Реферат (стр. 4 )

Количество и разновидности портов последовательного ввода информации определяют возможности системы с точки зрения связи с различными внешними устройствами.

Внутренние периферийные устройства. Используемые в ЦПОС периферийные устройства можно условно разделить на устройства общего применения (типа таймеров) и проблемно-ориентированные устройства (кодеки, компрессоры, сопроцессоры и т. д.). Последние облегчают построение специализированных цифровых систем.

Наличие и количество каналов DMA (Direct Memory Access). Прямой доступ к памяти позволяет общаться с внешними устройствами, в том числе записывать отсчеты входного сигнала (выводить полученные отсчеты выходного сигнала) без использования ресурсов и затрат времени ЦПОС. Это очень эффективная особенность, облегчающая построение высокопроизводительных систем.

Напряжение питания и потребляемый ток. Характеристики процессора, особенно важные при построении переносимых систем с батарейным питанием. С этими характеристиками связан такой показатель, как потребляемая мощность. Следует отметить, что потребляемая мощность существенно зависит от выполняемой программы и как правило, не приводится.

Многие производители предлагают низковольтовые (3,2 В, 2,5 В или 1,8 В) версии процессоров, которые потребляют гораздо меньше мощности, чем пятивольтовые эквиваленты при той же производительности.

Процессор может работать в различных режимах, в том числе в режиме ожидания (Idle), при нахождении в котором ряд внутренних модулей отключается и не потребляет энергии. Поэтому потребляемый ток иногда приводят для различных режимов работы.

Многие современные процессоры с пониженным напряжением питания используют различное напряжение для ядра процессора и периферийных устройств. Некоторые ЦПОС позволяют программно отключать неиспользуемые периферийные устройства.

Комбинированные относительные показатели типа «мощность-ток-быстродействие». Естественным свойством любых электронных устройств, в том числе и ЦПОС, является повышение потребления мощности при увеличении быстродействия. Поэтому многие фирмы в качестве показателя эффективности процессора используют удельные относительные показатели потребления энергии или тока, отнесенные к некоторой единице быстродействия, например показатель ma/MIPS. Иногда в такие удельные показатели включают и стоимость процессора.

Наличие различных средств и информационных ресурсов сопровождения разработки. Виды сопровождения разработки цифровой системы на конкретном процессоре могут быть самые разнообразные( наличие и состав пакетов программного обеспечения разработки, наличие и состав средств отладки систем, наличие и доступность документации, информационная поддержка, существование библиотек стандартных программ и математических функций, наличие совместимых с процессором устройств преобразования данных АЦП, ЦАП).

Выбор процессора для конкретной разработки целиком определяется назначением разрабатываемой системы.

В процессе поиска микропроцессоров были найдены следующие виды ЦПОС, представленные в таблице 1.3.2.1

Таблица 1.3.2.1

Тип ЦПОС	Фирма изготовитель	Время командного цикла, нс	Представление чисел, разрядность	Внешняя память	Технология	Потребляемая мощность, Вт
ADSP2102	Analog Device	80	ФЗ, 16 бит	16К*16	КМОП	1
DSP32C	AT&T ME	80	ПЗ, 24 бит	16М*8	КМОП	1,9
HD61810	Hitachi	250	ПЗ, 16 бит	64К	КМОП	0,25
DSP56001	Motorola	97,5	ПЗ, 24 бит	128К*24	КМОП	0,45
PD77C20	NEC	250	ФЗ, 16 бит	-	КМОП	-
TMS32010	Texas Instruments	200	ФЗ, 16 бит	4К*16	КМОП	1
TMS320C31	Texas Instruments	50	ПЗ, 32 бит	16М	КМОП	0,85

Из данной таблицы следует, что наиболее предпочтительным для использования является процессор TMS320C31, поскольку он обладает достаточно высоким быстродействием, относительно малой потребляемой мощностью, широким адресным пространством внешней памяти и удобной для программирования архитектурой с ПЗ и 32 разрядными данными. Кроме того, процессоры серии TMS320C3x хорошо известны, в том числе, на российском рынке. Учитывая огромный накопившийся для этого процессора объем программного обеспечения, разработчики фирмы Texas Instruments воспроизвели это семейство на современной технологии (0,18 мкм вместо 0,65мкм), существенно улучшив его качественные показатели и одновременно снизив цену [3].

Таким образом, выбираю микропроцессор TMS320C31.

