un procesador digital de señales o dsp
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7/14/2019 Un procesador digital de señales o DSP
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TMS 320C6713 DSK 2011
PROCESADOR DIGITAL DE SEÑALES
Un procesador digital de señales o DSP (sigla en inglés de digital signal processor ) es un sistema basado en un procesador o
microprocesador que posee un juego de instrucciones, un hardware y un software optimizados para aplicaciones que requieran
operaciones numéricas a muy alta velocidad. Debido a esto es especialmente útil para el procesado y representación de señales
analógicas en tiempo real: en un sistema que trabaje de esta forma (tiempo real) se reciben muestras (samples en inglés),
normalmente provenientes de un conversor analógico/digital (ADC).
Se ha dicho que puede trabajar con señales analógicas, pero es un sistema digital, por lo tanto necesitará un conversor
analógico/digital a su entrada y digital/analógico en la salida. Como todo sistema basado en procesador programable necesita una
memoria donde almacenar los datos con los que trabajará y el programa que ejecuta.
Si se tiene en cuenta que un DSP puede trabajar con varios datos en paralelo y un diseño e instrucciones específicas para el
procesado digital, se puede dar una idea de su enorme potencia para este tipo de aplicaciones. Estas características constituyen la
principal diferencia de un DSP y otros tipos de procesadores.
Para adentrar en su funcionamiento se pondrá el ejemplo de un filtro: el DSP recibirá valores digitales o samples procedentes de la
señal de entrada, calcula qué salida se obtendrá para esos valores con el filtro que se le ha programado y saca esa salida. Un posible
sistema basado en un DSP puede ser el siguiente:
La señal entrante entra directamente en un filtro antialiasing para evitar frecuencias superiores a la muestreada del conversor
analógico-digital. Después se lleva a cabo el procesado digital en el módulo DSP, para después volverse a convertir en analógico y
dar paso a la salida.
ANTECENDENTES
En 1978, INTEL lanzó el 2920 como un “procesador analógico de señales”. Este poseía un chip ADC/DAC con un procesador de
señales interno, pero no poseía un multiplicador de hardware, el 2920 no tuvo éxito en el mercado.
En 1979, AMI lanza el S2811, fue diseñado como un microprocesador periférico, al igual que el 2920 no tuvo gran éxito en el
mercado. En el mismo año, Bell Labs introduce el primer chip procesador digital de señales (DSP), The Mac 4 Microprocessor.
Luego en 1980 fueron presentados en el ISSCC’80 los primeros DSP completos: el PD7710 de NEC y el DSP1 de AT&T, ambos
procesadores fueron inspirados en las investigaciones de PSTN Telecomunicaciones. En ese mismo año NEC comenzó la
producción del PD7710, la primera producción de DSP completos en el mundo.
El primer DSP producido por Texas Instruments, el TMS32010, probó ser un suceso mayor. Actualmente el TMS320C4X diseñado
y producido por TEXAS INSTRUMENTS, surge con ciertas ventajas frente al resto de los procesadores, ya que éste se diseña para
ser escalable; es decir, para que pueda trabajar en paralelo con otros dispositivos similares. Muchos de los procesadores se engloban
dentro de la filosofía CISC, (Complex Instruction Set Computers) Aunque se pueden encontrar en el mercado algunos que operen
bajo la filosofía RISC (Reduced Instruction Set Computers); estos últimos dedicados para aplicaciones concretas como la telefonía
móvil.
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TMS 320C6713 DSK 2011
PROGRAMACION
Un DSP se puede programar tanto en ensamblador como en C. Cada familia de DSP tienen su propio lenguaje ensamblador y sus
propias herramientas suministradas por el fabricante. Gracias a la colaboración entre fabricantes, existen lenguajes de más alto nivel
(y por lo tanto, más sencillos y rápidos de usar) que incorporan la capacidad de programar los DSP, en general pasando por un
precompilado automático en C. Son los casos de LabVIEW y Matlab.
APLICACIONES
Las aplicaciones más habituales en las que se emplean DSP son el procesado de audio y vídeo; y cualquier otra aplicación que
requiera el procesado en tiempo real. Con estas aplicaciones se puede eliminar el eco en las líneas de comunicaciones, lograr hacer
más claras imágenes de órganos internos en los equipos de diagnóstico médico, cifrar conversaciones en teléfonos celulares para
mantener privacidad, analizar datos sísmicos para encontrar nuevas reservas de petróleo, hace posible las comunicaciones wireless
LAN, el reconocimiento de voz, los reproductores digitales de audio, los modems inalámbricos, las cámaras digitales, y una larga
lista de elementos que pueden ser relacionados con el proceso de señales.
ARQUITECTURA
Un DSP está diseñado teniendo en cuenta las tareas más habituales del procesado digital: sumas, multiplicaciones y retrasos
(almacenar en memoria).
