DSP (процессор цифровой обработки сигналов) – практический опыт

Процессоры Blackfin построены на основе Микросигнальной архитектуры (MSA - Micro Signal Architecture), которая была разработана совместно Analog Devices и Intel. Каждый процессор семейства Blackfin имеет сдвоенный 16 разрядный умножитель (МАС) и блок динамического управления питанием и тактовой частотой, что позволяет динамически управлять производительностью и потреблением.

Характеристики:
- производительность 600 МГц/1200 MMACS (ADSP-BF533) и 400 МГц/800 MMACS (ADSP-BF531/BF532)
- 148 кбайт ADSP-BF533, 116 кбайт ADSP-BF532, 84 кбайт ADSP-BF531, расположенной на кристалле памяти SRAM
- параллельный интерфейс с периферией
- 2 синхронных последовательных порта
- контроллер внешней памяти
- 12 каналов ПДП, работающих без тактов ожидания
- 3 таймера/счётчика с поддержкой ШИМ
- UART с поддержкой IrDAR
- SPI порт
- часы реального времени
- сторожевой таймер
- умножитель тактовой частоты с ФАПЧ
- поддержка оптимизированными С и С++ компиляторами
- отладочный JTAG интерфейс
- поддержка средствами разработки VisualDSPR
- блок динамического управления питания: 0.7:1.2 В ядро, 3.3 В периферия
- рабочий температурный диапазон -40:+85°С
- 176-LQFP и 160-mBGA корпуса
- ADSP-BF531/BF532/BF533 совместимы по выводам.

На рисунке показаны основные узлы процессора.

Далее я не буду останавливаться на описании процессора, в полном объеме его можно скачать на странице – Документация на русском. Модуль на основе процессора BF531 разработан для оценки возможности применения его и быстрого старта при решении конкретных задач (рабочее название PM_BF531), модуль показан на фото.

Основные компоненты:
- Процессор ADSP-BF531-SBST400
- Последовательная память at25256 – для хранения программ
- Последовательная память AT45DB161B – общего назначения
- Контроллер USB USBN9604-28M
- ПЛИС фирмы Atmel ATF1508AS
- Гальванически развязанный RS-232 порт на AOT101АС до 115200
- Два RS-485 порта
- Тактовый генератор для ПЛИС
- Схема сброса

Электрическая схема разработана в ORCAD, скачать ее вместе с перечнем элементов можно по этой ссылке pm_bf531_schema.rar. Для быстрого просмотра схема в графическом формате pm_bf531_schema.png

Печатную плату разводил в PCAD, расстановка, скоростные линии и питание вручную, все остальное сделала Specctra pm_bf531_pcb.rar.

Программирование удобно вести в VisualDSP++, кроме ассемблера можно использовать C. На мой взгляд процессор отлично держит C и оптимальным решением является проект на C со вставками на ассемблере, в критичных к быстродействию, местах. Скачать VisualDSP++ можно с сайта http://www.analog.com

ПЛИС ATF1508AS можно заменить на EPM7128SLC84 от ALTERA, как с ней работать приведено в описании модуля PM2181 с ADSP-2181. Хотя емкость ее всего 128 триггеров, у меня получалось разместить в ней три независимых порта RS-232, только без буферизации.

Программное обеспечение модуля PM_BF531 представляет набор программ и различных тестов, все функции описывать не буду, только приведу краткий список основных.

В процессоре имеется RS-232 порт, через него удобно загружать тестовое ПО, я написал загрузчик (вторичный) для процессора на ассемблере около 200 байт и программу на PC. Работает это так – после сброса процессор загружает вторичный загрузчик, который ждет загрузки через RS-232, на PC запускается программа, в качестве аргумента ей передается загружаемая (целевая) программа, PC анализирует целевую программу на предмет поиска свободного участка памяти достаточного для размещения вторичного загрузчика, и передает найденный адрес в процессор вторичному загрузчику, тот копирует сам себя и передает управление себе же на новый адрес, после этого вторичный загрузчик принимает целевую программу от PC размещает ее в процессоре по нужным адресам а по окончании загрузки передает на нее управление. В принципе по окончанию работы целевой программы можно передать управление обратно вторичному загрузчику и повторить процесс загрузки другой программы, имитируя динамически загружаемое ПО, или просто дать сигнал сброса и выполнить всю последовательность с начала. Вторичный загрузчик, программа PC, и несколько тестовых программ находятся в каталоге "./Loader".

В каталогах
"./BF" – тестовые программы для BF531,
"./PC" – тестовые программы для PC,
"./ALIB" – библиотеки.
* - не все программы имеют законченный вид.