Процессоры sigma dsp фирмы analog devices алексей Власенко, инженер по применению, представительство
жүктеу/скачать 0.81 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Почему так важна обработка сигналов
- Что за ядро применено в процессорах SigmaDSP
- Как работает ядро
- Нужен ли хост-процессор для управления системой с SigmaDSP
- Средства разработки: SigmaStudio и оценочные платы
- Оценочные наборы для процессоров SigmaDSP
| ПРОЦЕССОРЫ SIGMA DSP ФИРМЫ ANALOG DEVICES
Алексей Власенко, инженер по применению, представительство Analog Devices в России За последние десять лет в области аудио произошли быстрые и значительные изменения. Подавляющее большинство источников звука в наше время являются цифровыми. Четверть века назад был разработан формат CD, но в последние годы появилось много новых цифровых форматов – от высококачественных с высоким битрэйтом, до удобных с высокой степенью сжатия. Однако как сигнал обрабатывается после декодирования? Какие изменения он претерпевает до превращения в звук из динамиков? Надо отметить, что до сих пор во многих случаях в таких бытовых системах, как мини-стереокомплексы, автомобильное аудио или звуковые подсистемы персональных компьютеров обработка аудио сигнала осуществляется в аналоговом виде. Одна из основных причин этого заключается в том, что применение цифровых сигнальных процессоров с отдельными аналого-цифровыми и цифро-аналоговыми преобразователями отрицательно сказывается на стоимости этих обычно недорогих систем. Сейчас, когда всё больше и больше потребительской электроники становится цифровой, фирма Analog Devices расширяет свою линейку недорогих и эффективных цифровых процессоров со встроенными преобразователями сигналов SigmaDSP, предназначенных именно для этого сегмента рынка электроники. Это семейство, первым представителем которого был процессор AD1954, обеспечивает:
Почему так важна обработка сигналов? Системы малых и средних размеров, в частности автомобильные аудиосистемы, имеют множество ограничений. Например, в автомобиле напряжение питания 12 В ограничивает выходную мощность величиной 20 Вт при нагрузке 4 Ом или 40 Вт при нагрузке 2 Ом. В портативной электронике критическим фактором является объём, и, кроме того, есть ограничения, связанные с рассеиваемой мощностью и температурой. Выравнивание амплитудно-частотной характеристики портативных динамиков, особенно поднятие её на низких частотах – очень характерная область приложения инженерной мысли. Наконец, имеется постоянное желание потребителей, особенно молодёжи, повысить громкость воспроизведения аппаратуры при сохранении портативности. Это сочетание ограничений по мощности, значительная коррекция в области низких частот, большая громкость, приводит к ситуации, когда усилитель и динамики работают на пределе и вносят значительные нелинейные искажения. В прошлом попытки решить эту проблему сводились к введению примитивных ограничителей сигнала, что, в общем хотя и весьма популярная., тоже приводило к появлению нелинейных искажений. Однако процессоры SigmaDSP позволяют реализовать более сложную адаптивную динамическую обработку сигнала и избежать грубых искажений. Разумеется, это лишь одна из областей применения процессоров SigmaDSP, Что за ядро применено в процессорах SigmaDSP? Ядро это оригинальное и оптимизированное для обработки аудио с 28-разрядной точностью, или с 56-разрядной при работе в режиме с двойной точностью. 
Рис.1. Структурная схема аудиопроцессора ADAU1701/1702 На рис. 1 показана структурная схема аудиопроцессора ADAU1701/1702. Процессор тактируется с помощью кварцевого кристалла, его частота зависит от требуемой частоты отсчётов аудиосигнала и от множителя, установленного в петле ФАПЧ, т.к. внутренние частоты генерируются с помощью ФАПЧ. Например, при работе на частоте fS = 48 кГц и множителе 256×fS применяется кварц с частотой 12.288 МГц, при fS = 44.1 кГц и таком же множителе частота кварца составит 11.2896 МГц. Ядро процессора работает с 28-разрядными данными и 28-разрядными коэффициентами, что обеспечивает для подавляющего большинства случаев достаточный динамических диапазон с некоторым запасом. Также можно реализовать двойную (56-разрядную) точность, если необходимо особенно высокое качество на низких частотах. В SigmaDSP имеется высококачественный процессор динамической обработки, который определяет уровень среднеквадратичного значения сигнала и обеспечивает программируемую динамическую характеристику сжатия с плавными изломами, которые задаются таблично.
