å fungere. Informasjonskapsler for målretting/profilering: Disse informasjonskapslene registrerer ditt besøk på nettstedet vårt og/eller din bruk av tjenestene, sidene du har besøkt og lenkene du har fulgt. Vi vil bruke denne informasjonen til å gjøre nettstedet og reklamen som vises på det mer relevant for dine interesser. Vi kan også dele denne informasjonen med tredjeparter for dette formålet.

Hva er DSP?

Digitale signalprosessorer (DSP, Digital Signal Processors) tar som inngang forhåndsdigitaliserte fysiske signaler, som lyd, video, temperatur, trykk og posisjon, og utfører matematiske manipulasjoner på dem. Den interne strukturen til digitale signalprosessorer er spesialdesignet slik at de kan utføre matematiske funksjoner som addisjon, subtraksjon, multiplikasjon og divisjon svært raskt.

Signaler må behandles slik at informasjonen de inneholder kan vises grafisk, analyseres eller konverteres til en annen type nyttig signal. I den virkelige verden blir signaler som tilsvarer fysiske fenomener som lyd, lys, temperatur eller trykk oppdaget og manipulert av analoge komponenter. Deretter tar en analog-til-digital-omformer det virkelige signalet og konverterer det til et digitalt format som en serie med enere og nuller. På dette stadiet går en digital signalprosessor inn i prosessen, som samler inn digitalisert informasjon og behandler den. Den sender deretter den digitaliserte informasjonen tilbake til den virkelige verden for videre bruk. Informasjon gis på en av to måter - digital eller analog. I det andre tilfellet sendes det digitaliserte signalet gjennom en digital-til-analog-omformer. Alle disse handlingene utføres i svært høy hastighet.

For å illustrere dette konseptet, se på blokkdiagrammet nedenfor, som viser hvordan en digital signalprosessor brukes som en del av en MP3-lydspiller. Under opptaksfasen kommer et analogt lydsignal inn i systemet fra en mottaker eller annen kilde. Dette analoge signalet konverteres til et digitalt signal ved hjelp av en analog-til-digital-omformer og sendes til en digital signalprosessor. Den digitale signalprosessoren koder den til MP3-format og lagrer filen i minnet. Under avspillingsfasen hentes filen fra minnet, dekodes av en digital signalprosessor og konverteres av en digital-til-analog-omformer tilbake til et analogt signal som kan spilles av i høyttalersystemet. I et mer komplekst eksempel kan den digitale signalprosessoren utføre tilleggsfunksjoner som volumkontroll, frekvenskompensasjon og å tilby et brukergrensesnitt.

Informasjonen som genereres av en digital signalprosessor kan brukes av en datamaskin, for eksempel til å kontrollere sikkerhetssystemer, telefoner, hjemmekinosystemer eller videokomprimering. Signaler kan komprimeres for raskere og mer effektiv overføring fra ett sted til et annet (for eksempel i telekonferansesystemer for overføring av tale og video over telefonlinjer). Signaler kan også bli gjenstand for ytterligere behandling for å forbedre kvaliteten eller gi informasjon som i utgangspunktet ikke er tilgjengelig for mennesker (for eksempel i ekko-kanselleringsoppgaver i mobiltelefoner eller bildeforbedring på datamaskiner). Fysiske signaler kan behandles i analog form, men digital behandling gir forbedret kvalitet og hastighet.

Fordi DSP er programmerbar, kan den brukes i en rekke applikasjoner. Når du oppretter et prosjekt, kan du skrive din egen programvare eller bruke programvare levert av Analog Devices eller tredjeparter.

For mer informasjon om fordelene ved å bruke DSP-er i virkelige signalbehandlinger, kan du lese den første delen av artikkelen Digital Signal Processing 101 - An Introduction to DSP System Design, med tittelen "Hvorfor en DSP?"

Hva er inne i en digital signalprosessor (DSP)?

