האבולוציה והאדריכלות של טקסס מכשירים TMS320 DSP מעבדים

מעבדי אותות דיגיטליים (DSPs) שינו כיצד מערכות אלקטרוניות מטפלות בסימנים אנלוגיים בעולם האמיתי.בין המשפחות המשפיעות ביותר בתחום זה הוא סדרת TMS320 של טקסס מכשירים, שהוצגה לראשונה בתחילת שנות ה-80.השורה TMS320 הפכה במהירות למדד עבור ביצועים גבוהים, עיבוד אותות בזמן אמת, אשר מופעל כל דבר החל ממות מוקדמות לבקרים תעשייתיים מודרניים.

TMS32010 המקורי, הושק ב-1983, הציג אדריכלות של 16 סיביות קבוע ורץ ב 5 מיליון הוראות ל-2 (MIPS) במהלך העשורים הבאים, טקסס מכשירים הציגה דורות מוצלחים - TMS320C2x, C3x, C4x, C5x, C6x, ועוד C6000 ו- C5000 - כל שיפור משמעותי בשעון, מהירות המקבילה, מאפשר שיפור זיכרון משתנה באמצעות מערכת זיכרון גבוהה, ומאפשרת גישה משולבת, וזיכרון, או תוכנית אבטחה שונה.

תכונות ארכיטקטוניות מפתח נפוצות ב- TMS320 DSPs כוללות:

  • (FLT:0) יחידות לוגיקה (ALUs) ומניפולטורים כפולים (MACs) FLT:1 שיכולים לבצע פעולות מכפלות במחזור יחיד - אידיאלי עבור מסננים דיגיטליים.
  • (ב) ⁇ 0) ,[דרוש מקור], ו[דרוש מקור] [ב], כדי לבצע את הקרנלים החוזרים על עצמם ללא עונשי מחזור.
  • (FLT:0) זיכרון על שבב (SRAM או cache03)FLT 1 עם אוטובוסים נתונים רחב, לעתים קרובות תצורה כמו תוכנית או זיכרון נתונים כדי להתאים לצרכים של יישום.
  • (FLT:0) ,DMA) , בקריסטלציה של זיכרון ישיר (DMA) 1:1 שיכול להעביר נתונים בין היקפים וזיכרון באופן עצמאי מהמרכז CPU.
  • (FLT:0) למערכות היקפיות מתקדמות (PWMs), כולל ממשקים סדרתיים רב ערוצים, צירים, מודטורים דו-ממדיים (PWMs), ו להמיר אנלוגי לדיגיטליים (ADCs).

טקסס מכשירים גם חילקו את משפחת TMS320 לנקודות קבועות (למשל, C54x, C55x, C64x) ונקודת צף (למשל, C33x, C67x) גרסאות קבועות מעבדים הם בדרך כלל יותר כוח-חסכוני, בעוד מכשירים צפים מציעים טווח דינמי וקל יותר עבור אלגוריתמים מורכבים כמו סינון או מהיר יותר כדי לשנות את הגישה הבסיסית של ביצועים ספציפיים, ומאפשרים.

אפשרויות לCreiting Metrics

TMS320 DSPs מוגדרים על ידי מספר מדדי ביצועים החשובים במערכות משובצות בזמן אמת.המפורט הנפוץ ביותר הוא MIPS (מיליוני הוראות לשנייה), אך לעיבוד אותות, שיעור ה- MAC (לעתים קרובות-accumulate) לשנייה הוא יותר חושף.לדוגמה, TMS320C6748, מערכת הפעלה בצפיפות נמוכה, יכול להגיע עד 36 מיליון כפול CR) ל-R.

יעילות אנרגיה היא סימן נוסף של סדרת TMS320C55x, למשל, תוכנן במיוחד עבור מכשירים ניידים מופעלים סוללות, צריכת כ- 0.05 mW עבור MIPS במהירויות שעון נמוכות. יותר מכשירים אחרונים כמו TMS320F28D, מעבד כפול-core C2000 עם יכולות DSP, משלב עיבוד ביצועים גבוהים עם מודול אבטחה מתקדם תוך שמירה על פירוק כוח בתוך מערך נמוך של CRMx (מערכת חישובית) ו-מערכת הפעלה גמישה של קורטקס (R2x) היא עדיין יעילה) של פונקציות חישובית של מערכת הפעלה (קורטקס) ומעבדת אבטחה נמוכה של מערכת הפעלה (קורטקס) ומעבדת אבטחה גבוהה של מערכת הפעלה גמישהמערכת הפעלה משולבת של מערכת הפעלה גמישה-קורטיקה (קורטקס) היא מערכת הפעלה (RMx2x2.

