Usindikaji wa Ishara ya Dijiti (DSP) ni mada inayoibuka ambayo inajumuisha taaluma nyingi na hutumiwa sana katika nyanja nyingi. Tangu miaka ya 1960, pamoja na maendeleo ya haraka ya teknolojia ya kompyuta na habari, teknolojia ya usindikaji wa ishara ya dijiti iliibuka na kukuzwa haraka. Katika miongo miwili iliyopita, usindikaji wa ishara ya dijiti umetumika sana katika mawasiliano na nyanja zingine.
Usindikaji wa ishara ya dijiti ni matumizi ya kompyuta au vifaa maalum vya usindikaji kukusanya, kubadilisha, kuchuja, kukadiria, kuongeza, kubana, na kutambua ishara katika fomu ya dijiti kupata fomu ya ishara inayokidhi mahitaji ya watu. Usindikaji wa ishara ya dijiti umeendelezwa karibu na nadharia, utekelezaji na matumizi ya usindikaji wa ishara ya dijiti. Uendelezaji wa kinadharia wa usindikaji wa ishara ya dijiti umeendeleza ukuzaji wa matumizi ya usindikaji wa ishara za dijiti. Kinyume chake, matumizi ya usindikaji wa ishara ya dijiti imeendeleza uboreshaji wa nadharia ya usindikaji wa ishara ya dijiti. Utambuzi wa usindikaji wa ishara ya dijiti ni daraja kati ya nadharia na matumizi
Usindikaji wa ishara ya dijiti unategemea taaluma nyingi, na upeo wake ni pana sana. Kwa mfano, katika uwanja wa hesabu, hesabu, uwezekano na takwimu, michakato ya stochastic, na uchambuzi wa nambari ni zana zote za msingi za usindikaji wa ishara ya dijiti, na zinahusiana sana na nadharia ya mtandao, ishara na mfumo, cybernetics, nadharia ya mawasiliano, na utambuzi wa makosa. . Taaluma zingine mpya zinazoibuka, kama akili ya bandia, utambuzi wa muundo, mitandao ya neva, nk, haziwezi kutenganishwa na usindikaji wa ishara ya dijiti. Inaweza kusema kuwa usindikaji wa ishara ya dijiti huchukua mifumo mingi ya nadharia kama msingi wa kinadharia, na wakati huo huo hujifanya msingi wa nadharia wa safu ya taaluma zinazoibuka.
Njia za utambuzi wa usindikaji wa ishara ya dijiti kwa ujumla ni kama ifuatavyo:
(1) Tambua na programu (kama vile Fortran, lugha ya C) kwenye kompyuta ya kusudi la jumla (kama vile PC);
(2) Ongeza processor iliyojitolea ya kasi kwa mfumo wa jumla wa kusudi wa kompyuta;
(3) Inagundulika kwa kompyuta-kusudi moja ya-chip ndogo (kama vile MCS-51, 96 mfululizo, n.k.). Njia hii inaweza kutumika kwa usindikaji wa ishara ngumu zaidi ya dijiti, kama vile udhibiti wa dijiti, nk;
(4) Tambua na Chip ya DSP inayoweza kupangwa kwa jumla. Ikilinganishwa na microcomputer moja-chip, chips za DSP zina rasilimali za programu na vifaa zinazofaa zaidi kwa usindikaji wa ishara ya dijiti, na inaweza kutumika kwa algorithms tata ya usindikaji wa ishara ya dijiti;
(5) Tambua na Chip ya DSP iliyojitolea. Katika hafla zingine maalum, kasi ya usindikaji wa ishara inayohitajika ni ya juu sana, ambayo ni ngumu kufikia na vidonge vya DSP vya jumla, kama vile chips za DSP zilizojitolea kwa FFT, uchujaji wa dijiti, usuluhishi, na algorithms zinazohusiana. Chip hii inaunganisha algorithms za usindikaji wa ishara inayofanana Chip hiyo inatekelezwa katika vifaa bila programu.
Kati ya njia zilizo hapo juu, ubaya wa njia ya kwanza ni kwamba ni polepole na inaweza kutumika kwa jumla kwa uigaji wa algorithms za DSP; njia ya pili na ya tano ni maalum sana na matumizi yao yamezuiliwa sana. Njia ya pili pia Haifai kwa uendeshaji huru wa mfumo; njia ya tatu inafaa tu kwa kutekeleza algorithms rahisi ya DSP; njia ya nne tu inafungua uwezekano mpya wa matumizi ya usindikaji wa ishara ya dijiti
Ingawa nadharia ya usindikaji wa ishara ya dijiti imekua haraka, kabla ya miaka ya 1980, kwa sababu ya upeo wa njia za utekelezaji, nadharia ya usindikaji wa ishara ya dijiti haijatumika sana. Haikuwa mpaka kuzaliwa kwa chip ya kwanza-moja ya chip inayoweza kusanifiwa ya DSP mwishoni mwa miaka ya 1970 na mapema miaka ya 1980 kwamba matokeo ya utafiti wa nadharia yalitumiwa sana kwa mifumo ya vitendo ya bei ya chini na kukuza ukuzaji wa nadharia mpya na uwanja wa matumizi. Sio kuzidisha kusema kwamba kuzaliwa na ukuzaji wa vidonge vya DSP vimekuwa na jukumu muhimu sana katika maendeleo ya kiteknolojia ya mawasiliano, kompyuta, udhibiti na nyanja zingine katika miaka 20 iliyopita.