Den digitale signalprosessoren inkluderer følgende nøkkelkomponenter:

Programminne: Inneholder programmer som den digitale signalprosessoren bruker til å behandle data
Dataminne: Inneholder informasjon som må behandles
Datamaskinkjerne: Utfører matematisk behandling ved å få tilgang til programmet i programminnet og dataene i dataminnet
I/O-delsystem: Gir en rekke funksjoner for å kommunisere med omverdenen

For å lære mer om Analog Devices-prosessorer og presisjonsanaloge mikrokontrollere, oppfordrer vi deg til å se gjennom følgende ressurser:

Digital signalbehandling er et komplekst emne, og det kan overvelde selv de mest erfarne DSP-profesjonelle. Vi har bare gitt en kort oversikt her, men Analog Devices tilbyr også tilleggsressurser som gir mer detaljert informasjon om digital signalbehandling:

- gjennomgang av teknologier og praktiske anvendelsesspørsmål

Serie med artikler i magasinet Analog Dialogue: (på engelsk)

Del 1: Hvorfor trenger du en digital signalprosessor? DSP-arkitekturer og fordeler med digital signalbehandling fremfor tradisjonelle analoge kretser
Del 2: Lær mer om digitale filtre
Del 3: Implementering av algoritmer på en maskinvareplattform
Del 4: Programmeringshensyn for sanntids I/O-støtte

: Ofte brukte ord og deres betydning

Praktiske DSP-laboratorier er en rask og effektiv måte å bli kjent med bruken av analoge enheters DSP-er. De vil gjøre deg i stand til å få trygge, praktiske ferdigheter i å jobbe med analoge enheters digitale signalprosessorer gjennom et kurs med forelesninger og praktiske øvelser. Tidsplanen og registreringsinformasjonen finner du på siden Opplæring og utvikling.

Beijing krasjer Wall Street

Amerikanske nøkkelindekser markerte de første dagene av det nye året med et rekordfall milliardæren George Soros har allerede advart om at verden står overfor en gjentakelse av 2008-krisen.

Den første russiske forbrukerprosessoren Baikal-T1, priset til $60, lanseres i masseproduksjon

MTS og Ericsson skal i fellesskap utvikle og implementere 5G i Russland

Sergey Chemezov: Rostec er allerede en av de ti største ingeniørbedriftene i verden

Rostec «gjerder seg selv» og griper inn på laurbærene til Samsung og General Electric

Denne artikkelen åpner en serie publikasjoner dedikert til TMS320C6678 multi-core digitale signalprosessorer. Artikkelen gir en generell idé om prosessorarkitekturen. Artikkelen gjenspeiler forelesninger og praktisk materiale som tilbys studenter som en del av avanserte opplæringskurs under programmet "Multi-core digitale signalprosessorer C66x fra Texas Instruments", utført ved Ryazan State Radio Engineering University.

TMS320C66xx digitale signalprosessorer er basert på KeyStone-arkitekturen og er høyytelses multi-core signalprosessorer som fungerer med både fast og flytende punkt. KeyStone-arkitekturen er et prinsipp for produksjon av flerkjernesystemer på en brikke, utviklet av Texas Instruments, som gjør det mulig å organisere effektiv felles drift av et stort antall DSP- og RISC-kjerner, akseleratorer og perifere enheter, og sikrer tilstrekkelig gjennomstrømning av interne og eksterne dataoverføringskanaler, basert på maskinvarekomponenter: Multicore Navigator (datautvekslingskontroller over interne grensesnitt), TeraNet (intern dataoverføringsbuss), Multicore Shared Memory Controller (delt minnetilgangskontroller) og HyperLink (grensesnitt med eksterne enheter på kl. -brikkehastighet).

Arkitekturen til TMS320C6678-prosessoren, den høyeste ytelsesprosessoren i TMS320C66xx-familien, er avbildet i figur 1. Arkitekturen kan deles inn i følgende hovedkomponenter:

et sett med driftskjerner (CorePack);
delsystem for arbeid med delt internt og eksternt minne (Memory Subsystem);
periferiutstyr;
nettverk koprosessor;
intern videresendingskontroller (Multicore Navigator);
service maskinvaremoduler og intern TeraNet-buss.

Bilde 1. Generell arkitektur for TMS320C6678-prosessoren

TMS320C6678-prosessoren opererer med en klokkefrekvens på 1,25 GHz. Funksjonen til prosessoren er basert på et sett med C66x CorePack-operativkjerner, hvor antall og sammensetning avhenger av den spesifikke prosessormodellen. TMS320C6678 DSP inkluderer 8 DSP-type kjerner. Kjernen er et grunnleggende dataelement og inkluderer beregningsenheter, sett med registre, en programmaskin, program og dataminne. Minnet som er inkludert i kjernen kalles lokalt.

