DSP Digital Signal Processors

Presentación del tema: "DSP Digital Signal Processors"— Transcripción de la presentación:

1 DSP Digital Signal Processors
Entorno de desarrollo con Sharc Introducción a los DSP

2 2. GAIA: Ahots Parametrizazioa
Indice Introducción a los DSP Arquitectura ADSP-2106x Sharc Entorno de desarrollo Talk-throu, FIR y Squelch "Hizkuntzaren azterketa eta prozesamendua" doktorego programa 04-05

3 2. GAIA: Ahots Parametrizazioa
Introducción a los DSP DSP=P especializado para señal en tiempo real Convolución, Fourier, Correlación:  xi  yj Multiplicar y ACumular. Operación MAC 2 memorias, 2 buses de datos Trabajando con señales es una operación muy frecuente la operación MAC. Para facilitarla se separa la memoria en dos bloques, a los que se accedo por dos buses de datos. En uno de ellos también está el programa. El esquema de la figura es del 21xx de Analog, con datos de 16 bit e instrucciones de 24. "Hizkuntzaren azterketa eta prozesamendua" doktorego programa 04-05

4 2. GAIA: Ahots Parametrizazioa
Introducción a los DSP Control de Saturación Overflow “analógico” vs. complemento a 2 Pipelining Leer instrucción, operandos, operar, escribir Si el resultado de una operación es mayor que el rango disponible el efecto puede ser más desastroso que la “simple” saturación típica de los equipos analógicos. Si son enteros en complemento a 2 salir de rango conlleva aparecer por el lado opuesto. Para paliar esto suele haber una instrucción que devuelve el valor al límite del rango, en el caso de que el flag correspondiente indique que ha habido overflow en la última operación. "Hizkuntzaren azterketa eta prozesamendua" doktorego programa 04-05

5 2. GAIA: Ahots Parametrizazioa
Introducción a los DSP Datos y programa separados Arquitectura Harvard Buffer circular Gestión automática Inversión de bits de direcciones para FFT x0 x1 x2 x3 … xN-2 xN-1 El buffer circular es la forma eficiente de manejar señales en operaciones como la convolución, por ejemplo para guardar la respuesta impulsional, h. Se recorre todo el buffer para calcular una muestra de salida, y para la siguiente muestra basta un incremento para empezar de nuevo. O más notoriamente ventajoso, para guardar la señal de entrada al sistema, x: cada muestra nueva la guardamos en la posición de la más vieja (que ya no vamos a usar). En lugar de desplazar todas las muestras, basta con avanzar el puntero a la primera muestra. "Hizkuntzaren azterketa eta prozesamendua" doktorego programa 04-05

6 Historia NEC µPD7720 and AT&T DSP1. año 1980
Texas Instruments TMS32010, … 1983 Los más extendidos Motorola 56000 Analog Devices 2101, … Fácil programar Improv Systems Jazz DSP. 1999 configurable VLIW Ceva GNU Free Documentation License

7 Evolución DSPs de Analog Devices

8 Evolución DSPs de Analog Devices

9 Amplia gama ADSP-21xx SHARC TigerSHARC Blackfin
Amplia y variada familia compatible entre sí SHARC Super Harvard Coma flotante TigerSHARC Más potente Blackfin Ajustados consumo y prestaciones para dispositivos móviles

10 Evolución 21xx

11 Evolución 21xxx Sharc

12 Arquitectura ADSP-2106x Sharc
2. GAIA: Ahots Parametrizazioa Arquitectura ADSP-2106x Sharc El esquema de la figura es más complejo que el del 21xx de la pagina 3. Tiene datos de 32 bit e instrucciones de 48 "Hizkuntzaren azterketa eta prozesamendua" doktorego programa 04-05

13 Arquitectura Sharc. Cómputo
Unidades independientes MAC, ALU, Shifter En un ciclo se puede: Leer 4 operandos Escribir 2 resultados

14 Arquitectura Sharc. Cómputo
Formatos numéricos Coma fija 32 bits Coma flotante 32 ó 40 bits Para coma fija Acumulador extendido de 80 bits Para evitar overflow y underflow 0’40’2 = 0’08 0’0 + 0’3 0’5 = 0’15  0’1 = 0’23  0’2  0’1

15 Arquitectura Sharc. DAG, Generador de Direcciones
Bit reversing para la FFT

16 Arquitectura Sharc. DAG, Generador de Direcciones
Pre/post modify + flexible que 21xx Bufferes circulares en cualquier posición

17 Arquitectura Sharc. Secuenciador de Programa
Cache de instrucciones 3 buses efectivos: x, y, instrucciones Predice saltos Pipeline: fetch, decode, execute

18 Arquitectura Sharc. Secuenciador de Programa
Instrucciones de 48 bits. Ortogonal Casi decodificadas Bucle sin consumir ciclos Interrupciones sin consumir ciclos Juegos secundarios de registros generales PC stack, Loop stack Cada muestra una interrupción

19 Arquitectura Sharc. Memoria
32 bits de direcciones Interna, otros procesadores, externa Memoria interna total: 21061 – 1 Mbit 21060 – 4 Mbit 21062 – 2 Mbit Dividida en 2 bancos configurables DM (32 bit) + PM (48 bit) EZ-KIT Sharc: Banco 0 = 8 kW PM + 4 kW DM(Y) Banco 1 = 16 kW DM(X) 8kWp  48bit/Wp + (4 +16)kWd  32bit/Wd = = 1024 kbit

20 SHARC EZ-KIT LITE Document Library
Getting Started with the SHARC EZ-KIT LITE SHARC EZ-KIT LITE Reference Manual ADSP Family Development Software Tools Release Note ADSP Family Assembler Tools ADSP Family C Tools Manual ADSP Family C Runtime Library Manual ADSP-2106x SHARC User’s Manual ADSP-2106x Family Data Sheets Digital Signal Applications Using the ADSP Family, Vol.1 SHARC Third Party Information

21 Tarjeta de desarrollo SHARC EZ-KIT LITE
ADSP 21061 Codec AD/DA Audio In/Out LEDs, 5 Botones, 3

22 Software de desarrollo. Analog
Programa EZ-KIT LITE Host, para: Cargar, ejecutar programas Ver memoria Probar demos Visual DSP++ Entorno integrado Línea de comandos Compilar, cargar, depurar. VisualAudio, VisualFone,… Bloques, librerías,…

23 Software de desarrollo. TDSII, ezplot
Editar programa en C (pág. 2.1) ezkit.h facilita acceso al hardware (pág. 2.3) Abrir sesión DOS, icono EZKit Sharc 21k Tds Compilar: Make programa Cargar: Load programa Monitorizar con ezplot Conectar y medir in/out estéro hmake y hload permiten usar consola PC

24 Monitorizar con Ezplot
Permite ver la memoria del DSP Númerica y gráficamente Valores y vectores En tiempo y en frecuencia Se configura en ezplot.cfg Ayuda de opciones en ezplot.txt (pág. 2.7)

25 Talk-throu Inicializar En cada interrupción de muestra: En main:
Left input (Procesado nulo)  Left output En main: Espera Procesado de muestra, codec_inout Procesado de trama, main xi[n] n xo[0] xo[1] xo[2] xo[3] xo[4] xo[5] 1 2 3 4 5

26 Filtro FIR En prelab calcular: Escribir programa En laboratorio
=/4 r  En prelab calcular: Coeficientes y Respuesta frecuencial Escribir programa Función de librería, Buffer, … En laboratorio Implementar FIR Comprobar respuesta f   fs/2 |H()| x0 x1 x2 x3 … xN-2 xN-1

27 Preguntas ?