Katika mfumo wa DSP, ishara ya kuingiza inaweza kuwa na aina anuwai. Kwa mfano, inaweza kuwa pato la ishara ya sauti na kipaza sauti au ishara ya data iliyobadilishwa kutoka kwa laini ya simu, au ishara ya picha ya kamera ambayo imesimbwa na kupitishwa kwenye kiunga cha dijiti au kuhifadhiwa kwenye kompyuta.
Ishara ya pembejeo inakabiliwa na uchujaji mdogo wa bendi na sampuli, halafu ubadilishaji wa A / D (Analog to Digital) hufanywa kubadilisha ishara kuwa mkondo wa dijiti kidogo. Kulingana na nadharia ya sampuli ya Nyquist, ili kuhakikisha kuwa habari haipotei, mzunguko wa sampuli lazima iwe angalau mara mbili ya kiwango cha juu zaidi cha ishara ndogo ya bendi ya pembejeo.
Uingizaji wa chip ya DSP ni ishara ya dijiti iliyoonyeshwa kwa fomu ya sampuli iliyopatikana baada ya ubadilishaji wa A / D. Chip ya DSP hufanya aina fulani ya usindikaji kwenye ishara ya dijiti ya pembejeo, kama safu ya kuzidisha na kukusanya shughuli (MAC). Usindikaji wa dijiti ni ufunguo wa DSP, ambayo ni tofauti sana na mifumo mingine (kama mifumo ya kubadili simu). Katika mfumo wa kubadilisha, jukumu la processor ni kufanya uteuzi wa njia, na haibadilishi data ya kuingiza. Kwa hivyo, ingawa zote ni mifumo ya wakati halisi, vikwazo vya wakati halisi ni tofauti kabisa. Mwishowe, sampuli za dijiti zilizosindikwa hubadilishwa kuwa sampuli za Analog na ubadilishaji wa D / A (Digital toAnalog), na kisha kuingiliana na kuchuja laini kunafanywa ili kupata fomu za mawimbi za analog zinazoendelea.
Inapaswa kusemwa kuwa mfumo wa mfumo wa DSP uliopewa hapo juu ni mfano wa kawaida, lakini sio mifumo yote ya DSP lazima iwe na vifaa vyote kwenye modeli. Kwa mfano, mfumo wa utambuzi wa sauti sio muundo wa wimbi unaoendelea kwenye pato, lakini matokeo ya utambuzi, kama nambari, maandishi, n.k.; ishara zingine za kuingiza ni ishara za dijiti (kama CD Disk Compact), kwa hivyo hakuna haja ya kufanya ubadilishaji wa analog-to-digital.
Mfumo wa usindikaji wa ishara ya dijiti unategemea usindikaji wa ishara ya dijiti, kwa hivyo ina faida zote za usindikaji wa dijiti:
(1) interface rahisi. Mifumo ya DSP inaambatana na mifumo mingine au vifaa kulingana na teknolojia ya kisasa ya dijiti. Ni rahisi sana kuunganishwa na mifumo kama hiyo kutekeleza majukumu fulani kuliko mifumo ya Analog kuungana na mifumo hii;
(2) Rahisi kupanga. Chip inayopangwa ya DSP katika mfumo wa DSP inaruhusu wabunifu kurekebisha na kuboresha programu kwa urahisi na kwa urahisi wakati wa mchakato wa maendeleo;
(3) Utulivu mzuri. Mfumo wa DSP unategemea usindikaji wa dijiti, hauathiriwi sana na joto la kawaida na kelele, na ina uaminifu mkubwa;
(4) Usahihi wa hali ya juu. Mfumo wa dijiti 16-bit unaweza kufikia usahihi wa 10 ^ (- 5);
(5) Kurudia vizuri. Utendaji wa mfumo wa analog unaathiriwa sana na mabadiliko ya utendaji wa vigezo vya vifaa, wakati mfumo wa dijiti kimsingi hauathiriwi, kwa hivyo mfumo wa dijiti ni rahisi kwa upimaji, utatuzi na utengenezaji wa habari;
(6) Ushirikiano rahisi. Vipengele vya dijiti katika mfumo wa DSP vimekadiriwa sana, kuwezesha ujumuishaji mkubwa.
Kwa kweli, usindikaji wa ishara ya dijiti pia una mapungufu fulani. Kwa mfano, kwa kazi rahisi za usindikaji wa ishara, kama kiolesura cha simu na laini ya kubadili analog, matumizi ya DSP yataongeza gharama. Saa ya kasi katika mfumo wa DSP inaweza kusababisha shida kama vile kuingiliwa kwa masafa ya juu na kuvuja kwa umeme, na mfumo wa DSP unatumia nguvu nyingi. Kwa kuongezea, teknolojia ya D SP inasasishwa haraka, inahitaji maarifa mengi ya kihesabu, na vifaa vya ukuzaji na utatuzi sio kamili.
Ingawa mfumo wa DSP una mapungufu, faida zake bora zimeifanya iweze kutumiwa zaidi na zaidi katika nyanja nyingi kama vile mawasiliano, sauti, picha, rada, biomedicine, udhibiti wa viwanda, na vifaa.
