La diferencia entre una empresa de AD y una empresa de TI

Muestreo A/D Inteligente e Identificación de Parámetros

Plantilla DSP

Manual de Instrucciones de SCP-9809

Beijing Century Super Extension Technology Development Co ., Ltd. Company

Febrero de 2002

Plantilla DSP de identificación de parámetros y muestreo A/D inteligente

Manual de instrucciones de SCP-9809

1. Descripción general

La plantilla DSP inteligente de identificación de parámetros y muestreo A/D SCT-9809 es una placa de control de pines de estilo europeo diseñada de acuerdo con la altura estándar del chasis 4U

, utilizando el Chip DSP TMS320C32 CPU principal, control de interrupciones centralizado, muestreo A/D, entrada y salida, comunicación RS232/RS485, comunicación síncrona, CANBUS multifunción en uno. Recolección y cálculo completo de cantidades analógicas de alta velocidad, control automático, comunicación de datos y otras tareas complejas de control industrial. Sus características destacables son: alta velocidad, multifunción e inteligencia. >Esta plantilla de control inteligente adopta el chip DSP de alto rendimiento de TMS320C32PCM60, DSP es un procesador de señal digital (procesador de señal digital), es una de las tecnologías más utilizadas en la actualidad. El llamado procesamiento de señal sirve para analizar la señal y transformarla. , síntesis, identificación y otros procesamientos para lograr el propósito de extraer eficazmente

información y facilitar su utilización. Su característica principal es la alta velocidad, y un multiplicador-acumulador está especialmente configurado en el DSP

<. p> La estructura realiza el trabajo paralelo de multiplicadores y acumuladores en hardware y puede completar una operación de multiplicación y suma de producto en un solo ciclo de instrucción. DSP también tiene muchas otras características, como operaciones internas, utilizando la estructura de canalización que se superpone en gran medida en el tiempo. mejora la velocidad de cálculo; conjunto de instrucciones DSP especiales, etc. Se utiliza ampliamente en voz, vídeo, comunicaciones, automóviles, robots, etc. En el campo del control automático industrial, no es realista utilizar computadoras para procesar señales de banda ancha como tales; como voz,

audio y vídeo en tiempo real, incluso con el reloj actual de 500 MHz

. También resulta difícil para las computadoras Pentium realizar procesamientos complejos en tiempo real. Usar DSP es la mejor solución.

II.Introducción al DSP

Actualmente Las principales empresas que producen DSP en el mundo incluyen TI, AD, AT&T, MOTOROLA, etc. Entre ellas, TI y AD tienen características más completas. serie de productos, mientras que TI

La participación de mercado de DSP de la compañía ha alcanzado el 40%.

Todos los productos DSP de TI llevan el nombre de la serie TMS320. TMS320C1x/2x/3x/C5x/C8x y otras series; ahora los principales productos de TI incluyen tres nuevas series DSP

, que son: TMS320C2000, TMS320C5000, TMS320C6000 en la serie anterior. >1

En la serie TI DSP, el punto flotante C3x sigue siendo el producto principal de TI (esta placa utiliza TI de punto flotante C32

La empresa aún está mejorando el rendimiento de esta serie). de modelos y fabricación de modelos económicos, como el chip C33 de 3,3 V recientemente lanzado que adopta un proceso de fabricación de 0,18 m, tiene 1 M de RAM y una velocidad de 120 Mflops. El código C33 es compatible con otros dispositivos C3X, por lo que los usuarios pueden proteger su entorno de software. También puede reducir el tiempo de desarrollo cuando cambian a nuevos dispositivos.

Aunque los chips DSP, las memorias semiconductoras y los microprocesadores son todos dispositivos semiconductores (SC), de hecho

los primeros son fundamentalmente diferentes. de los dos últimos, los chips DSP deben confiar en las capacidades de diseño de circuitos integrados más avanzadas y los procesos de fabricación más precisos, pero también deben hacer que los chips sean "capaces de" pensar ". , los llamados "vivir" y "pensar"

son la capacidad de compilar el mejor "programa" para completar una tarea específica, y el DSP opera de acuerdo con este DSP

p. >

La tecnología consta de dos partes

: En primer lugar, el algoritmo (aritmética) es el corazón; en segundo lugar, el dispositivo DSP en sí es el controlador.