פיתוח תוכנה ומערכת אקולוגית

טקסס מכשירים מספק מערכת אקולוגית לפיתוח תוכנה עשירה עבור משפחת TMS320. הכלי העיקרי הוא Code Composer Studio (CCS), סביבת פיתוח משולבת (IDE) המבוססת על Eclipse. CCS תומך C ו- C++ תכנות, כמו גם שפה של הרכבה עבור שגרות תזמון ביצועים קריטיות.זה כולל מארגן מברק מתפתל אשר באופן אוטומטי לוחות זמנים עבור צינורות VLIW, סימולטור עבור מוקדם של מוטציות בשלב מוקדם, וספק תכונות בפועל של מעבדים, כמו DOS-DS, כמו גם תכונות הפעלה / סימולציה בפועל, ו-DTV-DTV-DTV-DV.

(הופנה מהדף הספרה לעיבוד (SPIR) 1 ו-FLT:2DSP ו- Math LibrariesFLT 3EV מספקים פונקציות טרום-אופטימיות עבור FFTs, FIR / IIR מסננים DSP, פעולות ממטריקס ו- convolution.

אחת החוזקות של קו ה- TMS320 הוא הזמינות של תמיכה בשפה ברמה גבוהה. אלגוריתמים רבים יכולים להיות כתובים לחלוטין C ללא הקרבה ביצועים, הודות ליכולתו של המדור לנצל מקבילות ברמת ההוראה.עבור המשימות התובעניות ביותר, פונקציות אינטרינריות מאפשרות גישה ישירה להכפלה של חומרה ו- SIMD (ההדרכה, מספר נתונים) ללא פעולות הפעלה זו הופכת את המעבדים לנגישים יותר.

יישומים שונים בתעשיות

הגמישות של מעבדי TMS320 הובילה לאימוץ שלהם במגוון רחב של תחומים. להלן היא תצוגה מורחבת של תחומי יישום מרכזיים.

תקשורת ורשת Wireless

מתחנות הבסיס של 2G ועד ראשי רדיו מרוחקים מודרניים 5G, TMS320 DSPs היו המנוע החישובי לתקשורת אלחוטית.היכולת שלהם להתמודד עם תוכניות מודולציה מורכבות (QAM, שלDM), תקשור שווה, וקודי תיקון שגיאות בזמן אמת הוא חיוני.ה-FLT:0TMS320xF66xR1LT:1-core מתאימים במיוחד עבור תוכנות רדיו-SDR (R) ו-D2, כלומר, מעבדיקוד פתוח, לעתים קרובות, מעבדים ניידים, כלומר, מעבדים, מעבדי, מעבדים, מעבדים, מעבדים, מעבדים, מעבדים, כלומר, מעבדי תיבות של עיבוד ידניים, כלומר, כלומר, כלומר, מעבדי תיבות של פרוטוקולים ניידים, מעבדי תיבות של פרוטוקולים, לעתים קרובות, מעבדי תיבות של פרוטוקולים ניידים, כלומר, כלומר, מעבדי הפעלה:0.

מצבי תקשורת לווין גם להסתמך על TMS320 DSPs עבור סינתזה גלפור והדגמה בשיעורי סמל גבוה.הההה הדטרמיונית של המעבד הופכת אותו אידיאלי עבור לולאות שליטה במערך האנטנה הסתגלות ומערכות beamforming. in Wired Communications, TMS320s מופיעים ב VDSL ו- G.fast modems, טיפול בקו המנוי הדיגיטלי (SLD) ו decoding.

אודיו ותהליכי קול

אודיו הוא התאמה טבעית למעבדי DSP. TMS320 משתמשים בקונסולות ערבוב דיגיטליות מקצועיות, שבו אלפי ערוצים דורשים שוויון בזמן אמת, עיבוד ואפקטים.במוצרים צרכניים, הם כוח רמקולים Bluetooth, קולטים, מקלטי תיאטרון ביתי, ביצוע אלגוריתמי אודיו מרחביים ותיקון חדר.