Kwa ujumla, hakuna njia nzuri kabisa ya muundo rasmi wa muundo wa mifumo ya DSP.
Kabla ya kuunda mfumo wa DSP, lazima kwanza uamue viashiria vya utendaji wa mfumo na mahitaji ya usindikaji wa ishara kulingana na malengo ya mfumo wa maombi, ambayo kawaida inaweza kuelezewa na michoro ya mtiririko wa data, mpangilio wa operesheni ya hisabati, alama rasmi au lugha asili.
Hatua ya pili ni kuiga lugha ya kiwango cha juu kulingana na mahitaji ya mfumo. Kwa ujumla, ili kufikia lengo kuu la mfumo, ishara ya kuingiza inahitaji kusindika vizuri, na njia tofauti za usindikaji zitasababisha utendaji tofauti wa mfumo. Ili kupata utendaji bora wa mfumo, lazima uamue bora katika hatua hii. Njia ya usindikaji ni algorithm ya usindikaji wa ishara ya dijiti (Algorithm), kwa hivyo hatua hii pia inaitwa hatua ya uigaji wa algorithm. Kwa mfano, algorithm ya usindikaji wa usindikaji wa hotuba ni kupata hotuba bora zaidi ya synthesized chini ya uwiano fulani wa compression. Takwimu za kuingiza zinazotumika kwa uigaji wa algorithm hupatikana kwa kukusanya ishara halisi, na kawaida huhifadhiwa kama faili ya data kwa njia ya faili ya kompyuta. Kwa mfano, ishara ya sauti inayotumiwa katika masimulizi ya algorithm ya usindikaji wa sauti inakusanywa na kuhifadhiwa kama faili ya data ya sauti katika mfumo wa faili ya kompyuta. Takwimu za kuingiza zinazotumiwa katika uigaji wa algorithm sio lazima iwe data halisi ya ishara iliyokusanywa. Kwa muda mrefu kama uwezekano wa algorithm inaweza kuthibitishwa, inawezekana pia kuingiza data ya nadharia.
Baada ya kumaliza hatua ya pili, hatua inayofuata ni kubuni mfumo wa DSP wa wakati halisi. Ubunifu wa mfumo halisi wa DSP ni pamoja na muundo wa vifaa na muundo wa programu. Muundo wa vifaa lazima kwanza uchague chip inayofaa ya DSP kulingana na saizi ya mahesabu ya mfumo, mahitaji ya usahihi wa hesabu, vizuizi vya gharama ya mfumo, na mahitaji ya ujazo na matumizi ya nguvu. Kisha tengeneza mzunguko wa pembeni na mizunguko mingine ya chip ya DSP. Ubunifu wa programu na programu ni msingi wa mahitaji ya mfumo na chip iliyochaguliwa ya DSP kuandika programu inayolingana ya DSP. Ikiwa mfumo una hesabu ndogo na unasaidiwa na mkusanyaji wa lugha ya kiwango cha juu, inaweza pia kusanidiwa katika lugha ya kiwango cha juu (kama lugha ya C). Kwa kuwa ufanisi wa watunzi wa lugha za kiwango cha juu sio bora kama ile ya kuandika maandishi ya lugha, njia mchanganyiko ya programu ya lugha ya kiwango cha juu na lugha ya mkutano hutumiwa mara nyingi katika mifumo halisi ya matumizi. Njia ya kuandika ni kuandika lugha ya mkusanyiko, wakati lugha ya kiwango cha juu inatumiwa ambapo idadi ya hesabu sio kubwa. Kutumia njia hii sio tu kufupisha mzunguko wa maendeleo ya programu, kuboresha usomaji na uwekaji wa programu, lakini pia kukidhi mahitaji ya utendaji wa wakati halisi wa mfumo.
Baada ya muundo wa vifaa na programu ya DSP kukamilika, ni muhimu kurekebisha vifaa na programu. Utatuzi wa programu kwa ujumla hutumia zana za ukuzaji wa DSP, kama simulators za programu, mifumo ya maendeleo ya DSP, au emulators. Unapotatua ubadilishaji wa DSP, njia ya kulinganisha matokeo ya wakati halisi na matokeo ya kuiga inakubaliwa kwa ujumla. Ikiwa uingizaji wa programu ya wakati halisi na programu ya kuiga ni sawa, pato la hizo mbili zinapaswa kuwa sawa. Programu zingine za mfumo wa maombi zinaweza kusuluhishwa kulingana na hali halisi. Utatuaji wa vifaa kwa ujumla hutumia emulator ya vifaa kwa utatuzi. Ikiwa hakuna emulator inayofanana ya vifaa na mfumo wa vifaa sio ngumu sana, inaweza pia kusuluhishwa kwa msaada wa zana za jumla.
Baada ya programu na vifaa vya mfumo kutenganishwa kando, programu inaweza kutengwa na mfumo wa maendeleo na kuendesha moja kwa moja kwenye mfumo wa programu. Kwa kweli, ukuzaji wa mfumo wa DSP, haswa maendeleo ya programu, ni mchakato ambao unahitaji kurudiwa. Ingawa utendaji wa mfumo wa wakati halisi unaweza kujulikana kimsingi kupitia uigaji wa algorithm, kwa kweli, mazingira ya kuiga hayawezi kuendana kabisa na mazingira ya mfumo wa wakati halisi. Wakati wa kuhamisha hesabu ya masimulizi kwenda kwa mfumo wa wakati halisi, ni muhimu kuzingatia ikiwa algorithm inaweza kukimbia kwa wakati halisi. Ikiwa ugumu wa hesabu wa hesabu ni kubwa sana kuweza kukimbia kwenye vifaa kwa wakati halisi, lazima algorithm irekebishwe au iwe rahisi.