I tillegg til lokalt minne er det minne felles for alle kjerner – det delte minnet til en flerkjerneprosessor (Multicore Shared Memory – MSM). Delt minne er tilgjengelig gjennom Memory Subsystem, som også inkluderer et EMIF eksternt minnegrensesnitt for kommunikasjon mellom prosessoren og eksterne minnebrikker.

Nettverkskoprosessoren øker effektiviteten til prosessoren som en del av ulike typer telekommunikasjonsenheter, og implementerer databehandlingsoppgaver som er typiske for dette området i maskinvare. Koprosessoren er basert på Packet Accelerator og Security Accelerator. Prosessorspesifikasjonen viser et sett med protokoller og standarder som støttes av disse akseleratorene.

Periferiutstyr inkluderer:

Serial RapidIO (SRIO) versjon 2.1 – gir dataoverføringshastigheter på opptil 5 GBaud per linje med antall linjer (kanaler) – opptil 4;
PCI Express (PCIe) Gen2-versjon – gir dataoverføringshastigheter på opptil 5 GBaud per linje med antall linjer (kanaler) – opptil 2;
Hyperkobling– internt bussgrensesnitt, som lar deg bytte prosessorer bygget på KeyStone-arkitekturen direkte med hverandre og utveksle med on-chip-hastighet; dataoverføringshastighet – opptil 50 Gbaud;
Gigabit Ethernet (GbE) gir overføringshastigheter: 10/100/1000 Mbps og støttes av en maskinvarene(nettverkskoprosessor);
EMIF DDR3– eksternt minnegrensesnitt av DDR3-type; har en 64-bits bussbredde, og gir adresserbar minneplass på opptil 8 GB;
EMIF– generell eksternt minnegrensesnitt; har en 16-bits bussbredde og kan brukes til å koble til 256MB NAND Flash eller 16MB NOR Flash;
TSIP (Telecom Serial Ports)– seriell telekommunikasjonsport; gir overføringshastigheter på opptil 8 Mbit/s per linje med antall linjer opptil 8;
UART– universell asynkron seriell port;
I2C– intern kommunikasjonsbuss;
GPIO– generell inngang/utgang – 16 pinner;
SPI– universelt serielt grensesnitt;
Tidtakere– brukes til å generere periodiske hendelser.

Servicemaskinvaremoduler inkluderer:

Debug and Trace-modul– lar feilsøkingsverktøy få tilgang til de interne ressursene til en kjørende prosessor;
boot ROM – lagrer oppstartsprogrammet;
maskinvare semafor– tjener til maskinvarestøtte for organisering av delt tilgang til parallelle prosesser til delte prosessorressurser;
strømstyringsmodul– implementerer dynamisk kontroll av strømmodusene til prosessorkomponenter for å minimere energiforbruket når prosessoren ikke kjører på full kapasitet;
PLL krets– genererer interne prosessorklokkefrekvenser fra et eksternt referanseklokkesignal;
Kontroller for direkte minnetilgang (EDMA).– styrer prosessen med dataoverføring, losser driftskjernene til DSP og er et alternativ til Multicore Navigator.

Den interne videresendingskontrolleren (Multicore Navigator) er en kraftig og effektiv maskinvaremodul som er ansvarlig for arbitrering av dataoverføringer mellom ulike prosessorkomponenter. Flerkjernesystemer på en brikke TMS320C66xx er svært komplekse enheter, og for å organisere utveksling av informasjon mellom alle komponentene i en slik enhet, kreves det en spesiell maskinvareenhet. Multicore Navigator lar kjerner, periferiutstyr og vertsenheter ikke ta over kontrollfunksjonene for datautveksling. Når en prosessorkomponent trenger å sende en rekke data til en annen komponent, forteller den ganske enkelt kontrolleren hva den skal sende og hvor. Alle funksjoner for selve overføringen og synkronisering av avsender og mottaker overtas av Multicore Navigator.

Grunnlaget for funksjonen til flerkjerneprosessoren TMS320C66xx når det gjelder høyhastighets datautveksling mellom alle tallrike prosessorkomponenter, så vel som eksterne moduler, er den interne TeraNet-bussen.

Den neste artikkelen vil diskutere i detalj arkitekturen til C66x-operativkjernen.

1. Fl/ SPRAB27B - august 2012;
2. TMS320C6678 Multicore Fast og Floating Point Digital Signal Processor Data Manual / SPRS691C – februar 2012.