Procesoare de semnal digital şi controlere

9 SEPTEMBRIE 2013

Portofoliul Freescale de Procesoare de Semnal Digital (DSP) include tehnologia StarCore și familia Symphony de procesoare audio care contribuie prin viteză și putere de calcul la dezvoltarea unei game largi de aplicații, inclusiv în bandă de frecvență joasă, în comunicații, audio, de consum, medicale, pentru industria aerospațială, de apărare, de control industrial, de testare, măsurare și monitorizare. Tehnologia de realizare a Controlerelor de Semnal Digital (DSC) combină, pe un singur cip, puterea de procesare a unui DSP și funcționalitatea unui microcontroler.
În funcție de aplicație, se pot alege componentele adecvate dintre una din categoriile:
1. StarCore Digital Signal Processors
2. DSP56K/Symphony Digital Signal Processors
3. Digital Signal Controllers

StarCore Digital Signal Processors

Familiile StarCore Digital Signal Processors au cele mai performante componente DSP programabile, bazate pe tehnologia StarCore care oferă până la șase nuclee de calcul ce rulează la frecvența de 1,2GHz. Aceste dispozitive sunt orientate către aplicațiile care lucrează în bandă de frecvență joasă, în industria aerospațială, de apărare, medicale, de testare și dispozitivelor de măsurare.
Procesoarele de semnal digital Freescale, construite pe baza tehnologiei StarCore, sunt dispozitive programabile de înaltă performanță, proiectate pentru a oferi clienților soluții complet scalabile și flexibile, pentru o adaptare rapidă la cerințele de pe piață. Combinând consumul redus de energie și costurile reduse, portofoliul StarCore DSP reprezintă soluția perfectă pentru proiectarea la un nivel următor, cu performanțe superioare.
Platforma Freescale QorIQ Qonverge se bazează pe o arhitectură comună și integrează procesarea de comunicații, procesarea StarCore a semnalului digital și tehnologii de accelerare într-un singur sistem-on-chip. Procese tehnologice avansate și de integrare excepțională permit convergența funcțiilor multiple care, în mod tradițional, se realizau pe componente FPGA, ASIC, DSP și procesoare diferite, fiind acum încorporate pe un singur dispozitiv. Componentele au funcții direcționate de la aplicații mici spre altele mari, ce reprezintă celule de bază în procesarea și transmiterea de informații legate de voce și video, aparate și sisteme de automatizări industriale, de control al puterii și aplicații aerospațiale și de apărare.

StarCore Digital Signal Processors cuprinde 3 familii de produse:

1 Multicore DSP
Tehnologia SC3850 este cea mai nouă generație Freescale de nuclee StarCore DSP. Îmbunătățirile cheie față de generația anterioară, includ o creștere de 2 ori a capacității de multiplicare a DSP, per­for­manță de cod program compilat semnificativ mai mare și o ierarhie a memoriei îmbunătățită.

Îmbunătățirea micro-arhitecturală și noile instrucțiuni permit accelerarea funcțiilor de control, a managementului de memorie și de performanță de cod DSP. Sunt oferite familiile: MSC81xx (8 produse) și MSC 82xx (3 produse).

2 Single-Core DSP
Cuprinde 2 produse cu un singur nucleu: MSC8151 și MSC8251.

3 Cost-Efficient DSP
Cuprinde 3 produse la un cost eficient: MSC7116, MSC7119 și MSC8113.

Freescale oferă sprijin în dezvoltarea de aplicaţii bazate pe componente DSP.
Platforma Freescale P2020-MSC8156 AdvancedMC™ (AMC) reprezintă o referință în proiectare, fiind o platformă multi-standard de dezvoltare aplicații în banda de frecvență pentru următoarea generație de standarde wireless, cum ar fi LTE, WiMAX, WCDMA şi TD-SCDMA.
Platforma AMC integrează cea mai nouă generație Freescale de procesoare multinucleu, procesorul QorIQ P2020 cu premiatul procesor de semnal digi­tal (DSP) MSC8156, care este, în prezent, DSP-ul cel mai puternic din industrie.
Platforma AMC a fost realizată pe baza unui concept de tip mezanin, cu un card P2020 de bază și un card MSC8156 mezanin care furnizează blocurile cu funcții de sistem. Platforma a fost gândită pentru a permite dezvoltarea rapidă a sistemelor de prototipuri.
Procesorul P2020 oferă o combinație excelentă de protocoale și de sprijin ca interfață, incluzând nuclee de procesare e500v2 cu performanță dublă. De asemenea, este construit pe tehnologia Power Architecture, conţine memorie DDR2, 3 controlere Ethernet cu viteza îmbunătățită de trei ori cu sprijinul RGMII, o interfață SerDes cu opțiunea de PCI Express(R) sau interfață Serial RapidIO®, controler eSDHC și o interfață USB 2.0.
MSC8156 DSP oferă un nivel ridicat de performanță și integrare, combinând șase nuclee SC3850 DSP, complet programabile, fiecare rulând la 1GHz. Această putere de procesare la 6GHz, cuplată cu o arhitectură extrem de optimizată pentru aplicații de infrastructură wireless, îl face să fie un dispozitiv ideal pentru dezvoltarea de soluții conforme cu următoarea generație de standarde wireless.