Chip ya DSP, pia inajulikana kama processor ya ishara ya dijiti, ni microprocessor inayofaa haswa kwa shughuli za usindikaji wa ishara za dijiti. Matumizi yake kuu ni kutambua algorithms anuwai ya usindikaji wa ishara ya dijiti kwa wakati halisi na haraka. Kulingana na mahitaji ya usindikaji wa ishara ya dijiti, vidonge vya DSP kwa ujumla vina sifa kuu zifuatazo:
(1) kuzidisha moja na nyongeza moja inaweza kukamilika katika mzunguko mmoja wa maagizo;
(2) Programu na nafasi ya data zimetengwa, na maagizo na data zinaweza kupatikana kwa wakati mmoja;
(3) Kuna RAM ya haraka kwenye-chip, ambayo kwa kawaida inaweza kupatikana wakati huo huo katika vizuizi viwili kupitia mabasi ya data huru;
(4) Usaidizi wa vifaa na kichwa cha chini au hakuna kitanzi cha juu na kuruka;
(5) Usumbufu wa usumbufu wa haraka na msaada wa vifaa vya I / O;
(6) Jenereta nyingi za anwani za vifaa ambazo hufanya kazi katika mzunguko mmoja;
(7) Shughuli nyingi zinaweza kufanywa kwa usawa;
(8) Kusaidia operesheni ya bomba, ili shughuli kama vile kuchota, kusimba, na kutekeleza zinaweza kufanywa zikipishana.
Kwa kweli, ikilinganishwa na microprocessors ya kusudi la jumla, kazi zingine za kusudi la jumla la chips za DSP ni dhaifu sana.
Maendeleo ya Chip ya DSP
Chip moja ya kwanza ya Chip moja DSP inapaswa kuwa S2811 iliyotolewa na AMI mnamo 1978. Kifaa kinachoweza kusanifiwa kibiashara 2920 kilichotolewa na Intel mnamo 1979 kilikuwa hatua kubwa kwa chipsi za DSP. Wala chip haina kipya-mzunguko moja muhimu kwa chips za kisasa za DSP. Mnamo 1980, μP D7720 iliyoletwa na NEC Corporation ya Japani ilikuwa chip ya kwanza ya kibiashara ya DSP na kipatanishi.
Baada ya hapo, chipu za DSP zilizofanikiwa zaidi zilikuwa safu ya bidhaa kutoka kwa Hati za Texas (TI). TI ilifanikiwa kuzindua chipu cha kizazi cha kwanza cha DSP TMS32010 na bidhaa zake mfululizo TMS32011, TMS320C10 / C14 / C15 / C16 / C17 mnamo 1982, na kisha mfululizo ilianzisha chip ya kizazi cha pili cha DSP TMS32020, TMS320C25 / C26 / C28, na Kizazi cha tatu DSP chip TMS320C30 / C31 / C32, kizazi cha nne DSP chip TMS320C40 / C44, kizazi cha tano DSP chip TMS320C5X / C54X, kizazi kipya cha DSP chip TMS320C2XX, utendaji wa DSP chip TMS320C8X ikiunganisha chips nyingi za DSP Na kwa sasa kizazi cha sita cha haraka zaidi cha kizazi cha sita DSPX TMS320 / C62X, nk TI inafupisha vifaranga vya DSP vinavyotumiwa sana katika safu tatu, ambazo ni: TMS67C320 mfululizo (pamoja na TMS2000C320X / C2XX), mfululizo wa TMS2C320 (pamoja na TMS5000C320X / C5X / C54X), na mfululizo wa TMS55C320 (TMS6000C320X / C62X). Leo, safu ya TI ya bidhaa za DSP zimekuwa vidonge vya DSP vyenye ushawishi mkubwa ulimwenguni leo. TI pia imekuwa muuzaji mkubwa zaidi wa chipu DSP, na sehemu yake ya soko la DSP inachukua karibu 67% ya sehemu ya ulimwengu.
Wa kwanza kutumia teknolojia ya CMOS kutoa vidonge vya DSP vya kuelea ilikuwa kampuni ya Hitachi ya Japani, ambayo ilianzisha vidonge vya DSP vya kuelea mnamo 1982. Mnamo 1983, MB8764 iliyozinduliwa na Fujitsu, Japani, ilikuwa na mzunguko wa mafunzo ya 120ns na ilikuwa na mabasi mawili ya ndani , ambayo iliruka sana katika usindikaji wa kupitisha. Chip ya kwanza ya utendaji wa kuelea ya DSP inapaswa kuwa DSP32 iliyozinduliwa na AT&T mnamo 1984.
Ikilinganishwa na kampuni zingine, Motorola imechelewa kuzindua chips za DSP. Mnamo 1986, kampuni hiyo ilianzisha processor-point-point MC56001. Mnamo 1990, ilianzisha chipu ya kuelea ya DSP chip MC96002 inayoambatana na muundo wa hatua ya kuelea ya IEEE.