האלגוריתם של האלגוריתם של ®FLT:0(Echo CancelFLT:1 אלגוריתם הוא תצוגה קלאסית TMS320: זה דורש סדרה של מסננים FIR ו- a לפחות-mean-squares הסתגלות לולאה ריצה בקצב של 8 k-K עד 48 kHz.com קבוע TMS320 מעבדים יכול ליישם הדליק באיכות גבוהה עם זנב של כמה מאות שניות באמצעות פחות פונקציות ראשיות עבור 50.

ציוד אבחון ואבחון

מכשירים רפואיים דורשים אמינות גבוהה, ביצועים בזמן אמת, ולעתים קרובות הסמכה רגולטורית מחמירה. TMS320 DSPs נמצאים במכונות אולטרסאונד ניידות, שבו הם מבצעים beamforming ותמונה שחזור נתונים טרנספורמטיביים.TheFLT:0TMS320C6678SFLT:1, עם שמונה ליבות שלה ו-160 GMACS, יכול לעבד מסגרת אולטרסאונד מלאה ב-iII, המאפשרת תגובה נמוכה ו-MRIx, גם בדיקות CT-S320.

ציוד אבחון כמו מערכות ניטור המטופל מסתמכ על TMS320 DSPs עבור אלקטרוקרדיולוג (ECG) ואלקטרונספלוגרם (EEG) עיבוד אותות - סינון רעש, זיהוי של זוועות, ומדחסס נתונים עבור שידור אלחוטי. Texas Instruments מספק התייחסות רפואית ותיעוד ידידותי ל- FDA כדי להאיץ את הפיתוח בתחום זה מוסדר.

אוטומציה תעשייתית וכוח אלקטרוניקה

סדרת TMS320C2000, שגם היא שוקה כמשפחות דלפינו ופיקקלו, נפוצה במיוחד בשליטה תעשייתית.מכשירים אלה משלבים יכולות DSP ⁇ עם תכונות מיקרו-בקר כמו מתווכים, PWMs, ו- ADCs, מה שהופך אותם אידיאליים עבור בקרת מנוע (BLDC, PMSM, servo), אלגוריתם אנרגיה דיגיטלית, מחוסנים, וכוח לא מכווני (UPScore) בשלב השני יכול להפעיל תפקיד מרכזי בקרה (R) בשלב השני של אבטחה (R2-R) ב-R) בשלב השני של אבטחה (R.

רובוטיקה, TMS320 מעבדים לבצע קריומטיקה הפוכה, חיישן היתוך מקודדים יחידות מדידה אינפורמטיבי (IMUs), ותכנון בזמן אמת מסלול מסלול.ההוצאה להורג ה ⁇ מבטיחה כי לולאות שליטה לשמור על תזמון הדוק, גם כאשר המורכבות של האלגוריתם גדלה. עבור ממירי כוח, DSP יכול ליישם נוסחאות דיגיטליות PID עם שיעורי עדכון גבוהים (g, 1.

מוצרי חשמל חכמים ובית חכם

מעבר למוצרי אודיו, שבבי TMS320 מופיעים בטלוויזיות חכמות לעיבוד תנועה וידאו ו deinterlacing, בקונסולות המשחקים לתקשורת בקר וצנרת אודיו, ובמרכזי אוטומציה ביתית לעיבוד פיקוד קול. מעבדים קבועים דלתיים כמו TMS320VC5507 משמשים בתרמוסטטנטים חכמים ומצלמות אבטחה, טיפול באלמנטים אודיו ודימויים בסיסיים לפני דהוגן משימות כבדות לשרת GPU.

השוואת TMS320 עם משפחות DSP ו- MCU

מהנדסים לעתים קרובות להשוות את TMS320 DSPs עם חלופות כמו NXP של סדרה 56800, Analog מכשירים של SHARC ו Blackfin, או ARM מבוסס MCUs עם הרחבות DSP (למשל, Cortex-M4/M7, Cortex-R) לכל פלטפורמה יש כוח בקרה מקוון ייחודי: ARM הליבה מציעה מערכות אקולוגיות עשיר ותמיכה של צד שלישי רחב, בעוד SHARC בנקודת מבט צפה עבור ציוד מתמטי חזק עבור CTM-R.

