1-1

Vodenje tehnolokih procesov dodatni zapiski

Povzeto po gradivu C2000 Teaching materials, SSQC011, Texas Instruments, European Customer Training Center, University of Applied Sciences Zwickau (FH), priredila

VanjaVanja AmbroAmbroii, Mitja Nemec (vaje), Mitja Nemec (vaje)Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko,

Traka 25, 1000 Ljubljana, SLOVENIJA

e-mail: vanjaa@fe.uni-lj.si

1-2

Kaj je digitalni signalni (mikro)krmilnik ( Digital Signal Controller)?

1. Mikroprocesor (P): Centralna naprava mikroraunalnikega sistema, sestavljenega iz ve IC-jev Dve osnovni arhitekturi:

Von Neumannova arhitektura Harvard arhitektura

Von Neumannova arhitektura : Podatki in program (koda) si delita pomnilniko podroje Podatki in koda si delita pomnilniko vodilo

Harvard arhitektura : Dve neodvisni pomnilniki podroji za podatke in kodo Dva neodvisna sistema pomnilnikih vodil za podatke in kodo

Za delovanje P so potrebna dodatna vezja

1-3

Zgodovina (1984): Microprocessor Intel 80x86

- Bus Control- Address & Data Bus

Interface- Instruction Queue

Bus - Unit

- Memory Manager- logical / physical

address

Address Unit

Execution - Unit Instruction Unit

- CPU- ALU- Register

- Decode Instruction- Operation Queue

data

control/status

address

1-4

PC je mikroraunalnik (Micro Computer)

Mikroraunalnik = mikroprocesor (P) + pomnilnik + periferija

Microprocessor

Code - Memory Data - Memory

Clock Timer/Counter

Analogue OutDigital Out Analogue InDigital In

Memory Bus

Peripheral Bus

1-5

Periferija raunalnika

Periferija vkljuuje: Digitalne vhodne in izhodne povezave (Digital Input / Output lines) Analogno-digitalne pretvornike (ADC) Digitalno-analogne pretvornike(DAC) asovne/tevne enote (Timer / Counter units) Izhode za pulzno irinsko modulacijo (PWM) Enota za digitalni zajem (Digital Capture) Enote za omreno povezavo:

Serial Communication Interface (SCI) - UART (ser. asinhr. vmes.) Serial Peripheral Interface (SPI) (ser. sinhronski vmesnik) Controller Area Network (CAN) Inter Integrated Circuit ( I2C) Bus Local Interconnect Network (LIN) Universal Serial Bus (USB) Local / Wide Area Networks (LAN, WAN)

Grafine izhodne enote itd.

1-6

Mikrokrmilnik - Sistem na integriranem vezju

Mikrokrmilnik (Microcontroller - C)

Mikroraunalnik na enem samem integriranem vezju! Vsa procesna mo in vhodno/izhodni kanali potrebni za krmiljenje v

realnem asu se nahajajo na IC-ju Zagotavlja poceni in procesno mono reitev za embedded krmilne

aplikacije (aplikacije z vstavljenim integriranim procesorjem) Osnova za skorajda vsak sodobni regulirani sistem ez 200 razlinih druin mikrokrmilnikov V mikrokrmilnikih najdemo obe arhitekturi P-jev (Von Neumann in

Harvard)

1-7

Digitalni signalni procesorji (Digital Signal Processor DSP)

4. Digitalni signalni procesorji

Podobni mikroprocesorjem

Dodatne aparaturne enote za pospeevanje obdelave sofisticiranih matematinih operacij: Dodatne hardverske mnoilne enote (Multiply Units) Dodatni sistemi vodil za vzporedni dostop do ve operandov hkrati Loena programska in podatkovna pomnilnika prostora Dodatne enote za kazalno aritmetiko (Pointer Arithmetic Units) Dodatni enote za hardverski pomik (Shifter) za skaliranje in/ali

mnoenje/deljenje z 2n

1-8

Tipini DSP algoritmi

Algoritem Enaba

Konvolucija =

=N

k

knhkxny0

)()()(

Diskretna Fourierjeva transformacija

=

=1

0

])/2(exp[)()(N

n

nkNjnxkX

Diskretna kosinusna transformacija

( ) ( )

