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Cet article ouvre une série de publications dédiées aux processeurs de signalisation numériques multi-notes TMS320C6678. L'article donne une idée générale de l'architecture du processeur. L'article reflète le matériel pratique-pratique offert par les auditeurs dans le cadre de cours de formation avancés sur les "processeurs multicœurs du traitement du signal numérique des signaux de C66X par Texas Instruments" menée dans l'Université de génie radio de Ryazan State.

Les processeurs de signal numérique TMS320C66XX sont construits par l'architecture de Keystone et sont des processeurs de signal multicœurs hautes performances fonctionnant avec un point fixe et flottant. L'architecture Keystone est un principe de fabrication de systèmes multicœurs sur un cristal, ce qui vous permet d'organiser l'opération conjointe effective d'un grand nombre de noyaux DSP et de type RISC, des accélérateurs et des périphériques, avec une bande passante suffisante des données internes et externes. Canaux de transfert, base des composants matériels: Multicore Navigator (contrôleur d'échange de données interne), Teranet (bus de transfert de données interne), contrôleur de mémoire partagé multicicore (contrôleur d'accès) et lien hypertexte (interface avec des périphériques externes sur la vitesse intrachrythe).

L'architecture du processeur TMS320C6678, le processeur le plus performant de la famille TMS320C66XX, figure à la figure 1. L'architecture peut être divisée en composants principaux suivants:

  • ensemble de noyaux de fonctionnement (corepack);
  • sous-système de travail avec la mémoire interne et externe générale (sous-système de mémoire);
  • périphériques;
  • coprocesseur de réseau (coprocesseur de réseau);
  • contrôleur de transfert interne (navigateur multicommode);
  • modules de matériel de service et Teranet de pneu interne.

Image 1. Architecture totale du processeur TMS320C6678

Le processeur TMS320C6678 fonctionne sur une fréquence d'horloge de 1,25 GHz. Le fonctionnement du processeur est basé sur un ensemble de noyaux d'exploitation C66X Corepack, dont le nombre et la composition dépendent du modèle spécifique du processeur. CSP TMS320C6678 comprend 8 noyaux de type DSP. Le noyau est un élément informatique de base et comprend des blocs informatiques, des ensembles de registres, des logiciels, des logiciels et une mémoire de données. La mémoire incluse dans le noyau est appelée locale.

En plus de la mémoire locale, il existe une mémoire générale pour tous les cœurs - la mémoire générale du processeur multicœur (mémoire partagée Multicore MSM). L'accès à la mémoire partagée est effectué via le sous-système de gestion de la mémoire (sous-système de mémoire), qui comprend également une interface. mémoire externe EMIF pour échanger des données entre le processeur et les copeaux de mémoire externes.

Le coprocesseur de réseau augmente l'efficacité du processeur dans la composition de différents types de dispositifs de télécommunication, mettant en œuvre du type matériel pour cette sphère de tâche de traitement de données. Le fonctionnement du coprocesseur est basé sur l'acceptation des paquets de l'accélérateur de paquets (accélérateur de paquets) et de l'accepérateur de sécurité. La spécification du processeur répertorie l'ensemble des protocoles et des normes soutenus par ces accélérateurs.

Les dispositifs périphériques comprennent:

