Разделы сайта

Использование специализированных микропроцессоров

Рассмотрим преимущества цифровой обработки сигналов (ЦОС) на сравнении аналоговых и цифровых фильтров. Цифровые фильтры всё чаще находят своё применение в модемах, радарах, анализаторах спектра, оборудовании обработки речи и изображений (образов), и этому есть причины: в сравнении с аналоговыми фильтрами, цифровые схемы обеспечивают более резкие спады, не требуют калибровки и имеют несоизмеримо лучшую стабильность по времени, температуре, и нестабильности питания. Простые изменения программного обеспечения могут изменить характеристику фильтра в реальном времени, создавая так называемые «адаптивные фильтры», в то время как аналоговые фильтры обычно требуют аппаратных изменений.

Но цифровые фильтры хороши не в каждом приложении. Аналоговая техника имеет лучшее соотношение цена/качество в схемах со спадом до 24 дБ/октава. Если же требования к спаду характеристики превышают 24 - 36 дБ/октава, то цифровые фильтры начинают приобретать актуальность. Фактически, в приложениях, требующих таких крутых спадов, многие разработчики находят цифровые фильтры существенно более лёгкими в разработке. Прототипы могут быть легко изменены заменой программ. И ещё, компьютерная симуляция цифрового фильтра даёт точное исполнение фильтра, в то время как компьютерная симуляция аналогового фильтра может только аппроксимировать реальное исполнение фильтра, потому что аналоговые фильтры чувствительны к значениям компонентов, которые изначально неточны и могут существенно изменяться.

Микроконтроллеры, микропроцессоры и процессоры цифровой обработки сигналов.

Традиционные компьютеры особенно хороши для применения в двух областях деятельности: (1) манипуляция данными, например, подготовка текстов и управление базами данных; и (2) математические вычисления, используемые в науке, технике и цифровой обработке сигналов. Однако, большинство компьютеров не могут одинаково хорошо работать в обеих сферах. В компьютерных приложениях, таких как, например, подготовка текстов, данные запоминаются, сортируются, сравниваются, перемещаются и т.д., и время на выполнение этих операций не имеет большого значения до тех пор, пока оно удовлетворяет конечного пользователя. В приложениях, работающих с базами данных, периодически возникает необходимость реализации математических операций, но скорость их выполнения не является главным фактором. В большинстве случаев при проектировании приложений общего назначения компании производители не концентрируют внимания на создании более эффективных программ. Прикладные программы оказываются перегруженными различными дополнительными возможностями, для каждого обновления которых требуется все больше памяти и нужны все более быстрые процессоры.

С другой стороны, для цифровой обработки сигналов важно, чтобы математические операции выполнялись быстро, и время, требуемое на выполнение команд, должно быть известно точно и заранее. Для этого и программа, и аппаратура должны быть очень эффективными. Быстрое выполнение операции умножения с последующим суммированием очень важно для реализации быстрого преобразования Фурье, цифровых фильтров реального времени, умножения матриц, манипуляции с графическими изображениями и т.д.

Проведенное предварительное обсуждение требований, предъявляемых к цифровым сигнальным процессорам, важно для понимания различий между микроконтроллерами, микропроцессорами и цифровыми сигнальными процессорами. Хотя микроконтроллеры при использовании в промышленных устройствах управления процессами могут выполнять такие функции как умножение, сложение, деление, они лучше подходят для приложений, где возможности процессора по реализации ввода-вывода и управления важнее, чем скорость. Микроконтроллеры, например семейства 8051, обычно содержат ЦП, ПЗУ, ОЗУ, последовательный и параллельный интерфейсы, счетчики и схемы прерываний. Микроконвертеры MicroConverter™ компании Analog Devices Inc. содержат не только ядро, построенное по архитектуре 8051, но также высококачественные ЦАП, АЦП и блок энергонезависимой памяти, реализованной по технологии FLASH.

Процессоры ЦОС находят применение везде, где нужны математические вычисления в реальном масштабе времени - это коммуникации, обработка речи, обработка изображений, обработка звука, медицина, инструменты, анализаторы спектра, системы управления в индустрии, военная техника, системы АBS и EPS в автомобилях, и т.д.

В настоящее время на рынок процессоров ЦОС свои продукты предлагают несколько очень крупных фирм, таких как Lucent, Analog Devices Inc., Motorola, Texas Instruments. Каждая из компаний выпускает несколько семейств, среди них процессоры с фиксированной точкой, плавающей точкой и специальные процессоры для конкретных приложений. Кроме готовых процессоров некоторые фирмы предлагают ядра ЦОС, среди этих фирм - Analog Devices Inc., Infineon technologies, DSP Group. Все фирмы продают процессоры одного класса в одной ценовой категории, и если один процессор дешевле другого, то он обычно в чём-то уступает, например, в разрядности обрабатываемых данных.

Модельный ряд фирмы Analog Devices Inc., сегодня представлен 16-ти разрядными процессорами с фиксированной запятой семейств ADSP-21xx и Blackfin™, 32-х разрядные процессоры с плавающей запятой SHARC®, и процессоры, способные обрабатывать данные в различных форматах TigerSHARC®. Кроме отдельных процессоров фирма Analog Devices Inc. Выпускает встроенные процессоры, объединённые с кодеками.

    Интересное из раздела

    Организация аудиовидеконференцсвязи
    В настоящее время технологии видеоконференцсвязи находятся в стадии динамичного развития во всех, без исключения, развитых странах мира. Преимущества компью ...

    Шлюз ZigBee и GPRS
    Беспроводные сенсорные сети получили большое развитие в последнее время. Такие сети, состоящие из множества миниатюрных узлов, оснащенных маломощным приемо- ...

    Анализ и синтез САУ методом корневого годографа
    - Изучение системы автоматического регулирования (САР). - Оценка качеств, характеристик САР (устойчивости, ошибки, переходного процесса) по различн ...