Vifaa vya Analog za Amerika (Vifaa vya Analog, AD kwa kifupi) pia inashiriki katika soko la chip ya DSP, na imeanzisha mfululizo wa vidonge vya DSP na sifa zake. Vipande vyake vya uhakika vya DSP ni pamoja na ADSP2101 / 2103/2105, ASDP2111 / 2115, ADSP2161 / 2162/2164 na ADSP2171 / 2181, vidonge vya DSP vinavyoelea ni pamoja na ADSP21000 / 21020, ADSP21060 / 21062, nk tangu 1980, vidonge vya DSP vimekuwa iliyotengenezwa na kiwango kikubwa na mipaka, na vidonge vya DSP vimetumika zaidi na zaidi. Kutoka kwa mtazamo wa kasi ya kompyuta, muda wa MAC (kuzidisha moja na nyongeza moja) umepunguzwa kutoka 400ns (kama TMS32010) mwanzoni mwa miaka ya 1980 hadi chini ya 10ns (kama vile TMS320C54X, TMS320C62X / 67X, nk), na uwezo wa usindikaji umeongezwa kwa mara kadhaa. Vipengele muhimu vya kuzidisha ndani ya chip ya DSP vimeshuka kutoka karibu 40% ya diearea mnamo 1980 hadi chini ya 5%, na kiwango cha RAM ya on-chip imeongezeka kwa zaidi ya agizo la ukubwa. Kwa upande wa mchakato wa utengenezaji, 4μm ilipitishwa mnamo 1980
Mchakato wa N-channel MOS (NMOS) unakubaliwa kwa ujumla, lakini sasa mchakato wa micron ndogo (Micron) CMOS hutumiwa kwa ujumla. Idadi ya pini za chip ya DSP imeongezeka kutoka kiwango cha juu cha 64 mnamo 1980 hadi zaidi ya 200 sasa. Kuongezeka kwa idadi ya pini kunamaanisha kuongezeka kwa kubadilika kwa muundo, kama vile upanuzi wa kumbukumbu ya nje na mawasiliano kati ya wasindikaji. Kwa kuongezea, ukuzaji wa chips za DSP zimepunguza sana gharama, ujazo, uzito, na matumizi ya nguvu ya mifumo ya DSP. Jedwali 1.1 ni jedwali la kulinganisha la chips za DI za TI mnamo 1982, 1992 na 1999. Jedwali 1.2 ni data fulani ya chips za mwakilishi kutoka kwa wauzaji wakuu wa chip za DSP ulimwenguni.
Chips za DSP zinaweza kuainishwa kwa njia tatu zifuatazo.
1. Kulingana na sifa za kimsingi
Hii imeainishwa kulingana na saa ya kazi na aina ya maagizo ya chip ya DSP. Ikiwa katika mzunguko wowote wa saa ndani ya masafa fulani ya saa, Chip ya DSP inaweza kufanya kazi kawaida, isipokuwa mabadiliko katika kasi ya hesabu, hakuna uharibifu wa utendaji. Aina hii ya chip ya DSP kwa ujumla huitwa chip ya tuli ya DSP. Kwa mfano, chip ya DSP ya Kampuni ya Umeme ya Japan OKI, TMS320C2XX chip chip ya Kampuni ya TI ni ya jamii ya aina hii.
Ikiwa kuna vidonge viwili au zaidi vya DSP, seti zao za mafundisho na muundo unaofanana wa pini za mashine zinaambatana, basi aina hii ya chip ya DSP inaitwa chip ya DSP thabiti. Kwa mfano, TMS320C54X ya TI ya Merika inaanguka katika kitengo hiki.
2. Kulingana na muundo wa data
Hii imeainishwa kulingana na fomati ya data ya kazi ya chip ya DSP. Chips za DSP ambazo data yake inafanya kazi katika muundo wa nukta-densi zinaitwa vidokezo vya DSP vya uhakika, kama TI TMS320C1X / C2X, TMS320C2XX / C5X, TMS320C54X / C62XX mfululizo, AD's ADSP21XX mfululizo, AT & T ya DSP16 / 16A, na MC56000 ya Motolora. Vipande vya DSP vya kuelea ambavyo hufanya kazi katika muundo wa kuelea vinaitwa chips za DSP, kama vile TMS320C3X / C4X / C8X kutoka TI, ADSP21XXX mfululizo kutoka AD, DSP32 / 32C kutoka AT&T, MC96002 kutoka Motolora, nk
Fomati za kuelea zinazotumiwa na vidonge tofauti vya kuelea vya DSP sio sawa kabisa. Chips zingine za DSP hutumia fomati za kiwango cha kuelea, kama TMS320C3X, wakati zingine za DSP zinatumia fomati za kiwango cha kuelea za IEEE, kama vile Motorola ya MC96002, MB86232 ya FUJITSU na ZR35325 ya ZORAN, nk
3. Kulingana na kusudi
Kulingana na madhumuni ya DSP, inaweza kugawanywa katika Chip ya DSP ya kusudi la jumla na Chip maalum ya kusudi ya DSP. Vipande vya DSP vya kusudi la jumla vinafaa kwa matumizi ya kawaida ya DSP. Kwa mfano, safu ya chips za DSP za Kampuni ya TI ni chips za DSP za kusudi la jumla. Chip ya DSP iliyojitolea imeundwa kwa shughuli maalum za DSP, na inafaa zaidi kwa shughuli maalum, kama kuchuja dijiti, kusuluhisha na FFT. Kwa mfano, DSP56200 ya Motorola, Zoran ZR34881, IMSA100 ya Inmos, n.k ni ya Chip iliyojitolea ya DSP.
