INTEGRANTES:

ARELI BARRERA OREAADRIAN MARTINEZ MONTERDEJUAN FRANCISCO MARCELIANOGUILLERMO CALVA MORALES

DSP’S

¿QUE ES UN DSP?

• Un procesador de señal digital (DSP) es un sistema basado en un procesador o microprocesador (increíblemente rápido y poderoso).

posee un juego de instrucciones, un Hardware y un Software optimizados para aplicaciones que requieran operaciones numéricas a muy alta velocidad.

• En 1978, INTEL lanzó el 2920 como un “procesador analógico de señales” pero no poseía un multiplicador de hardware.

• En 1979, AMI lanza el S2811, fue diseñado como un microprocesador. El mismo año, Bell Labs introduce el primer chip procesador digital de señales (DSP).

• En 1980 fueron presentados los primeros DSP completos: el PD7710 de NEC y el DSP1 de AT&T, ambos fueron inspirados en las investigaciones de PSTN Telecomunicaciones.

HISTORIA DE UN DSP

• En ese mismo año NEC comenzó la producción del PD7710 de DSP completos en el mundo

• El primer DSP producido por Texas Instruments TMS32010.

• Actualmente el TMS320C4X diseñado por TEXAS INSTRUMENTS, surge con ciertas ventajas frente al resto de los procesadores, que pueda trabajar en paralelo con otros dispositivos similares.

• Un DSP es único porque opera datos en tiempo real. Esta capacidad hace de un DSP la opción perfecta para aplicaciones en las que no vamos a tolerar retrasos.

Debido a esto es especialmente útil para el procesado y representación de señales analógicas en tiempo real.

CARACTERISTICAS DE LOS DSP

• 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.

• Para adentrar en su funcionamiento se pondrá el ejemplo de un filtro: el DSP recibirá valores digitales o simples 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 para evitar frecuencias superiores a la de muestreo 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.

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), es posible que la memoria de datos tenga distinta anchura de palabra que la memoria de programa

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.

APLICACIÓNES

• Las aplicaciones más habituales de los DSP son el procesado de audio y video; 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.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS HACIA OTROS DISPOSITIVOS

Diferencias entre Microcontroladores y DSP's:

• Una diferencia es la estructura de memoria. En un microcontrolador es posible encontrar una memoria lineal, en la que se almacenan datos e instrucciones de programa. Esto genera programas que no sobrepasen límites de tamaño.

• Un DSP posee dos bloques separados de memoria, cada uno con su propio bus de acceso, permitiendo al procesador ir a buscar la siguiente instrucción y dato en el mismo ciclo de reloj.

• Otra diferencia entre un Microcontrolador y un DSP (y aún entre DSP's) es la cantidad de unidades de ejecución que poseen, las cuales son capaces de realizar operaciones en paralelo. Por ejemplo, además de la típica ALU, un DSP posee bloques MAC de multiplicación y acumulación, se encuentran también bloques sólo para corrimientos, shifters.

Diferencias entre los DSP y los FPGA

• Los DSP son procesadores optimizados en su diseño para el procesamiento digital de señal. Son muy potentes porque tienen multiplicadores hardware, ALUs ultra rápidas, varios buses internos independientes de datos y una architectura de memoria en la que separa la memoria del programa de la Memoria de datos.

• Todo esto permite a estos procesadores realizar operaciones de multiplicar y acumular en un sólo ciclo de reloj.

• los DSP son ideales para procesar audio, video, y cualquier aplicación digital que necesite filtrar las señales.

• Las FPGAs pueden hacer todo lo anterior ya que son arrays de puertas lógicas totalmente configurables.

• Nosotros podemos programar un DSP dentro de una FPGA, sin embargo su rendimiento será menor, ya que la lógica dentro de la FPGA estaría más desordenada que la lógica dentro del DSP.

Programación• Un DSP se puede programar tanto en

ensamblador como en C.• Cada familia de DSP tienen su propio

lenguaje ensamblador y sus propias herramientas.

• Existen lenguajes de más alto nivel (más sencillos y rápidos de usar) con la capacidad de programar los DSP, pasando por un precompilado automático en C. Son los casos de LabVIEW y Matlab.

Fabricantes de DSP's:Existen diversos fabricantes, cada uno

con un tipo especial y particular de arquitectura, uso y/o aplicación. Entre los más conocidos destacan:

• Texas Instruments

(http://dspvillage.ti.com/docs/dspproducthome.jhtml)

Familias:

TMS320C6000

TMS320C5000

TMS320C2000

• Motorola

(http://www.motorola.com/semiconductors)

Familias 56300 56800 56800E

MSC8100

(StarCore)

• Analog Devices

(http://www.analog.com/technology/dsp/index.html)

Familias Blackfin

Familia

Sharc TigerSharc ADSP-21xx