La programación DSP es mucho más complicada que la programación de software. La situación actual es que los talentos del software informático son fáciles. encontrar, pero los talentos DSP son difíciles de encontrar. Los talentos DSP deben conocer "algoritmos" y "programación" (programación de computadoras y programación DSP. La Universidad Jiao Tong de Shanghai está comprometida con los talentos DSP En términos de capacitación, se ha explorado un conjunto de métodos). y junto con TI Company para capacitar talentos en aplicaciones de DSP para que la sociedad satisfaga las necesidades del desarrollo de la industria electrónica de mi país.

Con el fin de satisfacer las necesidades de FFT, vol. procesamiento de señales digitales como el producto, la mayoría de los DSP actuales tienen instrucciones de "direccionamiento circular" y "bits invertidos" y otras instrucciones en el sistema de instrucciones.

p>

Otras instrucciones especiales mejoran en gran medida el direccionamiento, velocidad de clasificación y cálculo al realizar estas operaciones El tiempo necesario para realizar una FFT compleja de 1024 puntos en un DSP de un solo chip se ha reducido al nivel de microsegundos.

La capacidad de transmisión de datos de alta velocidad es una de las más importantes. Las claves para que DSP realice procesamiento en tiempo real de alta velocidad. La mayoría de los DSP nuevos están equipados con un bus DMA separado y su controlador, que no afecta o básicamente no afecta la velocidad de procesamiento del DSP, para la transmisión de datos en paralelo, la velocidad de transmisión. puede alcanzar cientos de megabytes por segundo, lo que se ve afectado principalmente por las limitaciones de velocidad de la memoria fuera del chip.

Con la aplicación cada vez más extendida, DSP se ha convertido en una parte indispensable de muchos diseños avanzados. >

Como resultado, el conjunto de inversiones de los fabricantes de DSP es menor que el de la estructura del sistema DSP, un compilador más inteligente,

mejores herramientas de verificación de errores y más software de soporte

.

2

La mejora estructural más obvia radica en aumentar el "paralelismo", es decir, el número de operaciones que el DSP puede completar en un ciclo de instrucción. Un ejemplo destacado es el procesador de cinta lanzado por. Texas Instruments (T1) en 1997. Hay 8 unidades funcionales, que utilizan palabras de instrucción muy largas (VLIW, palabra de instrucción muy larga)

DSP TMS320C6x Este DSP de operación de punto fijo de 32 bits puede después de completar 8. operaciones,

su velocidad de computación alcanza los 2 mil millones de instrucciones por segundo (2000MIPS) si la memoria fuera del chip puede admitirla, su capacidad de transmisión de datos DMA puede alcanzar los 800 MBytes por segundo. Aunque los DSP actuales han alcanzado un alto nivel, en algunas ocasiones con altos requisitos de tiempo real, el procesamiento y las capacidades de un único DSP no pueden cumplir con los requisitos, por lo que se han convertido en sistemas multiprocesador. una de las formas importantes de mejorar el rendimiento de las aplicaciones. Muchos algoritmos, como el filtrado digital, FFT, operaciones matriciales, etc., incluyen secuencias integradas en forma de productos de suma o procesamiento ordenado de estructuras regulares como matrices. En muchos casos, el algoritmo se puede descomponer en varios niveles y utilizar en serie o en paralelo para acelerar la velocidad de procesamiento. Por lo tanto, la dirección de desarrollo del nuevo DSP es mejorar el rendimiento del DSP de un solo chip y al mismo tiempo prestar gran atención. al diseño estructural para facilitar la aplicación de multiprocesador, por ejemplo, el TMS320C40 de TI está equipado con seis puertos de comunicación de 8 bits, que se pueden utilizar para conexión en cascada o en paralelo. Cada puerto tiene capacidad DMA. -Aplicaciones de procesador

Diseñadas para uso práctico

El diseño del sistema DSP y el desarrollo de software es un tema importante y difícil, que a menudo requiere una escala considerable de simulación del sistema de depuración.

