Разработка программного обеспечения для сигнальных процессоров TMS320C64xx Часть 2. Характеристики современных DSP.

Основные производители DSP и принадлежащие им доли рынка Название компанииДоля рынка DSP Texas Instruments54,3% Freescale Semiconductor14,1% Analog Devices8,0% Philips Semiconductors7,5% Agere Systems7,3% Toshiba4,9% DSP Group2,2% NEC Electronics0,6% Fujitsu0,4% Intersil0,3% Other Companies0,5%

Области применения семейств DSP разных производителей Область примененияСемейство/производитель Обработка видео, видеонаблюдение, цифровые камеры, 3D графикавидеонаблюдение TMS320DM64x/DaVinci, TMS320C64xx, TMS320C62xx (TI), PNX1300, PNX1500, PNX1700 (Philips), MPC52xx (Freescale) Обработка аудио, распознавание речи, синтез звука TMS320C62xx, TMS320C67xx (TI), SHARC (Analog Devices) Портативные медиа устройства TMS320C54xx, TMS320C55xx (TI), Blackfin (Analog Devices) Беспроводная связь, телекоммуникации, модемы, сетевые устройства TMS320C64xx, TMS320C54xx, TMS320C55xx (TI), MPC7xxx, MPC86xx, MPC8xx PowerQUICC I, MPC82xx PowerQUICC II, MPC83xx PowerQUICC II Pro, MPC85xx PowerQUICC III (Freescale), Blackfin, TigerSHARC (Analog Devices), PNX1300 (Philips) Управление приводами, преобразование мощности, автомобильная электроника, предметы домашнего обихода, офисное оборудование TMS320C28xx, TMS320C24xx (TI), ADSP-21xx (Analog Devices), MPC55xx, MPC55xx (Freescale) Медицина, биометрия, измерительные системы TMS320C62xx, TMS320C67xx, TMS320C55xx, TMS320C28xx (TI), TigerSHARC, SHARC (Analog Devices)

Формат обрабатываемых данных и разрядность DSP DSP использующие целочисленную арифметику (fixed-point): 16 битные; 32 битные; DSP использующие арифметику с плавающей точкой (floating-point): 32 битные.

Системы счисления Десятичная (dec) Двоичная (bin) 3 -> 0· · · · · · · · ·2 0 -> b Шестнадцатеричная (hex) 33 -> b -> 0x33

Представление чисел в дополнительном коде Для кодирования используется дополнительный код, поскольку арифметические действия над числами со знаком, представленными в доп. коде, выполняются как над беззнаковыми. Порядок преобразования чисел в дополнительный код: Для положительных чисел, дополнительный код совпадает с прямым; Для отрицательных чисел все разряды числа инвертируются, а к результату прибавляется 1. К получившемуся числу дописывается старший (знаковый) разряд, равный 1.

Примеры работы с числами в дополнительном коде Преобразование в дополнительный код Сложение чисел в дополнительном коде

Целочисленная арифметика Использует представление дробных чисел в формате с фиксированной точкой (fixed-point notation). Такое представление означает что в рамках заданного формата для всех чисел фиксируется одинаковое местоположение запятой, разделяющей знаковую и дробные части. Например для числа 0, имеем: 2 -1 * * * * * * *1= 0, Знак

Q формат Q это формат чисел с фиксированной точкой, где указывается число бит дробной части и опционально количество бит целой части. Запись Qm.n означает: Q – означает, что число в Q формате; m (опционально, обычно 0); n – количество бит отводимых на представление дробной части в форме дополнения до двух. Для числа в формате Qm.n, требующего для хранения знаковое целое длиной m+n+1 справедливо следующее: Диапазон значений [-2 m, 2 m – 2 -n ]; Разрешение 2 -n 9

Преобразования Из вещественного в целочисленное Qm.n: Умножаем число с плавающей точкой на 2 n ; Округляем к ближайшему целому; Из целочисленного Qm.n в вещественное: Делим число в Q формате на 2 n Примеры: > Q31: *2 31 = > > 0x141205c; 0xaf (Q31) -> float: 0xaf > /2 31 = ; 10

Арифметика с плавающей точкой Conversion equations Special case e=exponent is a signed twos compliment 8-bit field and determines the location of the binary Q point s=sign of mantissa (s = 0 positive, s =1 negative) f=fractional part of the mantissa; an implied 1.0 is added to this fraction but is not allocated in the bit field since this value is always present TMS single-precision floating-point format Bit No Exponent (e) Hex twos comp F FF 80 Decimal

Fixed-point vs. Floating Point |DSP с фиксированной точкой DSP с плавающей точкой быстрая и недорогая реализация; обеспечивают большую абсолютную точность при равной разрядности ограниченный диапазон представляемых чисел и как следствие подверженность проблемам переполнения; необходимость масштабирования результатов, что приводит к снижению достижимого отношения сигнал-шум; Более дорогая и зачастую медленная реализация; Более широкий динамический диапазон, отсутствие проблемы переполнения Простота и естественность программирования; 12

Сравнение быстродействия DSP с фиксированной точкой 13

DSP фирмы TI

Основные поколения DSP семейства TMS320C6000

Обобщенная структура DSP DaVinci