Сравнение перспективных платформ для цифровой обработки сигналов

щении необходимой фильтрации и первой декомпозиции с сохранением детальной компоненты для полной реконструкции сигнала.

На последнем этапе было построено вейвлет-дерево декомпозиции сигналов и вейвлет-спектрограммы. На вейвлет-спектрограммах четко видны все локальные особенности сигнала на каждом из представленных масштабов. Видны все низкочастотные и высокочастотные тренды, получающиеся на каждом уровне декомпозиции, а также все неоднородности сигнала и его локальные максимумы, дублированные в зависимости от масштаба на диаграмме локальных максимумов.

В завершение проведенного анализа можно сделать вывод о чрезвычайной эффективности комплексного базиса алгоритмов вейвлет анализа для обработки гидроакустических данных, позволяющих охватить все аспекты обработки сигналов от фильтрации до сжатия на основании одного базиса операции.

Дальнейшая работа будет продолжаться в направлении автоматического адаптивного обнаружения объектов при помощи вейвлетов в одномерном и двумерном случаях.

А.В.Бутенко

СРАВНЕНИЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ПЛАТФОРМ ДЛЯ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

Процессоры цифровой обработки сигналов (ПЦОС) являются основой аппаратных платформ систем мобильных коммуникаций, широкополосной связи, цифрового вещания, обработки изображений высокого разрешения, встроенных систем управления. В связи с этим цифровая обработка сигналов становится ключевой информационной технологией реального времени XXI века.

Г оворя об игроках рынка ПЦОС, следует подчеркнуть, что за рамками данной статьи остаются многие достаточно известные компании (например, Samsung), имеющие в своих портфелях производимой продукции цифровые сигнальные процессоры. Таких компаний достаточно много, но принадлежащая им доля рынка столь невелика, что они не в состоянии сколько-нибудь серьезно влиять на процессы развития рынка в целом. Сегодня на рынке есть только два наиболее серьезных игрока - это компании Texas Instruments (TI) и Analog Devices (ADI), о продукции которых и пойдет речь в данной статье.

В данной работе рассмотрены средние по уровню производительности 16разрядные цифровые сигнальные процессоры с фиксированной точкой, предназначенные для применений в устройствах, в которых критична как производительность, так и потребляемая мощность (портативное и телекоммуникационное оборудование с батарейным или аккумуляторным питанием). Это семейство ADSP-BF5xx Blackfin от Analog Devices и TMS320C55x от Texas Instruments.

Такого рода ПЦОС объединяют преимущества микроконтроллеров и сигнальных процессоров, имеют RISC-подобные инструкции и поддерживают SIMD (одна инструкция - множество данных) систему команд для уменьшения потребления электроэнергии. у этого класса процессоров реализована функция динамического управления электропитанием.

Задачи, решаемые ПЦОС, - это реализация быстрого преобразования Фурье (БПФ), фильтрация, координатные преобразования и т. п. Все эти функции требуют предельного быстродействия, поскольку зачастую должны выполняться в реальном масштабе времени.

Типичные DSP-операции требуют выполнения множества простых сложений и умножений.

Компьютерные и информационные технологии в науке, инженерии и управлении

Для сложения и умножения требуется:

• произвести выборку двух операндов;

• выполнить сложение или умножение (обычно и то и другое);

• сохранить результат или удерживать его до повторения.

За основу архитектуры обе компании выбрали Гарвардскую архитектуру, которая имеет две физически разделенные шины данных. Это позволяет осуществить два доступа к памяти одновременно: подлинная Гарвардская архитектура выделяет одну шину для выборки инструкций (шина адреса), а другую для выборки операндов (шина данных). Но для выполнения DSP-операций этого недостаточно, так как в основном все они используют по два операнда. Поэтому Гарвардская архитектура применительно к цифровой обработке сигналов использует шину адреса и для доступа к данным. Важно отметить, что часто необходимо произвести выборку трех компонентов - инструкции с двумя операндами, на что, собственно, Гарвардская архитектура неспособна. В таком случае данная архитектура включает в себя кэш-память. Она может быть использована для хранения тех инструкций, которые будут использоваться вновь. При использовании кэш-памяти шина адреса и шина данных остаются свободными, что делает возможным выборку двух операндов.