Kitabu hiki kinazungumzia vidonge vya DSP vya kusudi la jumla.
Chaguo la muundo wa muundo wa DSP chip DSP, kuchagua Chip ya DSP ni kiunga muhimu sana. Wakati tu Chip ya DSP imechaguliwa, mizunguko ya pembeni na nyaya zingine za mfumo zinaweza kutengenezwa zaidi. Kwa ujumla, chaguo la chip ya DSP inapaswa kuamua kulingana na mahitaji halisi ya mfumo wa maombi. Mifumo tofauti ya matumizi ya DSP ina chaguo tofauti za vidonge vya DSP kwa sababu ya hafla tofauti za matumizi na madhumuni ya matumizi. Kwa ujumla, mambo mengi yafuatayo yanapaswa kuzingatiwa wakati wa kuchagua chip ya DSP.
1. Kasi ya uendeshaji wa chip ya DSP.
Kasi ya operesheni ni moja ya viashiria muhimu vya utendaji vya vidonge vya DSP, na pia ni jambo kuu ambalo linahitaji kuzingatiwa wakati wa kuchagua vidonge vya DSP. Kasi ya kompyuta ya vidonge vya DSP inaweza kupimwa na viashiria vifuatavyo vya utendaji:
(1) Mzunguko wa mafundisho: wakati unaohitajika kutekeleza maagizo, kawaida kwa ns (nanoseconds). Kwa mfano, mzunguko wa mafundisho ya TMS320LC549-80 wakati masafa kuu ni 80MHz ni 12.5ns;
(2) wakati wa MAC: wakati wa kuzidisha moja pamoja na nyongeza moja. Chips nyingi za DSP zinaweza kumaliza kazi ya kuzidisha na kuongeza katika mzunguko mmoja wa maagizo. Kwa mfano, wakati wa MAC wa TMS320LC549-80 ni 12.5ns;
(3) Wakati wa utekelezaji wa FFT: wakati unaohitajika kuendesha programu ya N-point FFT. Kwa kuwa shughuli zinazohusika na operesheni ya FFT zinawakilisha sana katika usindikaji wa ishara ya dijiti, wakati wa operesheni ya FFT hutumiwa kama kiashiria cha kupima nguvu ya kompyuta ya chip ya DSP;
(4) MIPI: Hiyo ni, mamilioni ya maagizo hutekelezwa kwa sekunde. Kwa mfano, uwezo wa usindikaji wa TMS320LC549-80 ni MIPI 80, ambayo ni kwamba, maagizo milioni 80 yanaweza kutekelezwa kwa sekunde;
(5) MOPS: Hiyo ni, mamilioni ya operesheni hufanywa kwa sekunde. Kwa mfano, nguvu ya kompyuta ya TMS320C40 ni 275 MOPS;
(6) MFLOPS: Hiyo ni, mamilioni ya shughuli za kuelea zinafanywa kwa sekunde. Kwa mfano, uwezo wa usindikaji wa TMS320C31 wakati masafa kuu ni 40MHz ni 40 MFLOPS;
(7) BOPS: Hiyo ni, shughuli bilioni moja hufanywa kwa sekunde. Kwa mfano, uwezo wa usindikaji wa TMS320C80 ni 2 BOPS.
2. Bei ya chips za DSP.
Bei ya chip ya DSP pia ni jambo muhimu kuzingatia wakati wa kuchagua chip ya DSP. Ikiwa chip ya DSP ya gharama kubwa inatumiwa, hata ikiwa utendaji ni wa juu, anuwai ya matumizi itakuwa dhahiri, haswa kwa bidhaa za raia. Kwa hivyo, kulingana na matumizi halisi ya mfumo, Chip ya bei rahisi ya DSP inahitaji kuamua. Kwa kweli, kwa sababu ya ukuzaji wa haraka wa chips za DSP, bei ya chips za DSP huwa zinashuka haraka sana. Kwa hivyo, chip ya DSP ya bei ghali zaidi huchaguliwa katika hatua ya maendeleo. Wakati mfumo unakua, bei yake inaweza kuwa imeshuka kwa nusu au zaidi.
3. Rasilimali za vifaa vya chip ya DSP.
Rasilimali za vifaa zinazotolewa na vigae tofauti vya DSP ni tofauti, kama vile kiasi cha RAM ya RAM na programu, nafasi ya kupanua nje na nafasi ya data, kiolesura cha basi, kiolesura cha I / O, nk hata ikiwa ni safu moja ya vidonge vya DSP (kama vile safu ya TI ya TMS320C54X ya TI), vidonge tofauti vya DSP katika safu hiyo vina rasilimali tofauti za vifaa vya ndani na vinaweza kuzoea mahitaji tofauti.
4. Usahihi wa hesabu wa chip ya DSP.
Urefu wa neno la vidonge vya jumla vya uhakika vya DSP ni bits 16, kama vile safu ya TMS320. Lakini kampuni zingine zina vidonge vyenye alama-24-bit, kama vile Motorola ya MC56001. Urefu wa neno la chip inayoelea-kwa ujumla ni bits 32, na mkusanyiko ni bits 40.