Caracteristici cheie ale platformei de referinţă P2020-MSC8156 AMC
Factor de formă AMC cu lăţime mică, dezvoltat pe înălţime
Procesor QorIQ P2020:
– două nuclee e500v2 la 1.2GHz
– 1GB de memorie DDR2 (SOCDIMM)
– accelerare TCP/IP
– eSDHC
– USB
MSC8156 DSP
– Șase nuclee SC3850, construite pe tehnologia StarCore, fiecare la 1GHz
– Multi Accelerator Platform Engine pentru banda de frecvență joasă (MAPLE-B)
– Decodor Turbo și Viterbi programabil
– Două memorii 512MB, 64-biţi, DDR3-800

Familia DSP56K Digital Signal Processors este creată pentru a răspunde cerințelor de aplicații integrate DSP, care impun un consum redus de energie, capacitate mare de procesare, dar la un preț scăzut. Cu periferice audio și precizie pe 24 de biți, familia de dispozitive Symphony este folosită în aplicații care variază de la căști audio cu surround virtual până la amplificatoare de sunet complexe și mese de mixaj.
Familia DSP56K pe 24 de biți include o varietate de dispozitive orientate spre satisfacerea piețelor globale, precum rețele integrate, comunicații și control industrial și piața audio în cazul dispozitivelor Symphony Audio. În familia Symphony Audio se găsesc componente care includ periferice integrate, concepute pentru a răspunde cerințelor proiectanților de sisteme audio electronice.

DSP56K/Symphony Digital Signal Processors

• DSP56311: 24-biţi General Embedded DSP
• DSP56321: 24- biţi General Embedded DSP
• DSP56371: 24- biţi Symphony DSP
• DSP56374: 24- biţi Symphony DSP
• DSP56720: 24- biţi Dual-Core Symphony DSP
• DSP56721: 24- biţi Dual-Core Symphony DSP
• DSP56724: 24- biţi Dual-Core Symphony DSP
• DSP56725: 24- biţi Dual-Core Symphony DSP

Procesoarele diferă prin capacitatea memoriei RAM, tipul de memorie externă, interfața audio serială, tipul de capsulă și alte caracteristici funcționale (vezi tabela comparativă a familiei Symphony – SYMFMCMPRTBLFS).
Instrumentele Software Symphony™ Studio sprijină întreaga familie Symphony de DSP audio, împreună cu toate dispozitivele DSP Freescale bazate pe DSP56300. Prin utilizarea platformei extensibile de dezvoltare numită Eclipse, care este un standard industrial open source, Symphony™ Studio oferă utilizatorilor de dispozitive DSP un mod nou de a dezvolta, depana și simula printr-un mediu de dezvoltare integrat (Integrated Development Environment – IDE). IDE-ul permite crearea și editarea codului program, precum și managementul de proiect, depanarea și compilarea codului, toate într-o suită de software. Symphony™ Studio include o varietate de accesorii concepute pentru a simplifica și optimiza procesul de dezvoltare. Instrumentele de Dezvoltare C/C++ (C/C++ Development Tooling), plug-in pentru platforma Eclipse, permit limitat dezvoltarea de software C DSP și sprijină complet limbajul de asamblare DSP. Depanarea se realizează prin interfața GDB (GNU project debugger) din interiorul platformei Eclipse, care a fost personalizată pentru DSP563xx/DSP567xx.

Clienții care doresc să facă dezvoltări de software în C sunt sfătuiți să ia în considerare un set de instrumente disponibile la firma Altium ( www.tasking.com).

