Elect. de potencia con DSP -...

Elect. de potenciacon DSP

J. Restrepo - J. Viola

Procesadores

Unidad de

procesamiento (DSP)

1.1

Elect. de potencia

con DSPPrograma

Procesamiento Digital de Señales

(Introducción) 15 Julio 2014


Universidad Politécnica Salesiana



Procesadores

Unidad de

procesamiento (DSP)

1.2

Unidad de procesamiento

Procesamiento general

Las aplicaciones de los sistemas de procesamiento se pueden

subdividir en dos ramas genéricas:

Manipulación de datos tales como procesadores de

palabras y bases de datos.



Procesadores

Unidad de

procesamiento (DSP)

1.2



Las aplicaciones de los sistemas de procesamiento se pueden

subdividir en dos ramas genéricas:

Manipulación de datos tales como procesadores de

palabras y bases de datos.

Cálculos matemáticos requerido en ciencia e ingeniería

(por ejemplo procesamiento digital de señales).



Procesadores

Unidad de

procesamiento (DSP)

1.3



Algunos ejemplos que requieren un procesador de propósito

general son:

Manipulación de datos

Procesamiento de palabras

Manejo de bases de datos

Hojas de excel

Sistemas operativos

Movimiento de datos (A→B)

Comparaciones (if A+B then ...)

Tiempo de ejecución no es crítico ni predecible.



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1.4


Computo matemático

Algunos ejemplos que requieren un procesador especializadoson:

Cálculos matemáticos

Procesamiento digital de señales

Control de movimiento

Simulaciones de ingeniería

Procesamiento de señales en tiempo real

Suma (C=A+B)

Multiplicación (C=A×B)

El tiempo de ejecución es crítico y debe ser predecible.



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procesamiento (DSP)

1.5


Microcontrolador, Microprocesador y Procesador Digital de

Señales (DSP)

Microcontroladores

Poseen los siguientes elementos básicos: CPU, RAM,

ROM, Interface serial/paralela, Temporizador, Circuitería

de interrupción.

Son adecuados para aplicaciones tanto domésticas como

control industrial de procesos.

La velocidad no es en general un requisito.

Poseen un conjunto compacto de instrucciones.

Ejemplo: 8051, 68HC11, PIC.



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1.6


Microcontrolador, Microprocesador y Procesador Digital deSeñales (DSP)

Microprocesadores

En general la unidad central de procesamiento se

encapsula en un solo CHIP, requiriendo circuiteríaadicional para otras tareas.

Pueden ser (reduced instruction set computer) RISC o(complex instruction set computer) CISC .

Ejemplos: Serie Pentium, PowerPC, MIPS



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procesamiento (DSP)

1.7


Microcontrolador, Microprocesador y Procesador Digital deSeñales (DSP)

Procesador Digital de Señales (DSP)

Poseen los siguientes elementos básicos: RAM, ROM,Interface serial/paralela, Temporizador, Circuitería de

interrupción.

Unidad Central de Procesamiento (CPU) optimizadacálculos matemáticos rápidos y repetitivos, para

procesamiento en tiempo real.

Ejemplos: TI DSPs, Analog Devices DSPs.



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1.8


Necesidades tí[icas en procesamiento digital de señales (DSP)

La operación más fundamental en procesamiento de señales

es la suma de productos,

y[n] = h[0]x[n]+ h[1]x[n− 1]+ . . .+ h[N]x[n−N]

Utilizado en:

Filtrado digital

Multiplicar coeficientes de filtro con muestras de datos

Sumar resultado al acumulador

Repetir N veces

Requisitos de DSP

Operación de multiplicar y acumular de alta velocidad

Precisión extendida del acumulador (para evitar saturación)

Capacidad de obtener dos elementos de forma simultanea.

Memoria circular (circular buffer)

Lazos en hardware



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1.9


Operaciones en un ciclo de máquina del ADSP-21xx

Las operaciones que puede realizar un procesador en un ciclo

de máquina son,

Buscar un dato (muestra de dato) de memoria de datos

Buscar un coeficiente de memoria de programa

Ejecutar la operacion de multiplicar y acumular

Actualizar la posición de los apuntadores para la próximaoperación



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1.10


Arquitectura de los procesadores

MEMORY:

Data and

InstructionsData Bus

Address Bus

CPU

PM Data Bus

PM Address Bus

DM Data Bus

DM Address BusPROGRAM

MEMORY:

Instructions

Only

CPU

DATA

MEMORY:

Data Only

PM Data Bus

PM Address Bus

DM Data Bus

DM Address BusPROGRAM

MEMORY:

Instructions

and Data

DATA

MEMORY:

Data OnlyInstruction

Cache

CPU

A:

VON NEUMANN

B:

HARVARD

C:

ADI MODIFIED

HARVARD



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1.11


(Analog Devices) Sharc ADSP-21369 EZKit-Lite



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1.12



La tarjeta de desarrollo ADSP-21369 EZKit-Lite posee:

1M x 8-bit de memoria tipo FLASH. Permite almacenar

código específico del usuario y código de de inicio (boot

code) y permitir a la tarjeta operar de forma independiente.