  • Serial Rapidio (Srio) Version 2.1 - Fournit le taux de transfert de données à 5 Gbaud par ligne avec le nombre de lignes (canaux) - à 4;
  • PCI Express (PCIe) Versions GEN2 - fournit le taux de transfert de données à 5 Gbaud par ligne avec le nombre de lignes (canaux) - à 2;
  • Hyperlien. - l'interface du pneu électrique qui permet de commuter les processeurs construits par l'architecture de Keystone directement les uns avec les autres et échanger contre l'intrréisme; Taux de transfert de données - jusqu'à 50 Gbaud;
  • Gigabit Ethernet (GBE) Fournit des taux de transfert: 10/100/1000 Mbps et est pris en charge par un accélérateur matériel de communications réseau (coprocesseur de réseau);
  • EMIF DDR3. - Interface de type mémoire externe DDR3; Il possède un bus de 64 bits, fournissant un espace mémoire adressable jusqu'à 8 Go;
  • EMIF. - Interface de mémoire externe usage général; Il a un bit de pneu 16 bits et peut être utilisé pour connecter 256 Mo Nand Flash ou 16 Mo ni flash;
  • TSIP (ports série télécom) - port série de télécommunication; Fournit des taux de transfert à 8 Mbps par ligne avec le nombre de lignes - à 8;
  • UART. - port série asynchrone universel;
  • I2c. - pneu de communication interne;
  • GPIO. - Intrée à usage général - 16 Conclusions;
  • Spi - interface série universelle;
  • Minuères (minuteries) - utilisé pour générer des événements périodiques.
Les modules matériels de service incluent:
  • module de débogage et de trace (débogage et trace) - vous permet de recevoir des outils de débogage d'un accès aux ressources internes du traitement de travail;
  • boot Rom (Boot Rom) - stocke le programme de chargement initial;
  • sémaphore matériel - sert de support matériel pour organiser l'accès articulaire de processus parallèles aux ressources générales du processeur;
  • module de gestion de l'alimentation - implémente le contrôle dynamique des modes de puissance des composants de processeur afin de minimiser la consommation d'énergie aux moments où le processeur ne fonctionne pas en pleine puissance;
  • schéma de fapc - forme les fréquences d'horloge internes du processeur à partir d'un signal de tacting de support externe;
  • contrôleur d'accès direct de mémoire directe (EDMA) - Gère le processus de transfert de données, décharger les noyaux d'exploitation du CSP et être une alternative au navigateur multicore.
Le contrôleur de transfert interne (navigateur multicore) est un module matériel puissant et efficace responsable de l'arbitrage des données entre différents composants de processeur. Les systèmes multi-noyau sur le cristal TMS320C66XX sont des appareils très complexes et d'organiser l'échange d'informations entre tous les composants d'un tel dispositif, un bloc matériel spécial est requis. Navigator multicore permet aux noyaux, périphériques périphériques, les périphériques hôtes n'assument pas les fonctions de contrôle de l'échange de données. Lorsqu'un composant de processeur doit envoyer un éventail de données à un autre composant, il indique simplement le contrôleur, lequel et où transférer. Toutes les fonctions pour l'envoi lui-même et la synchronisation de l'expéditeur et du destinataire prennent le navigateur multicœur.

La base du fonctionnement du processeur multi-core TMS320C66XX de la position d'échange de données à grande vitesse entre tous les nombreux composants de processeur, ainsi que les modules externes, est le pneu interne de Teranet.

Dans l'article suivant, l'architecture du noyau de fonctionnement C66X sera discutée en détail.

1. Guide de programmation multicœur / SPAB27B - Août 2012;
2. TMS320C6678 Manuel de données Signal de prosesseur de Signal fixe et flottant à point variable / SPRS691C - Février 2012.

Signaux de processeur de signal numérique (Processeur de signal numérique - DSP) est un microprocesseur programmable spécialisé conçu pour manipuler le flux de données numériques en temps réel. Les processeurs DSP sont largement utilisés pour gérer les informations graphiques, les signaux audio et vidéo.

Tout ordinateur moderne est équipé d'un processeur central et de seulement quelques-uns - processeur de signaux numériques (processeur de signal DSP-Digital). Le processeur central représente évidemment système numérique Et traite les données numériques, donc au premier abord, il n'est pas clair entre les données numériques et les signaux numériques, c'est-à-dire ces signaux que le processeur DSP traite.

Les signaux numériques, en général, attribuent naturellement tous les flux d'informations numériques formés lors des télécommunications. La principale chose qui distingue ces informations n'est pas nécessairement entrée dans la mémoire (et donc cela peut être inaccessible à l'avenir), il est donc nécessaire de le traiter en temps réel.

Le nombre de sources d'informations numériques est presque illimité. Par exemple, les fichiers téléchargés au format MP3 contiennent des signaux numériques, représentant en réalité un enregistrement sonore. Dans certains camcodeurs, des signaux vidéo sont numérisés et enregistrés au format numérique. Dans des modèles coûteux de téléphones sans fil et cellulaires, la voix est également convertie en un signal numérique.

Variations sur le sujet

Les processeurs DSP sont fondamentalement différents des microprocesseurs formant le bureau du bureau. Par la nature de ses activités, le processeur central doit effectuer des fonctions unificatrices. Il doit gérer le travail de divers composants matériels informatiques, tels que des lecteurs, des affichages graphiques et une interface réseau afin de garantir leur travail cohérent.

Cela signifie que les processeurs centraux des ordinateurs de bureau ont une architecture complexe, car ils doivent soutenir tellement les fonctions de baseEn tant que protection de la mémoire, entier arithmétique, opérations de point flottant et traitement de graphiques vectoriels.

En conséquence, un processeur central moderne typique prend en charge plusieurs centaines d'équipes garantissant l'exécution de toutes ces fonctions. Par conséquent, vous avez besoin d'un module de décodage de commande, ce qui permettrait d'implémenter le dictionnaire complexe des commandes, ainsi que de nombreux circuits intégrés. En fait, ils doivent effectuer des actions définies par les équipes. En d'autres termes, un processeur typique dans le bureau contient des dizaines de millions de transistors.

