مقاله کامل مطالعه و بررسی پردازنده های DSPو امکان سنجی یک سامانه ی حداقلی جهت کار با آنها 170 اسلاید + کلیه مقالات لاتین

پايان نامه دوره كارشناسی برق
گرايش مخابرات – الکترونیک
موضوع :
مطالعه و بررسی پردازنده های DSPو امکان سنجی یک سامانه ی حداقلی جهت کار با آنها
استاد راهنما :
دکتر اميدرضا معروضی
استاد دفاع :
دکتر ايمان احدی اخلاقی
گرد آورندگان :
ابوالفضل ابراهیم نژاد
عبدا… صالحی شکور
پاییز 1386
فهرست مطالب
عنوان صفحه چکیده ز
فصل اول : مشخصات عمومي پردازنده هاي DSP 1
1-1) تحليل سيستم هاي DSP 2
1-2) معماري پردازشگرهاي ديجيتال 7
1-3) مشخصات پردازشگرهاي DSP 11
1-4) بهبود كارايي پردازنده هاي DSP معمولي 15
1-5) ساختار SIMD 16
فصل دوم : معرفي پردازنده هاي DSP و سخت افزار لازم جهت کار با آنها 20
2-1) مقدمه 21
2-2) خانواده ي پردازنده هاي Texas Instrument 24
2-2-الف( خانواده ي TMS320C2000 29
2-2-ب ( سري C5000 31
2-2-ج( سري C6000 33
2-3) تجهیزات سخت افزاری جهت کار با پردازنده هاي ديجيتال 38
2-3- الف( نحوه ي راه اندازي و تست اوليه بورد هاي DSK 42
2-3-ب) EVM 43
2-3-ج) DVEM 44
2-3- د) بورد هاي TDK 45
2-4) خانواده ي پردازنده هاي Motorola يا به عبارتي Free scale 49
2-4- الف) سري DSP56000 49
2-4-ب) سري DSP56100 49
2-5) خانواده ي پردازنده ي Analog Devices 53
2-5- الف) پردازنده های سري BLACFIN 54
2-5- ب) پردازنده های سري SHARC 56
2-5- ج) پردازنده های سري Tiger SAHRC 58
فصل سوم : معرفي نرم افزارهاي DSP 60
3-1) مقدمه 61
3-2) تقسيم بندي انواع نرم افزارهاي DSP 62
3-3) مقدمه اي بر ابزارهاي توسعه يافته ي DSP 63
3-3- الف) کامپايلر C 64
3-3- ب) اسمبلر 65
3-3- ج) پيوند دهنده 65
3-4) بقيه ابزارهاي توسعه 67
3-5) نرم افزار Code Composer Studio 68
3-6)نرم افزار هاي با محيط گرا فيکي براي نوشتن کد 74
فصل چهارم : کاربردهاي پردازنده هاي DSP 76
4-1) کاربردهايي از رادار 78
4-2) آماده كردن سيگنال آنالوگ براي برقراري ارتباط از طريق يك كانال مخابراتي 82
4-3) تحليل سيگنال آنالوگ براي استفاده از شناسايي صدا در سيستم تلفن 83
4-4) کاربرد DSPدر پردازش سيگنال هاي زلزله ثبت شده در شبکه ملي لرزه نگاري ايران 84
4-5) لنز به عنوان يک ابزار قدرتمند براي محاسبه تبديل فوريه جهت پردازش سيگنال هاي دريافتي 85
4-6) کاربرد پردازنده هاي DSP و تبديل فوريه چند بعدي در تصوير برداري MRI 87
4-7) استفاده از پردازنده هاي DSP در تشخيص الگوي گاز 88
4-8) کاربرد پردازنده هاي DSP در پردازش تصوير 89
4-9) فيلترهاي تطبيقي و نقش آنها در پردازش سيگنال هاي ديجيتال 89
4-10) توموگرافي 90
4-11)كاربرد پردازنده هاي DSPدر سيستم هاي قدرت و رله هاي حفاظتي 91
ضمیمه ی الف: شماتیک بورد DSP STARTER KIT (DSK)TMS320C6711……………………………93
مراجع 116
با تشکر از:
اساتید عزیز و بزرگوارمان جناب آقای دکتر معروضی به خاطر راهنماییهای سازندهیشان در طول مدت زمان انجام پروژه و جناب آقای دکتراحدی اخلاقی که در رفع ایرادات این پایان نامه ما را یاری نمودند. همچنین شایسته است از تمام کسانی که در هر چه بهتر انجام شدن این پروژه از ما حمایت کردند مراتب قدردانی و سپاس را بجا آوریم.