1.3.3 Выбор ПЗУ и ОЗУ

По функциональному назначению и областям применения запоминающие устройства (ЗУ) подразделяются на оперативные с произвольной выборкой информации (ОЗУ), применяющиеся, например, в основной памяти вычислительных машин, и постоянные ЗУ с программированием на стадии изготовления (ПЗУ) или пользователем (ППЗУ), предназначенные для хранения программ или для блоков микропрограммного управления вычислительных машин, генераторов символов, таблиц. Разновидностью ППЗУ являются ЗУ с перепрограммированием - так называемые репрограммируемые ЗУ (РПЗУ), применяемые для отладки программ, когда необходима многократная смена информации.

ОЗУ бывают статического и динамического типов. В динамических ЗУ информация хранится в виде электрического заряда на МОП-конденсаторе. Вследствие утечки накопленного заряда требуется его регенерация. Необходимость использования дополнительных схем регенерации и иногда трех источников питания с различным напряжением является недостатком схем данного типа. Однако благодаря большей степени интеграции и низкой стоимости ЗУ этого класса широко применяются в основной памяти вычислительных машин, в периферийных и буферных устройствах.

В отличие от ОЗУ динамического типа в запоминающей ячейке статических ОЗУ используются потенциальные триггеры. Поэтому для этих ОЗУ в регенерации необходимости нет. Для их работы, как правило, необходим только один источник питания.

Основным параметром для выбора микросхемы ПЗУ и ОЗУ является объем ее памяти. Поскольку программа, по которой работает микропроцессор, имеет объем 28К байт, микросхема памяти ПЗУ должна быть объемом 256М бит. В настоящее время микросхемы ПЗУ и ОЗУ производит большое количество фирм (AMD, Atmel, Microchip и т. д), причем параметры у них примерно одинаковые. В нашей стране основным критерием выбора микросхем является цена и наличие в продаже данного вида микросхем. В ходе поисков были найдены следующие микросхему ПЗУ, представленные в таблице 1.3.3.1.

Таблица 1.3.3.1

Название	Производитель	Объем
27С512	Microchip	64Kx8
M27C64A	STMicroelectronics	8Kx8
M27C516	STMicroelectronics	32Kx16
AM27C4096	AMD	256Kx16
AM27C256	AMD	32KX8

Поэтому в качестве ПЗУ выбираю микросхему AM27C256-200DC, которая имеет наиболее подходящие для проектируемой системы характеристики.

Поскольку микропроцессор TMS320C31 является 32 разрядным, для эффективной работа нужна микросхема ОЗУ с 32 разрядным словом данных. Поскольку статические ОЗУ стоят гораздо дороже динамических и, как правило, имеют небольшой объем памяти, для проектируемой системы целесообразно использовать ОЗУ динамического типа.

Оценим необходимый объем ОЗУ. Как было показано выше в разделе 1.1, для генерации сигнала необходим буфер объемом 93,75Кбайт. Кроме того, проектируемая система должна позволять определять частоту сигнала, подаваемого на ее вход, с погрешностью не более одного герца. Определение частоты сигнала будет осуществляться применением алгоритма быстрого преобразования Фурье (БПФ) к массиву оцифрованных отсчетов сигнала. После применения БПФ, частота наибольшего по значению отсчета сигнала и будет считаться частотой входного сигнала. Из курса теории сигналов известно, что продискретизированный с частотой Fд сигнал, а именно такой сигнал мы получаем с выхода АЦП, имеет периодический спектр с периодом равным частоте дискретизации. Применив БПФ к массиву N отсчетов сигнала, полученных с АЦП, получаем один период спектра сигнала (рисунок 1.3.3.1).

Рисунок 1.3.3.1

В полученном спектре сигнала содержится N гармоник. Гармоники отстоят друг от друга на расстоянии Fд/N. Кроме того для эффективного использования алгоритма БПФ необходима выборка сигнала с размером кратным степени двойки. Поскольку частота дискретизации выбрана 48000 Гц и точность определения частоты должна быть 1 Гц, размер выборки сигнала должен быть не менее 48000 отсчетов. Ближайшим к данному числу число, являющееся степенью двойки, равно 65536. У выборки сигнала размером 65536 отсчетов соседние гармоники в спектре отстоят на расстоянии 48000:65536=0,732 Гц, что удовлетворяет техническому заданию. Требуемый размер буфера для хранения этих данных равен 65536*16= 128 Кбайт.

Таким образом для работы данной системы необходим объем памяти не менее 128+93.75= 222.75Кбайт. При проектировании микропроцессорных систем рекомендуется выбирать объем памяти примерно в 2 раза больше необходимого, поэтому выбираю с запасом микросхему памяти объемом 512Кбайт.

В ходе поисков были найдены следующие микросхемы, представленные в таблице 1.3.3.2

Таблица 1.3.3.2