5. Zana za maendeleo za chipsi za DSP.
Katika mchakato wa maendeleo ya mfumo wa DSP, zana za maendeleo ni muhimu. Bila msaada wa zana za maendeleo, karibu haiwezekani kukuza mfumo tata wa DSP. Ikiwa kuna msaada wa zana zenye nguvu za maendeleo, kama msaada wa lugha C, wakati wa maendeleo utafupishwa sana. Kwa hivyo, wakati wa kuchagua chip ya DSP, umakini lazima ulipwe kwa msaada wa zana zake za maendeleo, pamoja na programu na vifaa vya kukuza vifaa.
6. Matumizi ya nguvu ya chip ya DSP.
Katika matumizi mengine ya DSP, matumizi ya nguvu pia ni shida ambayo inahitaji umakini maalum. Kwa mfano, vifaa vya kubebeka vya DSP, vifaa vya mkono, na vifaa vya DSP kwa matumizi ya uwanja vina mahitaji maalum ya matumizi ya nguvu. Kwa sasa, nguvu za chini, vidonge vya kasi vya DSP vinavyotumiwa na 3.3V vimetumika sana.
7. nyingine.
Mbali na sababu zilizo hapo juu, chaguo la chip ya DSP inapaswa pia kuzingatia aina ya ufungaji, viwango vya ubora, upatikanaji, mzunguko wa maisha, n.k Chips zingine za DSP zinaweza kuwa na aina nyingi za ufungaji kama DIP, PGA, PLCC, na PQFP. Mifumo mingine ya DSP inaweza hatimaye kuhitaji viwango vya daraja la viwanda au viwango vya kijeshi. Wakati wa kuchagua, unahitaji kuzingatia ikiwa chip iliyochaguliwa ina bidhaa sawa na ya kiwango cha viwandani au daraja la kijeshi. Ikiwa mfumo wa DSP iliyoundwa sio tu mfumo wa majaribio, lakini inahitaji uzalishaji wa wingi na inaweza kuwa na mzunguko wa maisha wa miaka kadhaa au hata zaidi ya miaka kumi, basi unahitaji kuzingatia usambazaji wa chip iliyochaguliwa ya DSP na ikiwa ina sawa au hata zaidi Mzunguko wa maisha na kadhalika.
Miongoni mwa mambo mengi yaliyotajwa hapo juu, kwa ujumla, bei ya chip ya uhakika ya DSP ni rahisi, matumizi ya nguvu ni ya chini, lakini usahihi wa hesabu uko chini kidogo. Faida za vidonge vya kuelea vya DSP ni usahihi wa hali ya juu na utumizi mzuri wa programu na utatuzi wa lugha ya C, lakini ni ghali kidogo na hutumia nguvu zaidi. Kwa mfano, mfululizo wa TI wa TMS320C2XX / C54X ni vidonge vya DSP vya uhakika, na matumizi ya nguvu ndogo na gharama ya chini kama sifa kuu. TMS320C3X / C4X / C67X ni chip ya DSP ya kuelea yenye usahihi wa juu wa hesabu, programu inayofaa katika lugha ya C, na mzunguko mfupi wa maendeleo, lakini wakati huo huo bei yake na matumizi ya nguvu ni kubwa sana.
Mzigo wa hesabu wa mfumo wa matumizi ya DSP ndio msingi wa kuamua chaguo la chip ya DSP na uwezo wa usindikaji. Ikiwa hesabu ni ndogo, unaweza kuchagua chip ya DSP na nguvu ndogo ya usindikaji, ambayo inaweza kupunguza gharama ya mfumo. Kinyume chake, mfumo wa DSP ulio na hesabu kubwa lazima ichague chip ya DSP na uwezo mkubwa wa usindikaji. Ikiwa uwezo wa usindikaji wa chip ya DSP hauwezi kukidhi mahitaji ya mfumo, lazima itumie vidonge vingi vya DSP kwa usindikaji sambamba. Kwa hivyo jinsi ya kuamua idadi ya hesabu ya mfumo wa DSP kuchagua chip ya DSP? Wacha tuchunguze kesi mbili hapa chini.
1. Mfano wa usindikaji
Kinachojulikana kama usindikaji wa hatua ya sampuli ni kwamba algorithm ya DSP hupunguka mara moja kwa kila hatua ya sampuli ya kuingiza Hii ndio kesi na uchujaji wa dijiti. Katika vichungi vya dijiti, kawaida ni muhimu kuhesabu mara moja kwa kila hatua ya sampuli ya pembejeo. Kwa mfano, kichujio cha bomba-256 kinachoweza kubadilika kwa kutumia algorithm ya LMS, ikidhani kuwa hesabu ya kila bomba inahitaji mizunguko 3 ya MAC, hesabu ya bomba-256 inahitaji mizunguko 256 × 3 = 768 ya MAC. Ikiwa masafa ya sampuli ni 8kHz, ambayo ni, muda kati ya sampuli ni 125ms, na mzunguko wa MAC wa chip ya DSP ni 200ns, mizunguko 768 ya MAC inahitaji 153.6ms, ambayo ni wazi haiwezi kusindika kwa wakati halisi, na DSP ya kasi zaidi. chip inahitaji kuchaguliwa. Jedwali 1.3 linaonyesha mahitaji ya usindikaji wa bandwidths mbili za ishara kwenye chips tatu za DSP. Mzunguko wa MAC wa vipande vitatu vya DSP ni 200ns, 50ns, na 25ns, mtawaliwa. Inaweza kuonekana kutoka kwenye meza kwamba vidonge viwili vya mwisho vya DSP vinaweza kutekelezwa kwa wakati halisi kwa matumizi ya ukanda wa mazungumzo. Kwa matumizi ya sauti, Chip ya tatu tu ya DSP inaweza kusindika kwa wakati halisi. Kwa kweli, katika mfano huu, hakuna mahesabu mengine yanayozingatiwa.