تقدیم به:
پدران و مادران عزیزمان
چکیده:
دراین پایان نامه مراحل طراحی یک سیستم دیجیتال و کاربردهای آن شرح داده شده است.
در فصل اول با مشخص کردن نیازهای هر سیستم پردازشگر دیجیتال و مشخصات پردازنده های DSP لزوم استفاده از این نوع پردازنده ها، بیان شده است.
در فصل دوم به معرفی پردازنده های DSP و مقایسه آنها از جهات گوناگون پرداخته شده است و اجزای جانبی آنها برای تولید سیگنال های خارجی و ارتباط با محیط خارج مورد بررسی قرار گرفته است. پس از معرفی کارت های آموزشی و صنعتی با استفاده از مهندسی معکوس امکانات مورد نیاز برای طراحی یک سامانه حداقلی بیان شده است.
در فصل سوم با معرفی انواع نرم افزارهای پردازش سیگنال ها به صورت دیجیتال چگونگی یکپارچه کردن سیستم، به کمک دستورات پیوند دهنده شرح داده شده است که پس از این مرحله سیستم آماده ی تحویل به مشتری است.
برای بیان نقش پردازنده های DSP در زندگی روزمره ، چندین مثال از کاربردهای بیشمار پردازش دیجیتال در فصل چهارم آورده شده است. این کاربرد ها را می توان به دو دسته آنالیز/ فیلتر اطلاعات و فرآیندهای کنترلی تقسیم بندی کرد. بنابراین هر کاربرد به سخت افزار و نرم افزار خاصی نیاز دارد که در این مجموعه تا حدودی معرفی شده اند.
فصل اول :
مشخصات عمومی پردازنده هاي DSP
مقدمه:
پردازش سيگنال هاي ديجيتال با استفاده از عمليات رياضي قابل انجام است. در مقايسه، برنامه نويسي و پردازش منطقي روابط، تنها داده هاي ذخيره شده را مرتب مي كند. اين بدان معني است كه كامپيوترهاي طراحي شده براي كاربردهاي عمومي و تجارتي به منظور انجام محاسبات رياضي، مانند الگوريتم هاي انجام تحليل فوريه و فيلتر كردن مناسب و بهینه نيستند. پردازشگرهاي ديجيتال وسايل ميكروپروسسوري هستند كه به طور مشخص براي انجام پردازش سيگنال هاي ديجيتال طراحي شده اند. پردازنده هاي DSP دسته اي از پردازنده هاي خاص مي باشند كه بيشتر براي انجام بلادرنگ پردازش سيگنال هاي ديجيتال استفاده مي شوند.
اين پردازنده ها توانايي انجام چندين عمليات همزمان در يك سيكل دستورالعمل شامل چندين دسترسي به حافظه، توليد چندين آدرس با استفاده از اشاره گرها و انجام جمع و ضرب سخت افزاري به طور همزمان را دارا مي باشند و سرعت بالاي آن ها نيز به واسطه اين ويژگي ها است. اين وسايل به ميزان بسيار زيادي در دهه اخير رشد كرده اند و كاربردهاي متنوعي از دستگاه هاي تلفن سيار تا ابزارهاي علمي پيشرفته پيدا كرده اند. همچنين بعضي قابليت اجراي منطق مميز شناور (Floating point) به صورت سخت افزاري را دارند. در صورتي كه سيگنال در بازه ديناميكي بزرگي متغير با زمان باشد، اين قابليت بسيار مفيد مي باشد. اگر نمونه ها در زمان بين نمونه برداري ها نياز به پردازش با سرعت بالا داشته باشند مي توان از پردازنده هاي عملكرد بالا استفاده نمود. در اين حالت پردازنده بايد در سريع ترين زمان ممكن پردازش را به پايان برساند كه اين نيازمند كم بودن زمان سيكل دستورالعمل در پردازنده مي باشد. از ديدگاه هزينه، ابعاد و طراحي آسان، تجهيزات جانبي پردازنده بسيار مهم مي باشند. تجهيزات معمول روي پردازنده ها، پين هاي ورودي / خروجي،
مدارهاي واسط سريال و موازي، مبدل ديجيتال به آنالوگ (DAC) و مبدل آنالوگ به ديجيتال (ADC) مي باشند. لحاظ كردن فاكتورهاي فوق در طراحي و ساخت DSPها، موجب شده است كه DSP هاي متنوعي موجود باشند. بديهي است در چنين پردازشي بايد بتوان اطلاعات نهفته در سيگنال را نيز استخراج كرد.