Le processeur DSP, au contraire, devrait être un «spécialiste étroit». Sa seule tâche est de modifier le flux de signaux numériques et de le faire rapidement. Le processeur DSP consiste principalement en des circuits matériels à grande vitesse effectuant des fonctions arithmétiques et de manipuler des bits optimisés afin de changer rapidement de grandes quantités de données.

Pour cette raison, l'ensemble des commandes de DSP est beaucoup moins que cela processeur central ordinateur de bureau; Leur nombre ne dépasse pas 80. Cela signifie que le DSP nécessite un décodeur d'équipe léger et un nombre beaucoup plus petit de périphériques exécutifs. De plus, tous les appareils exécutifs doivent finalement prendre en charge les opérations arithmétiques hautes performances. Ainsi, un processeur DSP typique ne représente pas plus de plusieurs centaines de milliers de transistors.

En tant que hautement spécialisé, le processeur DSP s'oppose parfaitement à son travail. Ses fonctions mathématiques vous permettent de recevoir et de modifier en permanence le signal numérique (tel que l'enregistrement en mp3 ou l'enregistrement d'un appel sur un téléphone portable), sans freiner la transmission d'informations et sans perdre. Pour améliorer la bande passante, le processeur DSP est équipé de pneus de données internes supplémentaires offrant un transfert de données plus rapide entre les modules arithmétiques et les interfaces de processeur.

Pourquoi avez-vous besoin de processeurs DSP?

Les caractéristiques spécifiques du processeur DSP en termes de traitement de l'information en font un outil idéal pour de nombreuses applications. En utilisant des algorithmes basés sur l'appareil mathématique approprié, le processeur DSP peut percevoir le signal numérique et effectuer des opérations de convolution pour gagner ou supprimer ces propriétés de signal.

En raison du fait que dans les transformateurs DSP, de manière significative moins transistors que dans les transformateurs centraux, ils consomment moins d'énergie, ce qui leur permet d'être utilisés dans les produits de la batterie. Leur production est extrêmement simplifiée, ils se trouvent donc utilisés dans des appareils à faible coût. La combinaison d'une faible consommation d'énergie et de faible coût détermine l'utilisation de processeurs DSP dans téléphones portables Et dans les robots-jouets.

Cependant, le spectre de leur application est loin d'être limité. En vertu d'un grand nombre de modules arithmétiques, la présence de données intégrées sur la mémoire cristalline et des pneus de données supplémentaires peut être utilisée pour prendre en charge le traitement de multipéraptage. Ils peuvent compresser / déballer la "vidéo en direct" lors de la transmission sur Internet. Des processeurs DSP hautes performances similaires sont souvent utilisés dans des équipements pour organiser la vidéoconférence.

Inside DSP.

Le diagramme ci-dessous illustre la structure du noyau de processeur Motorola DSP 5680x. Des pneus internes distincts de commandes, de données et d'adresses contribuent à une forte augmentation de la bande passante du système informatique. La présence du bus de données secondaire permet au dispositif arithmétique de lire les deux valeurs, de les multiplier et d'effectuer le fonctionnement d'accumuler le résultat pour une horloge de processeur.

Il n'y a pas si longtemps, grâce à de grands progrès dans le domaine de la transformation du son et la technologie informatique Dans notre conscience, une telle chose que DSP - le traitement du signal numérique (traitement du signal numérique) a été fermement. Le traitement du signal numérique est un champ de technologie engagé dans des algorithmes informatiques en temps réel. DSP nous dit sur la possibilité de ce ou de cet émetteur-récepteur d'implémenter ce service via ses capacités techniques. Certains émetteurs-récepteurs modernes ont le traitement numérique de la réception et de la transmission. Il est prudent de dire que le traitement numérique fournit une qualité qui correspond aux nouvelles technologies et le temps que nous vivons.

Le traitement numérique par rapport à la radio amateur est le plus souvent utilisé dans le traitement du signal de l'éther, afin d'assurer une meilleure réception, éliminez les interférences d'accompagnement du transfert du correspondant. Ceci est fait lorsque vous travaillez avec tout type de communication, y compris numérique. À cette fin, un ordinateur avec une carte son intégrée (ZK) et le logiciel correspondant peuvent souvent utiliser. Toutefois, en temps réel, le signal est traité avec un délai et si le mode de réception est toujours tolérant, alors pendant la transmission - non.