Так как программа, полностью детерминированная и линейная, то гарантировано отсутствие зацикливаний и зависаний. В приборах ADAU1701/1702 имеются высококачественные 24-разрядные цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи, обеспечивающие частоту отсчётов до 192 кГц и динамический диапазон 100 дБ. В этих процессорах имеется интерфейс для подключения кнопок, функции которых могут программироваться. Кроме того, присутствует специализированный дополнительный 8-разрядный АЦП для подключения потенциометров. Функции потенциометров также можно программировать с помощью среды SigmaStudio. 
Рис.2. Структура программы процессоров SigmaDSP Нужен ли хост-процессор для управления системой с SigmaDSP? Все процессоры SigmaDSP могут управляться с помощью хост-процессора, но ADAU1701, ADAU1702 и ADAU1401 также могут работать автономно и загружаться с EEPROM без управляющего микроконтроллера. Более подробно о том, как это сделать, вы можете прочитать в руководстве AN-923 (http://www.analog.com/AN-923). Можно выполнять разные алгоритмы на одном процессоре. Правда, эта возможность не поддерживается процессорами ADAU1701 и ADAU1702 напрямую, но её можно реализовать, подключив две микросхемы EEPROM с разными адресами к одному порту I2C. Выводами адреса каждой их этих микросхем можно управлять с помощью переключателя или микроконтроллера таким образом, чтобы при запуске загрузка шла с соответствующей микросхемы EEPROM.
Кроме того, существует менее дорогой набор Mini Eval Board. На этой плате установлен процессор SigmaDSP ADAU1701, а также SSM2306 – импульсный усилитель класса D с выходной мощностью 2×2 Вт, и микросхема EEPROM для самозагрузки процессора (т.е. здесь ADAU1701 работает без хост-процессора). Полная версия SigmaStudio поставляется вместе с любым оценочным и демонстрационным набором SigmaDSP. Среда SigmaStudio снабжена хорошо проработанным разделом Help. В этом разделе вы найдёте описание всех особенностей среды и всех программных блоков для обработки сигналов. Можно ли создавать свои собственные алгоритмы в SigmaStudio? В состав SigmaStudio входит библиотека, в том числе и низкоуровневых функций обработки сигналов – таких как сумматоры, перемножители, обратные связи и задержки. Эти узлы можно "соединять проводами" и реализовывать таким образом собственные алгоритмы, при этом нет необходимости сочинять "в кодах". 
Рис.4. Плата Mini Eval Board с процессором ADAU1701 Как посмотреть сколько осталось ресурсов при проектировании алгоритма на SigmaDSP? Каждый раз, когда вы компилируете проект, SigmaStudio создаёт папку IC1 в папке, где находится ваш проект. В папке IC1 вы можете найти файл с названием compiler_output.txt. В этом файле содержатся подробные сведения о программе, параметрах, данных и о занятой памяти, которую потребляет ваш проект. 
Рис.5. Поставляемые процессоры SigmaDSP Сейчас семейство SigmaDSP активно расширяется. Разрабатываются новые процессоры с пониженным энергопотреблением, например, ADAU1761 – процессор для портативных систем с автономным питанием, потребляющий в режиме воспроизведения 5 мВт (при напряжении питания 1.8 В). Разработаны процессоры ADAV4601 и ADAV4622 со специальными функциями, предназначенные для применения в современных высококачественных телевизорах. В таблице приведены основные характеристики и цены на некоторые поставляемые сейчас процессоры SigmaDSP. Эти цены действительны в США и приведены здесь для ориентировки, в России цены другие. По поводу цен и поставок обращайтесь, пожалуйста, к официальным дистрибьюторам Analog Devices в России. жүктеу/скачать 0.81 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
