Учебник - Процессоры цифровой обработки сигналов (Круг П.Г.) (1086865), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Как ужеупоминалось, данные из функциональных модулей помещаются врегистры, а затем по адресам, генерируемым D-модулями, идет обмен спамятью данных. При этом каждый из регистровых файлов соединен 32разрядными шинами с диспетчером памяти. Диспетчер организуетодновременную выборку из памяти по четырем шинам до 64 разрядов подвум подаваемым адресам. При этом память дробится на множествомелких банков, что практически исключает конфликты доступа к памяти.Такое решение обеспечивает доступ без задержек при параллельныхпотоках обращения и при возможности адресовать отдельно каждый байтпамяти.Фактически вся память данных ПЦОС организована не какдвухпортовая, а как многопортовая, и количество одновременновыбираемых данных может меняться [2].6.2.
Структура и состав ПЦОС серии TMS320С6000На рис. 6.3 показана внутренняя структура ПЦОС TMS320C6000 [6].Как видно из рисунка, сам ПЦОС можно условно разделить нанесколько частей. Во-первых, это собственно ядро процессора, структуракоторого рассматривалась ранее. Во-вторых, области памяти данных ипамяти команд; в третьих – размещенная на кристалле периферия.
Все этичасти связаны между собой двумя контроллерами – памяти команд иликэш-памяти и памяти данных. Эти блоки связывают ядро ПЦОС и банкипамяти (с их специфической конфигурацией и доступом) с традиционнымишинами, к которым подключаются периферийные модули и внешниеустройства.РассмотримподробнеепериферийныеустройстваПЦОСTMS320С6000 [6].6.2.1. Контроллер ПДПУстройство предназначено для передачи данных из памяти в памятьбез участия центрального процессора.
Контроллер ПДП имеет четыре69PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.comосновных программируемых и пять дополнительных каналов. Кроме того,контроллер ПДП используется при начальной загрузке программы впамять ПЦОС при старте (bootloader).6.2.2. Хост «Порт-интерфейс» (ХПИ)ХПИ используется как для обмена данными с управляющимконтроллером, так и для асинхронного обмена. ХПИ – это 16-разрядныйпараллельный порт, который обеспечивает прямой доступ к памяти ПЦОС.При этом ПЦОС является управляющим устройством для данногоинтерфейса, что существенно упрощает процедуру доступа. ПЦОС можетобмениваться информацией, как через внутреннюю, так и через внешнююпамять.
Кроме того, ПЦОС может иметь прямой доступ к большинствуустройств размещенной на кристалле периферии.Рис. 6.3. Структура ПЦОС TMS320C600070PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com6.2.3. Шина расширения (ШР)ШР является расширением как ХПИ, так и ИВП (см. ниже). Сиспользованием ШР можно реализовать 32-разрядный ХПИ, которыйбудет работать аналогично штатному 16-разрядному. ШР также можетреализовать синхронный протокол обмена между хост ПЦОС и ЦПУ, чтодает возможность прямого подключения к большому набору стандартныхшин хост ПЦОС.
Также к шине расширения могут быть подключеносинхронное FIFO и асинхронные периферийные устройства.6.2.4. Интерфейс внешней памяти (ИВП)ИВП это специальный блок, предназначенный для обмена даннымис внешней памятью и быстродействующими внешними устройствами.ИВП может принимать запросы на обмен с внешней памятью от трех:контроллеров памяти данных, программной памяти-КЭШ и ПДП.Поскольку сам ПЦОС – очень скоростное устройство, то ИВП не тольковыводит наружу классическую шину, но и имеет специальные сигналы длянепосредственного подключения быстродействующего синхронноговнешнего ОЗУ как динамического (SDRAM), так и статического(SBSRAM).
Кроме того, к ИВП можно подключить и обычное статическоеОЗУ, ПЗУ, FIFO и другие устройства.6.2.5. Начальный загрузчикПЦОС TMS320C62x и TMS320C67x могут иметь множестворежимов начальной загрузки, которые определяют, что именно будетделать ПЦОС после сброса при подготовке к инициализации.
Они могутвключать загрузку программы с внешнего ПЗУ через ИВП или загрузкупрограммы через ХПИ/ШР из внешнего устройства.6.2.6. Многоканальный буферизованный последовательный порт(МКБПП)Это последовательный скоростной порт, базирующийся настандартном последовательном порте, как и в ПЦОС других серий. Онимеет возможность читать и записывать данные в память без участияцентрального процессора через контроллер ПДП.
Кроме того, у негосуществуют многоканальные расширения, совместимые со стандартами El,Tl, SCSA и MVIP.Отметимследующиефункциональныевозможностипоследовательного порта:полнодуплексная работа;двойная буферизация данных (позволяет поддерживать непрерывностьпотока);независимые тактовые частоты и схемы синхронизации для приема ипередачи данных;71PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.comпрямое подключение микросхем аналоговых интерфейсов, микросхемЦАП и АЦП с последовательным интерфейсом.МКБПП, по сравнению со стандартным последовательным портом,имеет дополнительные возможности:прямое подключение к шинам;многоканальный обмен при количестве каналов до 128;переменный размер данных 8, 12, 16, 20, 24 и 32 бита;встроенное u-Law и А-Law компандирование;возможность передачи первым старшего или младшего разряда данных;программируемая полярность сигналов синхронизации и тактовыхсигналов данных;гибкое программирование внутренних тактовых импульсов исинхронизации.6.2.7.
ТаймерПЦОС серии TMS320C6000 имеют два 32-разрядных таймера,которые могут быть использованы для:задания временных событий;реализации счетчиков;генерации импульсовпрерывания ПЦОС;посылки синхроимпульсов в контроллер ПДП.6.2.8. Селектор прерыванийПериферия ПЦОС TMS320C6000 может иметь до 32-х источниковпрерываний. ЦПУ имеет возможность обрабатывать 12 прерываний.Селектор прерываний дает возможность выбора тех 12 прерываний,которые будут использоваться, и также дает возможность сменыполярности внешних входов прерываний.6.2.9. «Спящие» режимыЛогика снижения потребляемой мощности позволяет сниматьтактовые сигналы с элементов ПЦОС для снижения энергопотребления.Несмотря на свое предназначение для базовых станций, ПЦОСTMS320C6000 также имеют режимы снижения энергопотребления.
КМОПсхемы в основном потребляют энергию в момент переключения, и чемвыше частота работы, тем больше это потребление. При включении«спящих» режимов у ПЦОС снимается тактовая частота сначала с ядраПЦОС, затем с периферии, размещенной на кристалле, и последний«третий» режим снимает тактовую частоту практически со всегокристалла, в том числе и с блока умножения частоты.72PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.comПЦОС имеет встроенный умножитель частоты с возможностьюумножения внешней тактовой частоты на 2 и на 4, что делает возможнымработу с низкой входной частотой и упрощает проектирование.6.2.10. Габаритные размерыВсе ПЦОС серии TMS320С6000 выпускаются в 352-выводных или452-выводных корпусах BGA со стороной квадрата 35, 27 и 18 мм.6.3.
Средства разработки для ПЦОС серии TMS320C6000Для разработчиков устройств на базе ПЦОС серии TMS320C6000предлагается широкий набор мощных средств разработки и отладки. Новаяархитектура ПЦОС данного семейства предполагает и новый подход кпроцессу разработки. ПЦОС серии TMS320C6000 позволяют уменьшитьвремя и стоимость создания проекта за счет переноса большей частиработы на программное обеспечение средств разработки. Разработчикуостается написать алгоритм на языке высокого уровня, а его реализация иоптимизация с использованием всех преимуществ архитектуры ПЦОСсерии TMS320C6000 перекладывается на компилятор. Это снимает одну изосновных трудностей при работе на ПЦОС с длинным командным словом– распараллеливание алгоритма. Такой подход имеет ряд преимуществ –во-первых, существенно сокращается срок разработки и качествополучаемого продукта за счет сосредоточения именно на реализуемойзадаче, а не на средствах ее реализации. Во-вторых, повышается качество иоптимальность кода за счет того, что автоматический оптимизатор всегдапомнит все особенности архитектуры ПЦОС и использует их помаксимуму.
Надо отметить, что время разработки сокращается и за счетсущественного уменьшения времени отладки из-за отсутствия ошибок вкоде низкого уровня, которые часто возникают по вине разработчика (чтото забыл или не учел) [6].Развитые средства оценки времени выполнения алгоритмовпозволяют принципиально оценить производительность алгоритма еще наначальных этапах его разработки, что снимает проблему возможнойнехватки ресурсов после макетирования устройства.Процесс реализации алгоритма на ПЦОС TMS320C6000 протекает внесколько стадий. Вначале разработчик пишет алгоритм на языке Си илина ассемблере, и компилятор переводит его программу в машинный код сиспользованием всех возможностей ПЦОС, таких как конвейернаяобработка и интеллектуальное нахождение параллелизма в исходнойпрограмме для задействования возможностей параллельной обработкикоманд в ПЦОС.
После наступает этап оценки производительности кодапрограммными средствами, что позволяет оценить достигнутыерезультаты и провести оптимизацию кода без обращения к аппаратному73PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.comобеспечению. И только следующим шагом идет проверка на макетеустройства или отладочном модуле.Программные средства, предназначенные для разработки программдля ПЦОС TMS320С6000 [6]:С-компилятор, ассемблер и компоновщик;отладчик;программный симулятор;среда Code Composer Studio.6.3.1. Высокоуровневый С-компилятор, ассемблер и компоновщикДанные программные продукты представляют собой набор средствдля компиляции кода. Специально ориентированы на реализациюоптимальных программ, созданных по алгоритмам цифровой обработкисигналов.
Имеет широкий набор встроенных средств оптимизации, какобщего плана, так и специализированных для ПЦОС серии TMS320С6000.Является ANSI совместимым компилятором. В состав данного продуктавходит ассемблерный оптимизатор - средство для переводапоследовательного ассемблерного кода в параллельную, специфичную дляПЦОС серии TMS320С6000 форму.6.3.2. Программный симуляторПродукт позволяет производить проверку выполнения кода наперсональном компьютере без ПЦОС. Имеет функциональныевозможности и интерфейс, аналогичный отладчику. В июне 1999 годапоявилась новая версия программного симулятора - Code ComposerSimulator.6.3.3. Code Composer StudioМногомодульный программный продукт представляет собоймощную интегрированную отладочную среду как для ПЦОСTMS320C6000, так и ПЦОС других серий.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