SSB fonctionnant et utilisant du matériel informatique et des fonctionnalités logicielles dans le traitement du signal à partir du microphone, qui est connecté à la carte son de l'ordinateur (suivi du signal d'alimentation au modulateur équilibré émetteur-récepteur), le délai est très significatif. Nous parlons pas seulement de renforcer le signal du microphone à un certain niveau à l'aide de la RC, et sur l'utilisation programmes spéciaux Traitement du signal en temps réel. La situation est encore plus aggravée lorsque vous travaillez avec des espèces numériques telles que AMTOR, PACTEUR, PAQUET, lorsque l'ordinateur est utilisé simultanément, par exemple, en tant que filtre à encoche et, avec le contrôleur TNC disponible à la station TNC, il fournit des types énumérés de types de travail. Le retard dans le traitement du signal dans l'ordinateur dans de tels cas n'est pas valide. Afin de vous débarrasser de ce problème, utilisez une carte audio AUDIGY-2 (par exemple, Audigy-2 24 bits 96 kHz).

En outre, cette carte son dispose d'un processeur d'effets intégré matériel, qui permet d'utiliser des capacités logicielles et matérielles, de traiter le signal en temps réel à un niveau suffisamment élevé, c'est-à-dire En mode de transmission, par exemple, dans des types de travail téléphonique - SSB, AM, FM - ont un bon égaliseur, un compresseur, un limiteur et un mode de réception - Filtre d'encoche, extension ou autre chose.

Tout cela est possible même avec ordinateur personnel Avec le processeur Pentium 200 ... 500 MHz, bien que l'utilisation de machines plus puissantes soit accueillie, car il existe des capacités de traitement de signal encore plus grandes avec une utilisation logiciel - Branchez et les programmes correspondants, l'algorithme de traitement nécessite plus haute performance L'ordinateur.

Dans ce cas technologies modernes Autorisé à ne pas appliquer des dispositifs de traitement numérique coûteux externes, et dans une certaine mesure pour imiter leur fonctionnement à l'aide de la puissance de calcul de l'ordinateur et de la carte son. Cependant, il est possible avec des ressources informatiques vraiment très élevées. En utilisant ces technologies, il reste seulement d'installer le nœud d'accueil - l'interface entre l'émetteur-récepteur et l'ordinateur et utilisez avec succès la possibilité de ces derniers.

Payer pour un traitement de signal numérique approprié dans l'émetteur-récepteur ou l'utilisation d'un ordinateur, les radio-amateurs utilisent également des unités de traitement DSP externes. C'est une direction relativement nouvelle dans les amateurs.

Il s'agit du traitement du signal numérique à l'aide de High-Tech, Équipement moderneUtilisé dans les studios de radiodiffusion et de musicaux, offrant une qualité et une naturosité absolument professionnelle. Ce sont des consoles de mélangeur de haute qualité, ainsi que toutes sortes d'égaliseurs multi-bandes analogiques (plus souvent paramétriques), de systèmes d'annulation de bruit - Porte antibruit, compresseurs, limiteur, processeurs multi-effets, permettant aux différents algorithmes de traitement du son.

Il convient de noter que DSP est un concept général. Vous pouvez avoir un égaliseur DSP, un compresseur, d'autres périphériques et même un préampli de microphone. Avoir une fonction DSP dans l'émetteur-récepteur est une fonction, dispose d'un studio d'équipement DSP complet - ce sont des caractéristiques complètement différentes. Cela est vrai si dans les deux cas, le traitement mentionné est effectué à basse fréquence.

Fabricants célèbres de DSP Equipment - Behringer www.behringer.com, ALESIS www.alesis.com et d'autres - en ont une énorme liste, et une grande partie de celle-ci peut être appliquée avec succès par des radio-amateurs.

Chacun de ces dispositifs effectue sa tâche et, en règle générale, contient des ADC de précision 24 bits et des DAC (convertisseurs analogiques-numériques et numériques-analogues) dans ses deux canaux (convertisseurs analogiques-numériques et numériques-analogiques), fonctionnant sur La fréquence professionnelle de discrédit et ayant une gamme de fréquences de fonctionnement de 20 Hz ... 20 kHz.

Bref certificat

Convertisseurs analogiques-numériques et analogiques numériques. Le premier convertit un signal analogique en valeur numérique d'amplitude, la seconde effectue la transformation inverse.

Le principe de fonctionnement de l'ADC consiste à mesurer le niveau du signal d'entrée et à émettre le résultat sous forme numérique. À la suite du travail de l'ADC, le signal analogique continu devient une impulsion, tout en mesurant simultanément l'amplitude de chaque impulsion. Le DAC reçoit une valeur d'amplitude numérique à l'entrée et génère les impulsions de tension ou le courant de la valeur souhaitée, que l'intégrateur situé derrière elle (filtre analogique) se transforme en un signal analogique continu.