=

+=

1

0

122

cos).().(N

x

xuN

xfucuF

Vsota produktov (angl. Sum of Products - SOP) kljuni element v veini DSP algoritmov, npr

1-9

SOP z P

Naloga: s pomojo PC raunalnika reiti enabo ob uporabi C jezika Mona koda v c-ju::

#include int data[4]={1,2,3,4};int coeff[4]={8,6,4,2};int main(void){

int i;int result =0;for (i=0;i

1-10

Kako se bi to izvedlo s procesorjem Pentium?1. Naj Kazalec1 kae na data[0]2. Naj Kazalec2 kae na coeff[0]3. Preberi data[i] in prenesi v jedro4. Preberi coeff[i] in prenesi v jedro5. Pomnoi data[i]*coeff[i]6. Zadnji zmnoek pritej k prejnjim7. Spremeni Kazalec18. Spremeni Kazalec29. Inkrementiraj i;10.e i

1-11

SOP strojna koda v P

Naslov Strojna koda Ukaz v zbirniku10: for (i=0;i

1-12

Izvajanje SOP v DSP

Primer 2: uporaba razvojnega sistema za DSP in kodiranje enabe ob uporabi ustreznega C prevajalnika (npr. na TI DSP sistemih v LKS)

Identina koda v C jeziku:

int data[4]={1,2,3,4};int coeff[4]={8,6,4,2};int main(void){

int i;int result =0;for (i=0;i

1-13

DSP-Pretvorba v strojno kodo

Naslov Strojna koda Ukaz v zbirniku0x8000 FF69 SPM 00x8001 8D04 0000R MOVL XAR1,#data0x8003 76C0 0000R MOVL XAR7,#coeff0x8005 5633 ZAPA0x8006 F601 RPT #10x8007 564B 8781 || DMAC ACC:P,*XAR1++,*XAR7++0x8009 10AC ADDL ACC,P

1-14

DSP Market Share 2003source : Forward Concepts, 2004

48,00%

13%

10%

10%

19%

Texas InstrumentsAgere SystemsMotorolaAnalog DevicesOther

Trni delei na podroju DSP-jev v 2003

Skupni dohodek: $6.13 milijard

1-15

Druine DSP-jev TMS320 Texas InstrumentsRazline druine in podskupine podpirajo razlina podroja

NajcenejNajcenejiiKrmilni sistemiKrmilni sistemi

Krmiljenje motorjevKrmiljenje motorjevShranjevanjeShranjevanjeDigitalni krmilni sistemiDigitalni krmilni sistemi

C2000C2000 C5000C5000

ZmogljivostZmogljivostNajveNajve MIPS MIPS nanaWW / / $$ / / dimenzijodimenzijoBrezBreziina telefonijana telefonijaInternetni audio predvaj.Internetni audio predvaj.Digitalni foto aparatiDigitalni foto aparatiMModemiodemiTelefonijaTelefonijaVoIPVoIP

C6000C6000

VeVekanalne in kanalne in vevefunkcijske aplikacijefunkcijske aplikacijeKomunikacijska infrastrukt.Komunikacijska infrastrukt.Bazne postaje za Bazne postaje za brezbreziino telefonijono telefonijoDSLDSLSlikaSlikaMultimedijski serverjiMultimedijski serverjiVideoVideo

Performance in Performance in enostavnost uporabeenostavnost uporabe

1-16

OptiOptine mrene mreeeKrmiljenje laserske diodeKrmiljenje laserske diode

Digitalni napajalnikiDigitalni napajalnikiKrmiljenje, zajemanje, Krmiljenje, zajemanje, nadzor izpadov itd.nadzor izpadov itd.

TiskalnikiTiskalnikiKrmiljenje glave tiskalnikaKrmiljenje glave tiskalnikaKrmiljenje motorja za Krmiljenje motorja za posredovanje papirjaposredovanje papirja

Ostale aplikacijeOstale aplikacijenpr. glazbeni npr. glazbeni inintrumentitrumenti

TradicionalnoTradicionalnoin in netradicionalnonetradicionalnokrmiljenje krmiljenje motorjevmotorjev

Aplikacije DSP-jev druine C28x