Поскольку обе платформы ориентируются на мобильные устройства, то при проектировании очень важное место уделялось мерам по снижению энергопотребления. В конструкциях ПЦОС заложен ряд решений, которые позволяют вывести процессоры на фактически новый уровень снижения энергопотребления. Одним из немаловажных факторов является высокая вычислительная мощность ядер, позволяющая производить параллельно несколько операций, тем самым, уменьшая количество активных тактов процессора на выполнение задачи, включение и отключение функциональных узлов процессора, периферии.

В части программирования стоит отдать должное обоим производителям процессоров. Обе среды разработки приложений - Visual DSP++ от Analog Devices и Code Composer Studio от Texas Instruments - отличаются простотой, удобством и наглядностью в представлении информации. Встроенная система контекстной помощи, примеры программ, файлов конфигурации и несколько уроков позволят даже незнакомым с данной средой программистам освоить ее в короткий срок. При этом использование такой среды разработки, а также наличие библиотек, содержащих оптимизированные математические функции, функции обработки изображений и обработки сигналов, сокращает на порядок время выполнения проекта. Также обе компании предоставляют широкий выбор отладочных комплектов.

Состав отладочных комплектов

Analog Devices ADDS-BF533-EZLITE

Отладочная плата с USB-интерфейсом

• процессор ADSP-BF5xx

• аудиокодек AD1836 96 kSPS 24 бит

• видеодекодер ADV7183,

• видеокодер ADV7179

Интегрированная среда разработки VisualDSP.

Источник питания от сети переменного тока 100...240 В

Texas Instruments TMDSDSK5510-0E

Отладочная плата с USB-интерфейсом

• процессор TMS320C55x

• аудиокодек TLV320AIC23 96 kSPS 24 бит

• 8 Мбайт SDRAM-памяти

• 256Кбайт Flash-памяти Интегрированная среда разработки

Code Composer Studio™ Источник питания от сети переменного тока 100...240 В

Результаты рейтинга производительности ПЦОС согласно BDTImark 2000

Производительность Скорость Платформа г

процессора работы с памятью

ADSP-BF5xx(750 MHz) 4190 71

TMS320C55x (300MHz) 1460 75

Сравнительная характеристика сигнальных процессоров

Частота процессра

Parallel Periph Interface PCI USB 10/100 Ethernet CAN C) I2 £ T T UA Сторожевой таймер, часы реального времени

ADSP-BF53x 400-600 52-32S + + + + + + + + 0,8-1,2

TMS320C55x 10S-300 32-320 - - + - - + + + 1,2-1,6

Сравнение двух платформ от ведущих производителей цифровых сигнальных процессоров показало, что при построении систем цифровой обработки сигналов на их основе обе платформы достаточно близки по своим характеристика, но при прочих равных условия предпочтительней использовать продукцию от Analog Devices.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. ADSP-BF5xx EZ-KIT Lite Evaluation System Manual - Revision 1.3, April 2004.

2. C55x DSP One-Day Workshop - Revision 2.0, March 2003.

3. TMDSDSK5510-0E Technical Reference - Revision D, April 2004.

4. Component Software Engineering User’s Guide for 16-Bit Processor - Revision 2.0, March 2003.

5. http://www.analog.com.

6. http://www.bdti.com.

7. http://www.ti.com.

8. http://www.chipnews.com.ua/.

9. http://www.autex.spb.ru.

10. http://www.bisel.ru.

11. http://www.compitech.ru.

12. http://www.dsp.ru.

13. http://www.eltech.spb.ru.

14. http://www.scanti.ru.