Опис сигнальних процесорів сімейства ADSP 2100
Сімейство процесорів ADSP-2100 є сукупністю програмованих мікропроцесорів із загальною структурою, оптимізованою для обробки аналогового сигналу в цифровій формі, а так само для інших прикладних цілей. Різні мікропроцесори відрізняються один від одного переважно типом периферійних пристроїв, які доповнюють основну структуру. У різних членах сімейства можуть є пам'ять, таймер, послідовний і паралельний порти. Крім того, процесори ADSP-21msp58/59 включають аналоговий інтерфейс для перетворення сигналу звукової частоти.
Функціональні модулі
Таблиця 1.1 показує характеристики, якими володіють окремі члени сімейства.
Таблиця 1.1
Computational Units (обчислювальний модуль) – кожен процесор сімейства ADSP-2100 містить три повнофункціональних незалежних обчислювальних модуля: arithmetic/logic unit (ALU) – арифметичиско-логический, multiplier/accumulator (MAC) – накопичувач, barrel shifter – сдвиговый розширювач.Всі модулі оперують з 16-розрядними словами, а також забезпечують апаратну підтримку мультиточности.
Data Address Generators & Program Sequencer (генератори адрес даних і програма sequencer) – два окремі генератори адрес забезпечують адреси для вбудованої і зовнішньої пам'яті. Здвоєні генератори адрес даних дозволяють процесору генерувати адреси для двох вибірок операнда одночасно, що максимізував продуктивність.
Memory (пам'ять) – в сімействі ADSP-2100 застосовується архітектура пам'яті, в якій дані зберігаються в секції даних, а в секції програм зберігаються як дані так і команди. Всі процесори сімейства мають оперативну пам'ять що полягає і цих двох сегментів. Швидкодія внутрішньої пам'яті дозволяє процесору вибирати два операнди (один з області даних, інший з області програм) в перебігу одного циклу.
Serial Ports (послідовні порти) – забезпечують послідовний інтерфейс зв'язку з апаратними засобами, призначеними для стискування, зберігання і обробки даних. Інтерфейс сумісний з великим числом відомих пристроїв. Кожен порт може використовувати як внутрішній таймер, так і зовнішній. Послідовний порт 0 має багатоканальні можливості.
Timer – 8-розрядний програмований таймер/лічильник забезпечує періодичну генерацію переривань.
Host Interface Port (головний зв'язковий порт) – забезпечує пряме з'єднання з головним процесором ЕОМ. Наприклад Motorola 68000, Intel 8051 або інший процесор сімейства ADSP-2100 можуть бути легко сполучені з головним інтерфейсом.
DMA Ports (порти DMA) – в ADSP-2181 внутрішній (IDMA) і байтовий (BDMA) DMA порти забезпечують ефективну передачу даних з внутрішньої пам'яті і в неї. IDMA порт має мультиплексну адресу і 16-бітову шину даних. IDMA порт повністю асинхронний дані в нього можуть записуватися, у той час коли ADSP-2181 повністю зайнятий.
Analog Interface (аналоговий інтерфейс) – процесори ADSP-21msp58/59 мають вбудовану схему для цифрової обробки аналогового сигналу. Ця схема містить АЦП (ADC) і ЦАП (DAC), аналогові і цифрові фільтри і паралельний інтерфейс зв'язку з ядром процесора.
Архітектура сімейства ADSP-2100 пристосована до виконання завдань за допомогою цифрового сигнального процесора і побудована таким чином, що пристрої за один такт можуть виконувати наступні дії:
генерувати наступну адресу програми;
вибирати наступну команду;
виконувати один або два кроки програми;
модифікувати один або два покажчики адреси даних;
виконувати обчислення.
У цьому ж такті процесори, які мають релевантні модулі можуть:
приймати і/або передавати дані через послідовний порт;
приймати і/або передавати дані через головний порт інтерфейсу;
приймати і/або передавати дані через DMA порти;
приймати і/або передавати дані через аналоговий інтерфейс.
Системний інтерфейс і інтерфейс пам'яті
У кожному процесорі сімейства ADSP-2100 чотири внутрішні шини сполучають внутрішню пам'ять з іншими функціональними модулями:
шина адреси;
шина даних;
шина пам'яті програм;
шина пам'яті даних.
Зовнішні пристрої можуть отримувати контроль над шинами за допомогою сигналів надання (BR,BG). Процесори ADSP-2100 можуть працювати у той час коли шини надані іншому пристрою, поки не вимагається операції із зовнішньою пам'яттю.
Схема початкового завантаження дає можливість автоматичного завантаження внутрішньої пам'яті після того, як її вміст був стертий. Це можна здійснювати за допомогою інтерфейсу пам'яті з EPROM, з головного комп'ютера, за допомогою головного порту інтерфейсу, а так само через BDMA порт процесора 2181. Програми можуть завантажуватися без застосування яких-небудь додаткових апаратних засобів.
Система команд
Процесори сімейства ADSP-2100 використовують єдину систему команд для сумісності з пристроями з вищою інтеграцією. Мікропроцесори ADSP-2171, ADSP-2181 і ADSP-21msp58/59 мають ряд додаткових команд. Система команд дозволяє виконувати мультифункциональные команди за один такт процесора, з іншого боку кожна команда може бути виконана окремо в своєму такті. Асемблер має синтаксис алгебри, для підвищення легкості для читання легкості кодування.
Ефективність сигнального процесора
Сигнальний процесор має бути не тільки дуже швидкодіючим, але задовольняти деяким вимогам в наступних областях:
Швидка і гнучка арифметика – архітектура процесорів ADSP-2100 дозволяє в одному проводити такі операції, як множення, множення з накопиченням, довільний зсув, а так само ряд стандартних арифметичних і логічних операцій в одному циклі процесора.
Розширений динамічний діапазон – 40-розрядний акумулятор має вісім резервних біт захисту від переповнювання при послідовному підсумовуванні, які гарантують, що втрати даних бути не може.
Вибірка двох операндів за один цикл – при розширеному підсумовуванні на кожному циклі процесора необхідно два операнди. Всі члени сімейства ADSP-2100 здатні підтримувати обробку даних з двома операндами, чи збережені дані в пам'яті чи ні.
Апаратні циклічні буфери – великий клас алгоритмів обробки цифро-аналогових сигналів, включаючи цифрові фільтри вимагають наявність циклічних буферів. Архітектура сімейства ADSP-2100 має апаратні засоби для обробки покажчика адреси wraparound, що спрощує реалізацію кругових буферів.
Перехід по нулю – алгоритми, що повторюються, найлогічніше виражати через цикли. Програма Sequenser ADSP-2100 підтримує роботу з циклічним кодом з нулем на верху, в об'єднанні із структурою clearest це підвищує ефективність системи. Також немає препядствий для роботи з умовними переходами.
Основна архітектура
У цьому розділі описується основна архітектура процесорів сімейства ADSP-2100, схема якої приведена на мал. 2.1.
Обчислювальні
