Зміст

Вступ

1. Загальні відомості про цифрову обробку сигналів

2. Специфіка задач цифрової обробки сигналів

3. Сигнальні процесори компанії ANALOG DEVICES

3.1 Структурна схема ADSP21xx та призначення функціональних блоків

3.2 Функціонування хост-порта ADSP-2181

3.3 Функціонування циклічних буферів

Література

Вступ

Тема реферату «Сигнальні мікропроцесори» з дисципліни «Мультимікропроцесорні системи».

Мультимікропроцесорні системи (ММПС) - це системи, що мають два й більше компонент, які можуть одночасно виконувати команди. Підпорядкованими процесорами можуть бути спецпроцесори, розраховані на виконання певного типу завдання або процесори широкого застосування. Спецпроцесори - співпроцесори, процесори вводу-виводу.

У міру зменшення відносини вартість/продуктивність стає більше економічним застосовувати кілька мікропроцесорів (далі ─ МП), замість одного складного.

Мета роботи – загальне ознайомлення з сигнальними мікропроцесорами.

1. Загальні відомості про цифрову обробку сигналів

Цифрова обробка сигналів - це арифметична обробка в реальному масштабі часу послідовності значень амплітуди сигналу, визначаємих через рівні проміжки часу.

Прикладами цифрової обробки є:

- фільтрація сигналу;

- згортка двох сигналів;

- обчислення значень кореляційної функції двох сигналів;

- посилення, обмеження або трансформація сигналу;

- пряме/зворотне перетворення Фур'є перетворення.

Аналогова обробка сигналу (мал.1) є більше дешевим способом досягнення бажаного результату. Використовуваний у фільтрі операційний підсилювач розширює динамічний діапазон оброблюваних сигналів. Форма амплітудно-частотної характеристики (АЧХ) фільтра визначається значеннями величин Rf, Cf. Для аналогового фільтра складно забезпечити високе значення добротності, характеристики фільтра сильно залежать від температурного режиму. Компоненти фільтра вносять додатковий шум у результуючий сигнал. Аналогові фільтри важко перебудовувати в широкому діапазоні частот.

Малюнок 1 Аналогова обробка сигналу

Однак, коли потрібна висока точність обробки, мініатюрність пристрою, стабільність його характеристик у різних температурних умовах функціонування, цифрова обробка (мал.2) виявляється єдино прийнятним рішенням.

Малюнок 2 Цифрова обробка сигналу

Фільтри низької частоти виконують попереднє й наступне видалення із частотного спектра додаткових гармонік сигналу. АЦП і ЦАП призначені для перетворення аналогового сигналу в цифровий і навпаки. АЧХ Ких-фильтра визначається значеннями коефіцієнтів фільтра h(к). Змінюючи кількість коефіцієнтів (довжину фільтра) і їхнього значення, можна одержати фільтр із будь-який необхідної АЧХ. Внесений шум (шуми квантування) залежить від частоти й розрядності АЦП і ЦАП, а також точності обчислень.

Для ефективної реалізації алгоритмів цифрової фільтрації необхідна апаратна підтримка базових операцій : множення з накопиченням (МАС), модульної адресної арифметики, нормування результатів арифметичної операції.

Існує велика розмаїтість реалізацій дискретного перетворення Фур'є. У ряді алгоритмів використаються прийоми, що дозволяють зменшити обсяг необхідних обчислень. Ці алгоритми відомі під загальною назвою «швидке перетворення Фур'є»

2. Специфіка задач цифрової обробки сигналів

Для цифрової обробки сигналів використаються так названі сигнальні процесори. До їхніх особливостей відноситься малоразрядна (40 розрядів і менш) обробка операндів у форматі із плаваючою крапкою, переважне використання чисел у фіксованому форматі (розрядність 32 і менш), а також орієнтація на нескладну обробку більших масивів даних.

Особливість завдань цифрової обробки - потоковий характер обробки більших обсягів даних у реальному масштабі часу.

Сигнальні процесори мають високий ступінь спеціалізації. У них широко використаються методи скорочення тривалості командного циклу, характерні й для універсальних RISC-процесорів, такі як конвеєризація на рівні окремих мікроінструкцій і інструкцій, наявність тіньових регістрів для збереження стану обчислень при перемиканні процесів (контексту), поділ шин команд і даних (Гарвардська архітектура).

Характерним є наявність апаратного множника, що дозволяє виконувати операції множення двох чисел за один командний цикл. Іншою особливістю сигнальних процесорів є включення в систему команд таких операцій, як множення з накопиченням (МАС) = З: =А*В +С с зазначеним у команді числом виконань у циклі й із правилом зміни індексів використовуваних елементів масивів А и В. У сигнальних процесорах реалізується апаратна підтримка програмних циклів, кільцевих буферів. Один або трохи операндів витягаються з пам'яті в циклі виконання команди.

Сигнальні процесори різних компаній-виробників утворять два класи: більше дешеві мікропроцесори обробки даних у форматі з фіксованою крапкою й більше дорогі, апаратно підтримуючі операції у форматі із плаваючою крапкою.

Використання в сигнальній обробці формату із плаваючою крапкою обумовлено декількома причинами. Для багатьох завдань, пов'язаних з виконанням інтегральних і диференціальних перетворень, особливу значимість має точність обчислень, забезпечити яку дозволяє експонентний формат подання даних. Алгоритми компресії, декомпресії, адаптивній фільтрації в цифровій обробці сигналів пов'язані з визначенням логарифмічних залежностей і досить чутливі до точності подання даних у широкому динамічному діапазоні.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--