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1.12







1M x 32-bit x 4 bancos de SDRAM. Permite

almacenamiento de datos en memoria externa.



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1.12









512K x 8-bit SRAM.



Procesadores

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1.12









512K x 8-bit SRAM.

2 Mbit SPI de memoria FLASH. Permite almacenar códigoespecífico del usuario y código de inicio.



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Unidad de

procesamiento (DSP)

1.12









512K x 8-bit SRAM.


Debugger a través de conexión USB.



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1.12









512K x 8-bit SRAM.


Debugger a través de conexión USB.

Programación a través del ambiente de desarrolloVisualDSP++.



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1.13


Procesador ADSP-21369

El procesador ADSP-21369 tiene las siguientes

características:

400MHz Single Instruction Multiple Data (SIMD) SHARCCore, con una capacidad pico de 2.4 GFLOPS.



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1.13




características:


2Mbits SRAM; 6 Mbits ROM definidaa por el usuario.



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1.13




características:



Interfaz de 32-bit a memoria externa.



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1.13




características:



Interfaz de 32-bit a memoria externa.

Digital Audio Interface (DAI) que permite acceso definidopor usuario a periféricos incluyendo.

1 8 puertos seriales (SPORTs)2 S/PDIF Tx/Rx3 8-channel asynchronous sample rate



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1.14




características:

Digital Peripheral Interface (DPI) que permite accesodefinido por usuario a periféricos incluyendo.

1 2 puertos SPI-compatibles.2 2 UARTs.3 3 temporizadores4 Una interfaz de dos hilos compatible con el estándar I2C.



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procesamiento (DSP)

1.14




características:



16 canales de Modulación por Ancho de Pulso (PWM).



Procesadores

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procesamiento (DSP)

1.14




características:



16 canales de Modulación por Ancho de Pulso (PWM).

34 canales DMA.



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procesamiento (DSP)

1.15





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1.16

Ambiente de programación

VisualDSP++

El ambiente principal de programación es el "Integrated

Development Environtment (IDE)". Este permite el desarrollo

de programas en lenguaje ensamblador, lenguaje C y C++.



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1.16


VisualDSP++




A continuación se describe el procedimiento requerido para

crear un proyecto básico. Para este propósito se deseaconstruir una señal sintética tipo seno, con una amplitud

unitaria, de dos ciclos completos y que tenga una longitud de

1000 puntos.



Procesadores

Unidad de

procesamiento (DSP)

1.16


VisualDSP++




A continuación se describe el procedimiento requerido para

crear un proyecto básico. Para este propósito se deseaconstruir una señal sintética tipo seno, con una amplitud

unitaria, de dos ciclos completos y que tenga una longitud de

1000 puntos.

Se hará la programación en lenguaje C, utilizando la biblioteca

de funciones matemáticas. El resultado se visualizaráutilizando la herramientas del "IDE" y finalmente los datos se

escribiran a disco, para ser leidos en MATLAB.



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1.17


Pasos para crear un proyecto nuevo

Los pasos para crear un proyecto nuevo son los siguientes:

1 El proceso inicia seleccionando la creación del proyecto através del menú principal (File-> New -> Project). Esto

despliega un menú (Project Wizard).



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1.17






2 En el área "Directory" se selecciona el directorio base

donde residiran los programas fuente. En este caso

escribimos C:\tmp\



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1.17








escribimos C:\tmp\

3 En el área Name escribimos proyecto1



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1.17








escribimos C:\tmp\


4 En el siguiente menú, en Processor family se seleccionaSHARC



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1.17








escribimos C:\tmp\



5 En Processor types seleccionamos ADSP-21369 ...



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1.17








escribimos C:\tmp\



5 En Processor types seleccionamos ADSP-21369 ...6 En la siguiente pantalla, Application settings,

seleccionamos,

Add template source code to the application

Select the desired source language for the template code: C

Select the project output type for your application:

Executable (.dxe)

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