2. Kusindika kwa fremu Baadhi ya algorithms za usindikaji wa ishara za dijiti hazifunguki mara moja kwa kila sampuli ya pembejeo, lakini kitanzi mara moja kila muda fulani (kawaida huitwa fremu). Kwa mfano, hesabu ya usimbuaji wa kuongea kwa kasi ya kati na chini kawaida huchukua 10ms au 20ms kama fremu, na algorithm ya kuweka alama ya hotuba mara moja kila 10ms au 20ms. Kwa hivyo, wakati wa kuchagua chip ya DSP, unapaswa kulinganisha uwezo wa usindikaji wa chip ya DSP kwenye fremu na hesabu ya hesabu ya algorithm ya DSP. Tuseme mzunguko wa mafundisho ya chip ya DSP ni p (ns), na wakati wa fremu moja ni Dt
(Ns), basi kiwango cha juu cha hesabu ambacho Chip ya DSP inaweza kutoa katika fremu moja ni maagizo ya Dt / p. Kwa mfano, mzunguko wa mafundisho ya TMS320LC549-80 ni 12.5ns, na ikiwa urefu wa sura ni 20ms, kiwango cha juu cha shughuli ambazo TMS320LC549-80 inaweza kutoa katika fremu moja ni maagizo milioni 1.6. Kwa hivyo, maadamu hesabu ya hesabu ya algorithm ya uandishi wa hotuba haizidi maagizo milioni 1.6, inaweza kuendeshwa kwa wakati halisi kwenye TMS320LC549-80.
Matumizi ya Chip ya DSP
Tangu kuzaliwa kwa vidonge vya DSP mwishoni mwa miaka ya 1970 na mapema miaka ya 1980, vidonge vya DSP vimekua haraka. Uendelezaji wa haraka wa vidonge vya DSP umenufaika na maendeleo ya teknolojia iliyojumuishwa ya mzunguko kwa upande mmoja na soko kubwa kwa upande mwingine. Katika miaka 20 iliyopita, vidonge vya DSP vimetumika sana katika nyanja nyingi kama vile usindikaji wa ishara, mawasiliano, na rada. Kwa sasa, bei ya chips za DSP zinashuka chini, na uwiano wa bei ya utendaji unaongezeka siku hadi siku, ambayo ina uwezo mkubwa wa matumizi. Matumizi kuu ya vidonge vya DSP ni:
(1) Usindikaji wa ishara-kama kuchuja dijiti, kuchuja adaptive, kubadilisha kwa haraka kwa Fourier, hesabu ya uwiano, uchambuzi wa wigo, kusuluhisha, kulinganisha muundo, upepo, kizazi cha mawimbi, nk;
(2) Mawasiliano-kama modem, usawazishaji unaofaa, usimbaji fiche wa data, ukandamizaji wa data, kufuta echo, multiplexing, faksi, mawasiliano ya kuenea kwa wigo, kusahihisha makosa, kusajili video, n.k.;
(3) Sauti-kama sauti ya sauti, usanisi wa sauti, utambuzi wa sauti, uboreshaji wa sauti, kitambulisho cha spika, uthibitisho wa spika, barua ya sauti, uhifadhi wa sauti, n.k.;
(4) Picha / picha-kama usindikaji wa picha mbili-dimensional na tatu-dimensional, ukandamizaji wa picha na usafirishaji, uboreshaji wa picha, uhuishaji, maono ya roboti, nk;
(5) Kijeshi-kama mawasiliano ya siri, usindikaji wa rada, usindikaji wa sonar, urambazaji, mwongozo wa kombora, nk;
(6) Vyombo na mita-kama uchambuzi wa wigo, uzalishaji wa kazi, kitanzi kilichofungwa kwa awamu, usindikaji wa seismic, nk;
(7) Udhibiti otomatiki-kama vile kudhibiti injini, kudhibiti sauti, kuendesha moja kwa moja, kudhibiti robot, kudhibiti diski, nk;
(8) Matibabu-kama vile vifaa vya kusikia, vifaa vya ultrasound, zana za uchunguzi, ufuatiliaji wa mgonjwa, nk;
(9) Vifaa vya nyumbani-kama sauti ya uaminifu wa hali ya juu, usanisi wa muziki, udhibiti wa toni, vitu vya kuchezea na michezo, simu za dijiti / Runinga, nk.
Pamoja na uboreshaji endelevu wa uwiano wa bei ya utendaji wa vidonge vya DSP, inaonekana kuwa chips za DSP zitatumika zaidi katika uwanja zaidi.
bidhaa zetu nyingine:
