Bevezető előadás Mikrórendszerek összahasonlítása.dsp bevezető

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Bevezető előadás Mikrórendszerek összahasonlítása.dsp bevezető"

Fruzsina Bogdánné
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 Bevezető előadás Mikrórendszerek összahasonlítása.dsp bevezető A DSP (Digital Signal Processor) mikrórendszer a világon a legelterjedtebb beágyazott rendszerben használt processzor. A DSP tulajdonságok bemutatása előtt nézzük át a mikróprocesszoros rendszerek tulajdonságait és fejlődését. Néhány bevezető fogalom ismertetése: Mikróprocesszor(µP) Mikrószámítógép Mikrókontroller(µC) Digitális jelfeldolgozó processzor (DSP) Digitális jelfeldolgozó kontroller (DSC) A mikróprocesszor mikrószámító eszköz központi egysége, fontosabb tulajdonságok: Két architektúra létezik Von Neumann Harvard Von Neumann architektúra: Közös memória a kód és az adat tárolására Közös kód és adat sin Példa Intel 80x86 Harvard architektúra: Külön adat és kód - memória Két különböző adat és kód sin A mikróprocesszor egymagában nem tud működni, szüksége van külső egységekre (például memória) A mikróprocesszor egyszerű szekvenciális végrehajtásra épül, kiolvassa a kódmemóriából az utasítást, kiolvassa az operandusokat az adatmemóriából, elvégzi a műveletet, és az eredményt visszaírja az adatmemóriába. A következő ábrán a mikróprocesszor alapegységeit látjuk: A sínrendszer kezelő egység a fő feladata a külső memória megcímzése egy egyirányú címbusz, egy kétirányú adatbusz és egy kétirányú állapott sinen keresztül. Az utasítást az utasításlistába fűzi, tehát előkészíti a következő utasítást. Az utasítás dekodoló egység kiolvassa az utasításlistából az utasítást, dekódolja, majd beteszi a következő listába. A központi végrehajtó egység elvégzi a műveletet, beolvassa a sínkezelő egységen keresztül az operandusokat.

Néhány bevezető fogalom ismertetése: Mikróprocesszor(µP) Mikrószámítógép Mikrókontroller(µC) Digitális jelfeldolgozó processzor (DSP) Digitális jelfeldolgozó kontroller (DSC) A mikróprocesszor

2 A művelet végrehajtása utána a címgeneráló egység utasítást kap a következő utasítás címének kiszámítására. A fent bemutatott egyszerűsített működés az alapelvek felelevenítését szolgálja, mélyebben majd a DSP-t tárgyaljuk. Mikrószámítógép a mikróprocesszor, a memóriák és a perifériák együttese

A fent bemutatott egyszerűsített működés az alapelvek felelevenítését

3 Amint az ábrán látható a mikrószámítógép az adatmemóriából, a kódmemóriából, időzítő-számláló, digitális bemenetek, analóg ki-bemenetekből áll. Tipikus számítógép perifériák: Digitális ki-bemenetek Analóg ki-bemenetek Időzítő-számláló PWM kimenet Capture bemenete Kommunikációs egységek: SPI interfész SCI UART interfész CAN interfész IIC LAN, WAN USB Stb Grafikus kártyák Stb A mikrókontroller egy mikrószámítógép egy chip-en. Rendelkezik perifériákkal, belső és külső memóriával, önállóan tud működni. Mivel a mikrókontroller egy megcékzott feladattipusra vagy osztályra van kifejlesztve nagyon sok fajtája létezik (emlékezzetek a PIC családra a legegyszerűbb 12C508 tól a 18F254-ig). Tulajdonságok: 4, 8, 16, 32, 64 bites mikrókontrollerek léteznek(mit jelent a szám?) mindkét processzor architektúra megtalálható több mint 200 fajta különböző mikrókontroller család létezik egy modern autóban közel 80 mikrókontroller található A mai mikróvezérlők már sok tekintetben meghaladták az első generációs DSPket, vannak olyan mikróvezérlők amik 100Mhz feletti órajellel működnek. A nagy előnyük a perifériák, de nem rendelkeznek néhány elemi tulajdonsággal, amit a DSP rendszer megkíván. Ezt próbálta pótolni a Microchip a dspic családdal.

WAN USB Stb Grafikus kártyák Stb A mikrókontroller egy mikrószámítógép egy chip-en. Rendelkezik perifériákkal, belső és külső memóriával, önállóan tud működni.

4 A digitális jelfeldolgozó processzor DSP a mikróprocesszórhoz hasonlítható, tehát egy mikrószámítógép központi egysége, de kibővítve néhány funkcióval, ami a párhúzamos processzálást, gyors műveletvégrehajtást biztosít: Hardware szorzó Több sínrendszer a párhúzamos adatmozgatás miatt Hardware shifter 2 n el való szorzás és osztás elvégzése MAC Multilpy And Accumulate Tipikus DSP műveletek Amint látjuk minden DSP művelet szorzást és összeadást tartalmaz, ezt oldja meg a MAC egy órajel ciklus alatt. Hardware szorzás és mikrókód szorzás:

adatmozgatás miatt Hardware shifter 2 n el való szorzás és osztás elvégzése MAC Multilpy And Accumulate Tipikus DSP műveletek Amint

5 Tehát a hardware szorzó egy ciklus alatt elvégzi a szorzást, míg egy mikróprocesszor annyi ciklus alatt amekkora az operandus plusz egy ciklus az összeadás. A digitális jelfeldolgozó kontroller egy DSP és perifériák egy chipen. Ezeket főleg folyamatirányítási feladatokra fejlesztették ki, ilyen a Texas C2000-es családja valamint a dspic. Miért használunk DSP-t és nem egy nagy kapacitású mikróprocesszort: Mert a fogyasztása sokkal alacsonyabb Mert a méretei sokkal kisebbek Mert olcsóbb Mert feldolgozhatunk nagyobb frekvenciájú jeleket Mikor használunk mikróprocesszort: Amikor memóriaigényes feladatot oldunk meg Fejlett operációsrendszert akarunk használni Nem elhanyagolható a valósidős jelfeldolgozás sem, mit értünk valósidős jelfeldolgozás alatt? A valósidős kifejezés a feladattól függ, például egy 100 elemes FIR szűrő végrehajtása akkor valósidős, ha két mintavétel között a DSP elvégzi a következő műveletet: Másképpen: Valós Idős Feldolgozás ha a várási idő pozitív.

Miért használunk DSP-t és nem egy nagy kapacitású mikróprocesszort: Mert a fogyasztása sokkal alacsonyabb Mert a méretei sokkal kisebbek Mert olcsóbb Mert feldolgozhatunk nagyobb frekvenciájú jeleket

6 Texas Instruments DSP családok: A Texas Instruments a vezető DSP gyártó a világon, ez a következő piaci részesedést mutató grafikonon is láthatjuk:

7 Microchip DSC család:

Hasonló dokumentumok

DSP architektúrák dspic30f család

DSP architektúrák dspic30f család A Microchip 2004 nyarán piacra dobta a dspic30f családot, egy 16 bites fixpontos DSC. Mivel a mikróvezérlők tantárgy keretén belül a PIC családdal már megismerkedtetek,