En tant que nouveau (investissement particulièrement exigeant d'argent), il a ses partisans et ses adversaires. Pour atteindre un niveau élevé de qualité, il est nécessaire de transmettre un filtre plus large de l'émetteur-récepteur SSB-3 KHz et non de 2,4 kHz ou de 2,5 kHz, mais cela ne va pas au-delà des règlements des communications radio amateurs en termes d'équipement. utilisé.

Aujourd'hui, rejeter le droit à l'existence de la direction dans le traitement du son à l'aide d'appareils supplémentaires ne peut être que paresseux, envieux ou celui qui ne souhaite pas les progrès et les nouvelles technologies.

HI-FI Audio au SSB est la haute qualité du traitement du signal NF en SSB, ou "SSB étendu" - expressions SSB étendues, souvent audible et expliquant partiellement l'activité de plus de 10 ans de radio amateurs du monde entier à une fréquence de 14178 kHz.

Voici la "table ronde" des amateurs de signaux de studio et de façons de les recevoir. Ceci est une table ronde, qui n'a pas de temps. Le travail est effectué presque des nuages. Dans le monde, il y a un peu plus de 100 amateurs radio actifs utilisant ces technologies ne sont pas très perturbés par QRM, ils ont déjà atteint un succès important pour l'équipement de leurs stations et avoir non seulement des amplificateurs de puissance d'émetteurs-récepteurs haut de gamme (classe souvent élevée), mais aussi les antennes directionnelles efficaces les plus importantes

Beaucoup sont entendus à presque tous les passages et parfois en son absence de projet de loi, W2ONV, du nouveau Jersey - la plus ancienne radio amateur et un grand spécialiste dans le domaine du traitement du son à l'aide d'appareils DSP externes ayant une puissance de 1,5 kW (maximum autorisé dans Les États-Unis) et deux canaux de vagues de quatre éléments SFazed, il a été presque toujours entendu en Europe pendant de nombreuses années à une fréquence de 14178 kHz. Les personnes travaillant sur cette "table ronde" - différents âges, surtout de 30 à 80 ans, et le ton dans une plus grande mesure préciser les amateurs de radio du groupe d'âge plus âgé et ce n'est pas un hommage à la génération plus âgée, il s'agit d'une déclaration du fait qu'ils ont un grand succès dans le domaine du traitement numérique, car ils possèdent connaissances suffisantes et équipement plus grave.

Radio Amateurs sur "14178" - Alimentées et calmes, entièrement enthousiastes qui sont toujours content de leur propre entreprise et leur fournissent toute l'aide d'une contribution importante au développement de la transformation du son eux-mêmes, des mêmes amateurs de radio, de placer des informations utiles Sur leurs pages Web sur Internet, beaucoup conviendront que John, NU9N, créé un site Web sur Internet, apporté une contribution énorme au développement de cette zone (www.nu9n.com), où il a publié un manuel pratique sur l'utilisation. Des dispositifs de traitement numérique externes, la séquence de leur connexion (question très importante) paramètres sur le site Web NU9N peut également être télécharger des échantillons de signaux DSP de nombreux amateurs radio pour les écouter assez intéressants.

Malheureusement, dans le plan quantitatif de la station de l'ancienne Union, 14178 kHz est très faible - Vasily, ER4Dx, Igor, Ew1mm, Sergey, Ew1DM, Sergey, RW3Ps, Victor, Ra9fif et Oleg, RV3AAJ (aucune autre donnée) affecte la Manque de financement supplémentaire L'acquisition d'équipements audio, ainsi que la mentalité des personnes - quand il n'y a pas de temps ni d'argent à faire à tout cela, cela signifie que c'est mauvais, cela signifie qu'il n'est pas nécessaire de évidemment, il devrait être axé sur le fait que toutes les directions des amateurs ont droit à la vie, que ce soit des compétitions, QRP (ou QRO), DX'ing et même l'absence de connaissances de morse, une langue étrangère et bien plus encore - c'est Aussi une "direction", et nous, hélas, à cela semble déjà être utilisé pour s'y habituer.

Nous souhaitons que les "jeunes" (10 ans pour la radio - un terme de petit succès) dans leur passe-temps acharné et tous ceux qui ont déjà obtenu des résultats dans d'autres domaines, je vous invite à rejoindre la communauté des signaux de studio, à la fin, Il n'y a rien de plus intéressant pour les débuts.

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