Incluyendo emuladores en línea, muchos cables, analizadores lógicos y otros equipos de prueba. En

sistemas multiprocesador, este problema es particularmente prominente para facilitar el diseño y la depuración del usuario. >

Se configura un módulo de simulación o una interfaz de depuración de simulación en el chip.

TI ha establecido un estándar JTAG (Joint Test Action Group) que cumple con el estándar IEEE1149 en sus chips de la serie TMS320.

No solo puede controlar y observar el funcionamiento de cada procesador en el sistema multiprocesador y probar cada chip, sino también utilizar esta interfaz para instalar la interfaz de cuasi prueba y el controlador correspondiente.

Ingrese el programa. Inserte una placa de depuración en la PC, conecte la interfaz JTAG y luego podrá ejecutarse en la PC

Se utiliza un software para controlarla. Se muestran varias ventanas en la PC, cada ventana observe una de. múltiples procesadores, lo que simplifica enormemente la complejidad del desarrollo de sistemas multiprocesador. En el TMS320, funciona simultáneamente con el puerto de prueba JTAG. También hay un módulo de análisis, que admite la configuración de puntos de interrupción y el acceso a la memoria del programa, almacenamiento de datos, DMA. , ejecución y seguimiento del programa en un solo paso, así como recuento de ramas del programa e interrupciones externas

etc.

3

La velocidad de procesamiento de DSP. es cada vez más alto, y sus funciones son cada vez más fuertes, pero el precio pagado es también el consumo de energía.

Es cada vez mayor, y a medida que aumenta la frecuencia del reloj, el consumo de energía aumenta rápidamente. Aunque los fabricantes casi sin excepción

han adoptado la tecnología CMOS y otros medios técnicos para reducir el consumo de energía, el consumo de energía de algunos DSP de un solo chip ha alcanzado más de 10 w.

Con el. El uso extensivo de DSP, especialmente en dispositivos portátiles que funcionan con baterías.

Por ejemplo, computadoras portátiles, equipos de comunicación móviles e instrumentos de prueba portátiles, etc., requieren urgentemente que DSP reduzca el voltaje de funcionamiento y reduzca el consumo de energía mientras mantener

y mejorar el rendimiento laboral Con este fin, varios fabricantes de DSP estamos desarrollando y lanzando activamente chips de bajo voltaje. En términos de reducir el consumo de energía, algunos chips están configurados en estado INACTIVO o ESPERA. esperando que llegue la interrupción, todos los circuitos en el chip, excepto los relojes y periféricos, dejan de funcionar;

Algunos tipos de películas establecen el estado STOP, que es un paso más que el estado WAIT, e incluso el reloj interno deja de funcionar.

Pero el estado de la pila y los periféricos se conserva. En resumen, el bajo voltaje de funcionamiento y el bajo consumo de energía se han convertido en uno de los indicadores técnicos importantes para la caracterización del rendimiento del DSP. >Con el desarrollo de circuitos integrados para aplicaciones específicas ( El uso generalizado de ASIC (circuito integrado de aplicaciones específicas) requiere la integración de funciones DSP en ASIC. Por ejemplo, en unidades de disco/disco óptico, moduladores y demoduladores (módem), comunicaciones móviles equipos y asistente digital personal (PDA, Personal Digital Assistant)

Este requisito es bastante destacado para poder adaptarse a este desarrollo y desarrollar más profundamente los DSP

En el mercado existen varios DSP. Los fabricantes han propuesto sucesivamente el concepto de núcleo DSP y han lanzado los productos correspondientes.

