Разработка устройства обработки информации на базе ЦСП
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
3. Разработка функциональной схемы устройства
Модуль обработки сигналов должен выполнять следующие функции:
- Сглаживание сигнала на границах полосы частот
- Быстрое преобразование Фурье
- Вычисление среднего значения сигнала
- Определение порогового значения сигнала
- Определение значение, превышающее пороговое значение
Модуль обработки сигналов также выполняет обработку изображений:
- Смещение изображения
- Поворот изображения
- Изменение масштаба изображения
После рассмотренных функций выполняемых модулем обработки сигналов определимся с разрядностью и интерфейсом входных данных, выберем системный магистральный интерфейс исходя из разрядности данных, требования производительности, универсальности, распространенности (использование стандартного протокола), условий эксплуатации.
3.1 Выбор радиального интерфейса
Данные поступают с АЦП, входной сигнал представляет собой массив из 256 отсчетов, каждый отсчет представлен 512 значениями 32 разрядных слов. Период поступления массивов отсчетов на устройство составляет 10 мсек. Для того чтобы данные поступили с АЦП на устройство обработки информации, необходимо использовать интерфейс передачи данных.
Все интерфейсы можно разбить на две большие группы - последовательные и параллельные. В первую очередь были разработаны последовательные интерфейсы, наиболее удачным среди которых оказался RS-232, до настоящего времени являющийся неотъемлемой частью любого РС-совместимого компьютера в виде СОМ-порта. Параллельные интерфейсы были разработаны для работы с внешними устройствами, требующими высоких скоростей обмена. Однако совершенствование последовательных интерфейсов привело к тому, что они по целому ряду функциональных параметров превзошли параллельные, и в настоящее время для большинства внешних подключений применяются в основном именно последовательные интерфейсы.
Рассмотрим скоростной и достаточно неприхотливый интерфейс LVDS/LVDM (Low Voltage Differential Signalling - дифференциальные сигналы низкого напряжения), первоначально создававшийся для подключения LCD-матриц. Его применение позволяет достичь скорости передачи 400-600 Мбит/с по проводной линии связи. Используемый дифференциальный метод передачи токовыми посылками позволяет снизить влияние внешних помех и влияние самого интерфейса на внешние цепи, а также обуславливает низкое энергопотребление - около 1,2 мВт Для сравнения: RS-422 имеет рассеиваемую мощность порядка 90 мВт. При грамотном построении проводящей среды [6] интерфейс позволяет достичь скоростей, превышающих 1 Гбит/с, имеет простую схему включения элементов.
В связи свыше изложенным можно сделать вывод о там, что LVDS интерфейс является быстрым и имеет простую схему включения элементов. В дипломном проекте будем использовать LVDS интерфейс, основанный на микросхемах MAX9207, MAX9208. Микросхема MAX9207 предназначена для преобразования параллельного в последовательный код и является передатчиком, а микросхема MAX9208 является приемником и преобразователем последовательного кода в параллельный.
3.3 Выбор межмодульного интерфейса
.3.1 ЦСП семейства 6000
ЦСП С67х - устройства с плавающей точкой, имеют начальную производительность от 600 MFLOPS. Процессоры С67х - первое семейство ЦСП, преодолевшее барьер в 1 GFLOPS - один миллиард операций с плавающей точкой в секунду.
Высокая производительность достигается за счет использования запатентованной TI революционной архитектуры VelociTI (TM) - архитектуры ЦСП с Очень Длинным Командным Словом (ОДКС), новейших аппаратных решений и эффективных средств разработки. Эту высокопроизводительную архитектуру имеют как процессоры С62х с фиксированной точкой, так и процессоры С67х с плавающей точкой. ЦСП С67х имеют совместимость по командам и по выводам с аналогичными процессорами С62х, что позволяет разработчику быстро выполнять прототипы, используя плавающую точку, и легко переходить к процессорам с фиксированной точкой для снижения стоимости изделия при производстве. То есть сначала разработчик берет за основу процессор с плавающей точкой, затем на нем отрабатываются все элементы устройства, определяются оптимальные алгоритмы обработки данных. При этом большие запасы по производительности и по точности вычислений позволяют заниматься именно алгоритмами, а не экономией ресурсов. Затем, когда все параметры определены, наступает этап оптимизации системы с учетом наработанных решений и перевод ее на более дешевый процессор с фиксированной точкой [7].
.3.2 Архитектура ядра С62х/C67x
Все ЦСП С62xx/C67xx основаны на одном и том же ядре центрального процессора с архитектурой VelociTI (TM) (высоко параллельная и детерминированная архитектура).
Архитектура ядра С62xx включает в себя 8 модулей - два умножителя и шесть АЛУ. Все модули максимально независимы, что дает компилятору и оптимизатору множество комбинаций их использования. На каждом такте процессора выбирается 8 32-битны