Los DSP abandonan la arquitectura clásica de Von Neumann, en la que datos y programas están en la misma zona de memoria, y
apuestan por la denominada Arquitectura Harvard. En una arquitectura Hardvard existen bloques de memoria físicamente separados
para datos y programas. Cada uno de estos bloques de memoria se direcciona mediante buses separados (tanto de direcciones como
de datos), e incluso es posible que la memoria de datos tenga distinta anchura de palabra que la memoria de programa (como ocurre
en ciertos microcontroladores).
Los elementos básicos que componen un DSP son:
Conversores en las entradas y salidas
Memoria de datos, memoria de programa y DMA.
MACs: multiplicadores y acumuladores.
ALU: Unidad aritmético-lógica.
Registros.
PLL: Bucles enganchados en fase.
PWM: Módulos de control de ancho de pulso.
TMS 320C6713 DSK
EL TMS320C6713 DSP Started Kit (DSK) da a los usuarios un conveniente y bajo precio para evaluar los rasgos y la arquitectura
del Procesador de Señal TMS320C6713 Digital de Texas Instruments. Este C6713 autónomo DSK viene con una amplia gama de
periféricos en la tarjeta e interfaces para permitir al desarrollo de una variedad de aplicaciones del procesamiento de una señal. Con
hasta 1800 MIPS de energía de proceso el TMS320C6713 puede ser usado para desarrollar algoritmos en las áreas siguientes:
lenguaje de compresión / descompresión, reconocimiento de voz, texto a voz, fax / conversión de datos, módems, conversiones de
protocolo, la generación de tonos / detección, y cancelación de eco. El DSK TMS320C6713 es alimentado por una fuente de
alimentación externa, que se incluye.
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TMS 320C6713 DSK 2011
El 6713 DSP Starter Kit (DSK) es una plataforma de bajo costo que permite a los ingenieros evaluar y desarrollar aplicaciones para
la familia de Texas Instruments C67X DSP. DSK esta se basa en TI C6713 DSP optimizado para las aplicaciones de audio. Las
características principales de este DSK a 225MHz son:
· AIC23 Códec estéreo
· Embedded USB JTAG controller with plug and play drivers, USB cable included · TI TLV320AIC23 codec
· 16MB SDRAM
· 512K bytes of on board Flash ROM
· 3 Expansion connectors (Memory Interface, Peripheral Interface, and Host Port Interface)
· On board IEEE 1149.1 JTAG connection
Además, este DSK puede programarse utilizando herramientas de desarrollo de código compositor Studio de TI, nos proporciona un
entorno de desarrollo integrado de potencia industrial para programación en C y Asembler de programación.
La figura siguiente ilustra las principales secciones de la tarjeta:
Figura :TMS320C6713 DSK
El DSP de TMS320C6713 es el corazón de la Junta. Es un miembro principal de la línea de C67X de Texas Instruments de punto
SFSR, cuyas características distintivas son un núcleo de muy alto rendimiento 225 DSP de VLIW MHz y 256 Kb de memoria
interna. Periféricos en chip incluyen una interfaz de memoria externa de 32 bits (EMIF) con controlador integrado de SDRAM,
multicanal 2 buffered puertos seriales (McBSPs), dos temporizadores de a bordo y un controlador DMA mejorado (EDMA). 6713
La representa la gran final de TI C6700 flotante línea DSP de punto tanto en términos de desempeño computacional y recursos en el
chip.
El 6713 tiene una cantidad importante de memoria interna. Por lo tanto muchas aplicaciones será capaces de tener todo el código y
datos en el chip. Para nuestra aplicación era suficiente para usar la memoria en el chip. SDRAM externo también está disponible en
el tablero DSK, que se utilizará si además agregamos más funcionalidad al algoritmo existente del cambio de tono. Accesos
externos se realizan a través de la EMIF que puede conectarse a las memorias sincrónicas y asincrónicas.
El SFSR se utiliza con frecuencia en las aplicaciones de procesamiento de audio para que la DSK incluye un códec a bordo llamado
la AIC23. Codec es la sigla de codificador/decodificador, el trabajo de la AIC23 es código muestras de entrada analógicas a un
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formato digital para el DSP procesar y, a continuación, descodificar datos procedentes del DSP para generar la salida analógica
procesada. Digital los datos se envían a y desde el códec en McBSP1.
Figura 9: DSK LEDs
La DSK tiene cuatro diodos emisores luz (LED) y cuatro interruptores que permiten a los usuarios interactuar con programas a
través de pantallas LED y usuario simple de entrada de los conmutadores.
La DSK implementa la lógica necesaria para unir a los componentes de la placa en un dispositivo lógico programable llamado un
CPLD. Además de lógica de pegamento al azar, el CPLD implementa un conjunto de 4 registros programable de software que puede
utilizarse para acceder a los LEDs a bordo y conmutadores DIP así como el control de la interfaz de tarjeta secundaria. Utilizamos la
configuración por defecto de la CPLD para este proyecto.
BIBLIOGRAFÍA:
http://www.kanecomputing.co.uk/dsk_c6713.htm
http://cnel.ufl.edu/~harpreet/projects/speech_website/main.htm
http://www.ee.nmt.edu/~elosery/fall_2004/ee451/labs/lab1/