En términos generales, el núcleo DSP es la parte de la CPU del dispositivo DSP general equipado con memoria (incluyendo caché, RAM, ROM, flash, etc.). EPROM, etc. y software de usuario solidificado)

seleccionados según las necesidades del cliente

y periféricos (incluidos puerto serie, puerto paralelo, interfaz de host, DMA, temporizador, etc.), constituyen ASIC.DSP del usuario

La introducción del concepto central y el desarrollo de la tecnología permiten a los usuarios poner sus propios diseños a través del profesionalismo de los fabricantes de DSP

La tecnología se puede implementar para mejorar el nivel de ASIC y acortar en gran medida el tiempo de comercialización de los productos. Una aplicación típica del núcleo DSP

es desarrollada por U.S. Robots utilizando la tecnología de núcleo DSP X2 de TI,

fue el primero. para llevar con éxito el módem de 56 kbps al mercado Además de los núcleos DSP de la serie TMS320 de TI, la serie DSP66xx de Motorola y la serie ADSP21000 de AD, etc., son todos núcleos DSP que se han aplicado con éxito.

Si bien la estructura y el rendimiento del hardware DSP mejoran constantemente, su entorno de desarrollo y el software de soporte también se han mejorado

>

Desarrollo rápido y mejora continua

4

.

Los DSP producidos por cada empresa tienen sus propios sistemas de instrucción en lenguaje ensamblador.

El uso del lenguaje ensamblador para compilar el software de la aplicación DSP es una tarea tediosa y difícil. Con la aceleración de la velocidad de procesamiento del DSP y la mejora de las funciones, su espacio de direccionamiento se vuelve cada vez más complejo. El tamaño del programa objetivo es cada vez mayor, el uso de lenguajes de alto nivel para programar DSP se convierte en una tarea necesaria y urgente. Las empresas están lanzando gradualmente lenguajes de alto nivel adecuados para DSP.

p. >

Compiladores, principalmente compiladores de lenguaje C, pero también Ada, Pascal y otros compiladores. Pueden compilar programas escritos en lenguajes de alto nivel

en los programas fuente de ensamblaje DSP correspondientes. El programa se puede modificar y optimizar aquí, especialmente las partes con requisitos exigentes de procesamiento en tiempo real, y luego ensamblarse y conectarse para convertirse en el código de destino DSP.

En términos de entornos de depuración y desarrollo de software de aplicación. Además del uso tradicional de

Debug en emuladores de hardware o software para la depuración, varios fabricantes han lanzado sucesivamente algunos sistemas operativos específicos de DSP (como

Code Composer/Code Composer Studio de TI).

Estos sistemas operativos se ejecutan en IBM-PC u otros hosts para proporcionar desarrollo de software de aplicaciones DSP

Buen entorno de desarrollo integrado: depuración de programas escritos en lenguaje C y otros lenguajes de alto nivel. y usar compiladores como el lenguaje C

para que DSP los compile en los programas fuente de ensamblaje DSP correspondientes, realizar modificaciones, depuraciones e inspecciones adicionales,

finalmente ensamblados y conectados al código objeto ejecutable de DSP. El ámbito de aplicación de estos sistemas operativos se está ampliando.

Los fabricantes de DSP y algunos otros. Una empresa de software ha preparado una serie de bibliotecas de funciones y kits de herramientas de software aplicables para el desarrollo de software de aplicación DSP, como sub. -herramientas para filtros digitales y varios algoritmos de procesamiento de señales digitales.

Programas y varios programas de interfaz, etc. Estas subrutinas optimizadas brindan a los usuarios una gran comodidad

Con el desarrollo de aplicaciones. tecnología de circuito integrado específico (ASIC) y la rápida expansión del alcance de la aplicación DSP, algunas empresas EDA también han incluido el desarrollo de hardware y software DSP en el alcance de trabajo de las estaciones de trabajo EDA y sucesivamente. >

lanzó algunos paquetes de software a gran escala para que los usuarios diseñen lo que necesitan y el software DSP proporciona un mejor

entorno.