1-1) تحلیل سيستم هاي DSP :
سيستم نمونه DSP در شكل‌(1-1) نشان داده شده است. همان گونه كه ديده مي شود اين سيستم ازسه بخش اصلي تشكيل گرديده است. بخش ابتدايي براي آماده سازي سيگنال و تبديل آن به نوع ديجيتال و بخش انتهايي كه نتايج حاصل از پردازش ديجيتالي را دوباره به شكل اوليه تغيير مي دهد و قسمت مركزي كه پردازشگر ديجيتال را براي اجراي يك الگوريتم، يك برنامه و يا مجموعه اي از محاسبه هاي منطقي – رياضي تشكيل مي دهد. واحدهاي ابتدايي و انتهاي سيستم فوق مورد بحث ما نمي باشند و در اين فصل به طور عمده به بخش اصلي پردازشگر پرداخته مي شود.[1]

شكل (1-1) : دياگرام بلوكي سيستم DSP نوعي[1]
اولين نكته قابل توجه اين است كه چگونه سيستم DSP طراحي مي شود؟ چگونگي و روش طراحي سيستم را مي توان در شكل‌(1-2)‌ مشاهده كرد. اولين قدم در اين طراحي، تحليل سيگنال ورودي و تعيين مشخصات آن مانند حداقل و حداكثر دامنه، پهناي باند، محتواي طيفي سيگنال و حدود تغييرات، نسبت سيگنال به نويز (SNR) آن است.
همان طور كه سيگنال اصلي آنالوگ باشد، اولين مرحله، پيش پردازش سيگنال و تبديل آن به شكل ديجيتالي است. ميزان و نوع تقويت كننده ورودي، طراحي فيلتر ضدهمپوشاني، حداقل نرخ نمونه برداري و در نهايت طراحي مبدل آنالوگ به ديجيتال در مهمترين موارد اين مرحله از طراحي سيستم پردازشگر ديجيتالي است.
سومين مرحله از طراحي سيستم پردازشگر، طراحي نرم افزاري – سخت افزاري پردازشگر ديجيتال است. محتواي طيفي سيگنال و SNR سيگنال ورودي و نيز مشخصات مورد نياز در خروجي عمليات پردازش كه مي تواند آشكارسازي مولفه هاي فركانس باشد و يا ممكن است بهبود خصوصيات SNR سيگنال مد نظر باشد، تابع انتقال سيستم DSP و الگوريتم هاي محاسبه آن را تعيين مي كند.
در پردازش زمان – حقيقي پهناي باند سيگنال، سرعت پردازش و ميزان بار پردازشي ميان سخت افزار و نرم فزار را تعيین مي كند. اكنون اين سوال اساسي قابل مطرح است كه تفاوت پردازشگرهاي DSP و ميكروپروسسورها چه هستند؟ همان طور كه مي دانيم كامپيوترهاي ديجيتال بر مبناي ميكروپروسسورها كار مي كنند كه با اجراي مراحل منطقي در آن ها، محاسبه و الگوريتم هايي انجام مي يابد. اما نوع محاسبه ها و سرعت انجام آن ها بسيار پايين تر از انتظاراتي نظير انجام روباتيك، كنترل سريع ماشين ها، استخراج سريع پارامترها از سيگنال هاي زمان – حقيقي و امثال آن است. ولي به هر حال در دهه هاي اخير نشان داده شده است كه كامپيوترها به ميزان بسيار زيادي در دو زمينه مديريت و كار با داده، مانند پردازش متن، مديريت پايگاه داده و محاسبه هاي رياضي مورد استفاده قرار مي گيرد.
همه ميكروپروسسورها كم و بيش هر دو وظيفه فوق را مي توانند اجرا كنند، ولي بسيار مشكل و يا گران است كه بتوان وسيله اي داشت كه براي هر دو وظيفه بهينه باشد.[1]

فایل : 112 صفحه170 اسلاید

فرمت : Word