Software Symphony™ Studio – caracteristici
• Mediu de dezvoltare integrat (Integrated Development Environment – IDE)
• Programare completă în limbaj de asamblare și capabilități de programare C limitate
• Suportă toate versiunile curente de Windows
• Depanator unic pentru hardware sau simulator software
• Port paralel și capabilitate de comandă USB
• Capabilitatea de depanare de la distanță

Modul de Evaluare DSPAUDIOEVM

Modulul de evaluare DSPAUDIOEVM este folosit pentru a demonstra abilitățile familiei Symphony DSP și oferă un instrument hardware care să permită dezvoltarea de aplicații ce utilizează aceste dispozitive.
DSPAUDIOEVM constă într-o placă de bază (mother board) – DSPAUDIOEVMMB1E și o anumită placă fiică (daughterboard) echipată cu un dispozitiv DSP corespunzător aplicației. Toate plăcile sunt livrate cu un cablu paralel care poate fi utilizat cu software-ul Symphony™ Studio. Nu este necesar un cablu special pentru a lucra cu acest software. De asemenea, sunt disponibile adaptoare USB la JTAG/OnCE. Fiecare dispozitiv DSP este prevăzut cu câte o placă fiică separată.
Modulul DSPAUDIOEVM este proiectat pentru următoarele scopuri:
• Pentru a permite noilor utilizatori să se familiarizeze cu caracteristicile arhitecturii DSPB563xx/DSPB5672x exersând setul de caracteristici ale unui produs.
• Pentru a servi drept o platformă de dezvoltare de software în timp real, a descărca software-ul într-o memorie RAM din cip sau RAM de pe placă, a rula și a depana software-ul cu funcționarea la viteză maximă și capacitatea de întrerupere, precum și abilitatea de a modifica toate registrele accesibile utilizatorului, date din memorie și periferice, prin portul JTAG/OnCE.
• Pentru a permite utilizatorilor testarea și evaluarea oricărui decodor audio care poate fi conținut în me­morii ROM specifice unui DSP din familia Symphony.

Digital Signal Controllers

Tehnologia Freescale DSC este o combinație între viteza DSP și capacitatea de control a unui microcontroler – MCU, fiind soluția perfectă pentru controlul industrial, controlul mișcării, aparate electrocasnice, invertoare de uz general, senzori inteligenți, sisteme de iluminat avansate, avertizoare de incendiu și sisteme de securitate, de gestionare a puterii în surse de alimentare cu comutație și aplicații de monitori­zare medicală. Flexibilitatea utilizării acestor dispozitive pe 16 biți le face potrivite pentru controlul motoarelor electrice și au avut un impact semnificativ pe piața de dispozitive electrocasnice, de exemplu mașini de spălat rufe și mașini de spălat vase mai silențioase și mai eficiente energetic.
Familiile Freescale DSC oferă soluţii optimizate pentru conversia digitală de putere, de control a motorului electric și multe alte aplicații care necesită viteză mare și de înaltă rezoluție într-o buclă de control. Portofoliul de dispozitive DSC combină puterea de prelucrare a unui procesor de semnal digital (DSP) și funcționa­litatea unui microcontroler (MCU), cu un set de perife­rice cu funcții variate, flexibile, pentru a crea o soluție la cost eficient.

Digital Signal Controllers
MC56F84xxx / MC56F83xx / MC56F82xx / MC56F81xx MC56F80xx / DSP56F82x / DSP56F80x / DSP5685x

Figura 1

Dispozitivele 56F8000 sunt controlerele cele mai eficiente din punct de vedere cost, din portofoliul DSC, oferind periferice cu foarte înaltă performanță. Dispo­zitivele din seria 56F8000 au o gamă largă de variante de capsule, de memorie și configurații de perife­rice. Figura 1 prezintă detalii ale portofoliului 56F8000.

MC56F84xxx: Digital Signal Controllers

MC56F84xxx se bazează pe cel mai nou nucleu DSP cu 32 de biți. Actual, pe piață, acesta oferă cea mai rapidă procesare digitală a semnalului, iar microcontrolerul oferă o precizie excepțională, asigurând detectarea cu precizie ridicată și controlul pentru conversia de pu­tere, precum și aplicații avansate de control pentru un motor electric. MC56F84xxx include

tipuri avansate de periferice de mare viteză și de înaltă precizie, cum ar fi modulare de pulsuri (PWM) de înaltă rezoluție (312 pico-secunde rezoluție), două convertoare analog-digitale (ADC) de mare viteză pe 12 biți, cu amplificator PGA și eșantionare de până la 3,3 mega eșantioane pe secundă (Msps) și un convertor ADC de înaltă precizie pe 16 biți. Cele mai rapide bucle de control în aplicații de monitorizare sunt conduse printr-un nucleu de mare viteză DSP pe 32 de biți care efectuează calcule matematice într-un singur ciclu, având suport pentru calcule aritmetice cu fracții și deplasări de date de calcul în paralel.