עם זאת, עבור משימות עיבוד אותות גבוהה מאוד (למשל, מכ"ם, תקשורת גבוהה פסוויד), FPGAs או מאיצים מיוחדים יכולים לצאת החוצה את DSPs. היתרון של TMS320 נמצא בתכנות וקלות פיתוח אלגוריתם שבו מתון עד גבוה דרךput הוא צורך, והיכן תגובה ⁇ בזמן אמת היא לא ניתן להשגה.

כיוונים עתידיים וחדשנות

טקסס מכשירים ממשיכה לפתח את קו TMS320. הדורות האחרונים, כגון סדרת C2000 עם CLA (Control Law Accelerator) ואת ארכיטקטורת C66x KeyStone, להדגיש אינטגרציה ויעילות. Trends כוללים שילוב של זיכרון על שבב, הוספת מאיצים חומרה עבור פונקציות ספציפיות (למשל, רדיוקס 4FFT ליבות), ולהפחית את צריכת החשמל באמצעות תהליכי אבטחה מתקדמים, כמו גם קיבולת אבטחה דינמית, לחץ אווירית, ומאובטחת.

דחיפה לעבר קצה AI ולמידה מכונה בנקודת הקצה היא גם השפעה על TMS320 הפיתוח. בעוד לא מיועד בעיקר לרשתות עצביות, C6000 התקנים קבועים C6000 יכול לרוץ מודלים קטנים מפריחים (למשל, עבור זיהוי אנאמאאלי תעשייתי) באמצעות מסגרת הלמידה העמוקה של TI (TIDL) של מעבדי TMS320s®, לעתים קרובות עם C66x אמיתי, כולל ליבה של מערכות ASP-AX באופן כללי, כגון מעבדי של מערכת עיבוד לינוקס-Ax-Ax-AX-AX-ARM-ARM-AX-AX-A, כולל גם מעבדיאלי, כלומר, כלומר, כלומר, כולל ARM-ARM-ARM-ASTARM-ARM-זמן) של מערכת עיבוד כללי של מערכת עיבוד לינוקס-זמן, מערכת טיפולית של מערכת טיפולית של מערכת טיפולית של מערכת עיבוד גוף-זמן, כלומר, כלומר, עם לינוקס-זמן, עם לינוקס-זמן, עם מערכת טיפולית של מערכת טיפולית של מערכת טיפולית של מערכת טיפולית של מערכת טיפולית של מערכת טיפולית של מערכת טיפולית של מערכת טיפולית של מערכת טיפולית של מערכת טיפולית של מערכת טיפולית של מערכת טיפולית של מערכת טיפולית

שיקולים מעשיים לתכנון-In

(המהנדסים בוחרים ב-PsychS320 DSP צריכים לשקול מספר גורמים: דרישות קבועות לעומת צרכי צף, גודל זיכרון על שבב, תערובת היקפית, תקציב חשמל, ועלות: 10-15 לפיתוח, ה-FLT:0TMS320C5505 eZdspphFLT:1 או FLT:2LACHXL-FLT, 7DR) מציעות גישה יעילה ל-Fv5 (D)

מסקנה

משפחת מעבד TMS320 DSP נותרה טכנולוגיה בסיסית לעיבוד אותות דיגיטליים על פני ספקטרום עצום של תעשיות.ממקורותיה בשנות ה-80 ועד למכשירים הרב-core האחרונים, אנרגיה-אופטימיים, טקסס מכשירים סיפקו באופן עקבי מעבדים העומדים בדרישות החישוביות המפחידות ביותר של IoT, ללא ספק שילובם של ארכיטקטורת יעילה, כלי פיתוח מקיף ותמיכה יישומים נרחבת ממשיכה להפוך אותם לבחירה אמינה עבור מהנדסים בתחום התקשורת, דרישות אודיו דיגיטליות, כמו גם על ידי עיבוד של 5G.

(ב) ◄ ⁇ ⁇

  • (ב) ◄ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,0) ,קוד קומפר סטודיו IDEFLT 1
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ויקרא י"ד: ויקרא י"ד:
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