Acest produs este inclus în programul Freescale product longevity, cu fabricație asigurată pentru un minimum de 10 ani de la lansare.
Modulul TWR-56F8400 este o placă de evaluare, demonstrație și dezvoltare. TWR-56F8400 poate funcționa de sine stătător sau ca modul de control principal într-un sistem modular numit Tower System, ce conține și module periferice. De asemenea, poate fi folosit ca placă de control principală cu un modul de comandă de motor – APMOTOR56F8000E.
Modulul TWR-56F8400 pentru dezvoltare de aplicaţii de control a motoarelor electrice face parte din familia de module Tower System.

Aplicaţie reală pe baza unui modul TWR-56F8400

Caracteristicile aplicaţiei:
• Executarea unui algoritm pentru controlul unui motor de tip PMSM (Permanent-Magnet Synchronous Motor);
• Encoder pe arborele de rotație pentru a sesiza po­ziția rotorului și viteza;
• Controlat de DSC 56F84789;
• Implementarea controlului ambelor sensuri de rota­ție și două bucle de control: (1) Viteza controlată prin controler de tip PI în buclă închisă și (2) Curent controlat în buclă închisă

cu două controlere de tip PI;
• Intervalul de viteză: 0-3000 rpm (slăbirea câmpului nu este implementată);
• Alte module utilizate: TWR-MC-LV3PH – modul de comandă a motorului 3 faze de joasă tensiune;
TWR- 56F8400 bazat pe MC56F84789 MCU – modu­lul de comandă a motorului și control al puterii;
• Interfața cu utilizatorul:
(1) Cu ajutorul butoanelor de pe modulul MCU sau
(2) Folosind o interfață grafică în FreeMASTER;
• Modul de lucru autonom – se schimbă automat viteza dorită;
• Suport prin algoritm de tip Tuning Wizard – setare ușoară a parametrilor structurii de control.

Caracteristici MC56F84xxx
• Nucleu DSP 32-biţi, 100 MHz/100 MIPS
• Memorie 64KB la 256KB flash și controler de acces direct la memorie (DMA)
• Calcule matematice într-un singur ciclu, suport pentru aritmetica fracționară și deplasări paralele de date
• Până la 24 de canale PWM, având captură de semnale de intrare
• PWM cu rezoluție 312 pico-secunde
• 2 × ADC de mare viteză (HS), cu 12-biți rezoluție și cu rată de eșantionare 3,3 Msps
• 1 × ADC cu 16-biți rezoluție și cu rată de eșantionare 1 Msps
• 4 comparatoare analogice cu DAC-uri cu 6-biți integrate, cu viteză mare de identificare a unui eveniment și blocare a ieșirilor PWM
• 1 × DAC cu 12-biți și generare sub formă de undă
• Diferite periferice de comunicație: 3 QSCI, 3 QSPI, 2 I2C/SMBus, 1 FlexCAN

Caracteristicile principale ale modulului TWR-56F8400
• Semnal digital pe 32 de biți prin modul controler MC56F84789
• Surse de alimentare selectabile: USB sau conector pe modul 56F8400
• Motor conectat prin conector direct la modulul 56F8400
• Alimentare filtrată pentru VDDA și VSSA la MC56F84789DSC
• MC56F84789DSC (Digital Signal Controller) în capsulă 100 LQFP
• Circuit cu cristal cuarț de 8MHz, opțional pentru DSC MC56F84789
• 9 LED-uri controlate de MC56F84789DSC
• Conector pentru modul Motor Control Board APMOTOR56F8000E
• Conector pentru semnale auxiliare
• 4 termistoare pentru intrări analogice single ended sau diferențiale la MC56F84789DSC
• CAN transceiver, conector header și terminal bus
• 2 butoane pentru user input sau întreruperi la MC56F84789DSC
• Buton Reset pentru MC56F84789DSC
• Conector header JTAG pentru MC56F84789DSC și conector header OSBDM/OSJTAG
• Conector header pentru legare semnale SCI la USB cu CDC (1 canal) sau placă elevator (2 canale)
• MC9S08JM60 (JM60) MCU cu un cristal de 4MHz care asigură conectarea pentru circuitul de depanare Open Source Debug (OSBDM/OSJTAG) și USB, indicare alimentare cu LED-uri, comutator pentru a permite alimentarea de la USB.

Documentaţii Freescale:
56F8000WP, AN4615, AN4656, AN4680, AN4746, BBMTRCRTL, BRDSPPARMETRIC, DSCPRDCTSMRY, DSP56720DBUG, DSP56800ERM, DSPAUDIOEVMUG, P2020MSC8156RDFS, SYMFMCMPRTBLFS, TWR-56F8400_UM

Freescale Semiconductor România S.R.L.
București
Tel: 021 3052 400
officero@freescale.com
www.freescale.ro

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre