Estudio del DSP TMS320C50 y tratamiento de señales basadas en él.

Abstract

CAST

1. Objetivos.

Conocer el funcionamiento de un DSP.

Estudiar las aplicaciones de los DSP's.

Desarrollar alguna aplicación.

2. Descripción general.

El DSP es un microprocesador orientado al procesado digital de señales. La señal a procesar debe ser pasada a digital para poder ser procesada por el DSP.

El proceso con el cuál aplicamos a la señal se lleva a cabo por el computador digital y por esto es llamado procesado digital de señales (DSP). En los sistemas DSP modernos se utiliza un solo microcomputador para el procesado digital de señales. Estos chips especiales son conocidos como procesadores de señales digitales o DSPs.

Una vez que la señal ha sido procesada por el DSP, todavía se encuentra en la forma de una secuencia de números y necesitan ser convertidas a señales analógicas antes de ser pasadas a un actuador por ejemplo un altavoz. Este proceso es llamado conversión D/A.

Los DSP tienen las siguientes ventajas frente a otro tipo de microprocesadores:

Realización, simulación y emulación en tiempo real. Flexibilidad. Fiabilidad. Reducción de costes del sistema. Aumento de las prestaciones del sistema.

La placa a utilizar está compuesta principalmente por un chip de 132 patillas de la familia TMS320 de Texas Instruments, más concretamente, el TMS320C50PQ, un puerto serie RS-232 para la comunicación con el PC, una entrada para alimentación de 9V, dos conectadores estándar RCA, uno para entradas y otro para salidas analógicas, que proporcionan una conexión directa a un micrófono, altavoz u otro aparato analógico.

También contiene una memoria EPROM (erasable programable read only memory) que permite la comunicación con el PC, l OK de palabras de memoria RAM, un integrado TLC32040C que realiza conversiones analógico-digital y digital-analógica con 14 bits de resolución y un cristal de 40Mhz el cual define la base de tiempos del sistema. Todo esto se percibe en el dibujo que viene a continuación:

Para realizar cualquier aplicación con el DSP, primero debemos introducir un programa con las instrucciones necesarias que hagan posible el correcto funcionamiento de la aplicación.

Estas instrucciones se escribirán en el editor de MS-DOS, creando un archivo con extensión asm. Mediante el comando dsk5a seguido del nombre del programa se llama al ensamblador DSK.

Por ejemplo, para el programa seno, habría que escribir:

dsk5a seno.asm

Al introducir este comando, el debugger crea un archivo ejecutable con extensión dsk. Al mismo tiempo, el ensamblador crea un archivo en forma de lista, que puede ser útil porque contiene una lista de los símbolos y códigos sin resolver.

A continuación, se ejecuta el debugger mediante el comando dsk5d, y ya se puede cargar el programa realizado.

Teclear:

dsk5d

Para que el programa se ejecute en la placa debemos teclear desde Dos, C: \dsk\dsk51 + nombre del programa. La placa únicamente ejecutara el programa, si esta está conectada al ordenador mediante el puerto serie y el programa se ejecuta en él.

Para poder visualizar la salida del DSP, vamos a utilizar el Labview lo que nos va a posibilitar que podamos introducir al DSP cualquier señal que queramos.

Para comunicar el DSP con la CPU en la cual se esté ejecutando el Labview se va a utilizar la tarjeta de adquisición de datos PCI- 6024E de National Instruments como se puede ver en el esquema que viene a continuación:

3 Aplicaciones típicas.

Para aplicaciones generales. Filtrado digital y adaptativo, Convolucion, Correlacion, Transformada de Hilbert, rapida de fourier, de coseno discreto y de Hartley, Generacion de formas de onda y Windowing.

En instrumentacion. Análisis espectral, Generación de funciones, Realización de patrones, Análisis de transitorios, Filtrado digital.

Control. Control de motores, maquinas, impresoras láser, robots, servos, disquetes.

Automoción. Frenos antibloqueo y antideslizamiento, Analisis vibratorios, Sistemas Gps, Radios digitales, Suspensión activa, Control del airbag, Sistemas de diagnóstico, Detectores de radar

Telecomunicaciones. Teléfonos inalambricos, Decodificadores

4 Herramientas a utilizar en la elaboración.

Kit DSP TMS320C50 de Texas Instruments que consta de:

Una placa con el DSP y demás componentes. Una fuente de alimentación de 9V. Un cable RS-232. Cables auxiliares para introducir o medir señales.

PC con los siguientes programas:

Ensamblador DSP Starter Kit 5a (DSK5a) Debugger o eliminador de errores DSP Starter Kit 5d (DSK5d) Microsoft Word Microsoft PowerPoint. Labview.

Tarjeta de adquisición de datos PCI - 6024E

ENG 1. Goals.

• Know the operation of a DSP.

• Study the applications of DSP's..

Develop an application

2. General description.

The DSP is a microprocessor oriented to digital signal processing. The signal to be processed must be converted to digital in order to be processed by the DSP.

The process we apply the signal is carried out by the digital computer and for this it is called digital signal processing (DSP). In modern DSP systems a single microcomputer is used for the digital signal processing. These special chips are known as digital signal processors or DSPs.

Once the signal has been processed by the DSP, it is still in the form of a sequence of numbers and needs to be converted to analog signals before being passed to an actuator for example a loudspeaker. This process is called D / A conversion.

The DSPs have the following advantages over other types of microprocessors:

- Realization, simulation and emulation in real time. - Flexibility. - Reliability. - Reduction of system costs. - Increase in system benefits.

The board to be used consists mainly of a 132-pin chip from the Texas Instruments TMS320 family, more specifically, the TMS320C50PQ, an RS-232 serial port for communication with the PC, one input for 9V power supply, two standard RCA connectors, one for inputs and one for analog outputs, providing a direct connection to a microphone, speaker or other analog device. It also contains an EPROM (erasable programmable read only memory) memory that allows communication with the PC, the OK of RAM memory words, an integrated TLC32040C that performs analog-digital and digital-analog conversions with 14 bits of resolution and a crystal of 40Mhz which defines the time base of the system. All this can be seen in the following drawing:

To carry out any application with the DSP, we must first introduce a program with the necessary instructions that make the correct operation of the application possible.

These instructions will be written in the MS-DOS editor, creating a file with an asm extension. Using the dsk5a command followed by the name of the program, the DSK assembler is called.

For example, for the sine program, you would write:

dsk5a seno.asm

By entering this command, the debugger creates an executable file with a dsk extension. At the same time, the assembler creates a file in the form of a list, which can be useful because it contains a list of the unresolved symbols and codes.

Next, the debugger is run using the dsk5d command, and the completed program can now be loaded.

Key:

dsk5d

For the program to run on the board we must type from Dos, C: \ dsk \ dsk51 + name of the program. The board will only run the program if it is connected to the computer through the serial port and the program is running on it.

In order to visualize the output of the DSP, we are going to use Labview, which will enable us to introduce any signal we want to the DSP.

To communicate the DSP with the CPU on which Labview is running, the National Instruments PCI-6024E data acquisition card will be used as can be seen in the diagram below:

3 Typical applications.

- General applications. Digital and Adaptive Filtering, Convolution, Correlation, Hilbert Transform, Fast Fourier, Discrete Cosine and Hartley, Waveform Generation and Windowing.

- In instrumentation. Spectral analysis, Function generation, Pattern making, Transient analysis, Digital filtering.

- Control. Control of motors, machines, laser printers, robots, servos, floppy disks.

- Automotive. Anti-lock and anti-slip brakes, Vibration analysis, Gps systems, Digital radios, Active suspension, Airbag control, Diagnostic systems, Radar detectors ...

- Telecommunications. Cordless phones, Set-top boxes

4 Tools to be used in the elaboration.

• Texas Instruments DSP Kit TMS320C50 consisting of:

- A board with the DSP and other components. - A 9V power supply. - An RS-232 cable. - Auxiliary cables to introduce or measure signals.

• PC with the following programs:

- Assembler DSP Starter Kit 5a (DSK5a) - Debugger or debugger DSP Starter Kit 5d (DSK5d) - Microsoft Word - Microsoft PowerPoint. - Labview.

• PCI - 6024E Data Acquisition Card.

EUSK

1. Helburuak.

• DSP baten funtzionamendua ezagutzea.

• DSPen aplikazioak aztertzea.

• Garatu aplikazio bat.

2. Deskribapen orokorra.

DSP seinale digitala prozesatzera bideratutako mikroprozesadorea da. Prozesatu beharreko seinalea digitalera bihurtu behar da DSP-k prozesatu ahal izateko.

Seinalea aplikatzen dugun prozesua ordenagailu digitalak egiten du eta horretarako seinaleen tratamendu digitala (DSP) deitzen zaio. DSP sistema modernoetan mikroordenagailu bakarra erabiltzen da seinale digitala prozesatzeko. Txip berezi hauek seinale digitalen prozesadore edo DSP izenez ezagutzen dira.

DSP-k seinalea prozesatu ondoren, zenbaki segida baten moduan dago oraindik eta seinale analogiko bihurtu behar da eragingailu batera pasa aurretik, adibidez bozgorailu batera. Prozesu horri D / A bihurketa deritzo.

DSPek abantaila hauek dituzte beste mikroprozesadore mota batzuen aurrean:

- Realizazioa, simulazioa eta emulazioa denbora errealean. - Malgutasuna. - Fidagarritasuna. - Sistemaren kostuak murriztea. - Sistemaren onurak handitzea.

Erabiliko den taula Texas Instruments-eko TMS320 familiako 132 pineko txip batez osatuta dago, zehazki, TMS320C50PQ, RS-232 serieko ataka Ordenagailua, sarrera bat 9V-ko elikadurarako, bi RCA konektore estandar, bata sarreretarako eta bestea irteera analogikoetarako, mikrofonoarekin, bozgorailuarekin edo beste gailu analogiko batekin konexio zuzena eskainiz. Ordenagailuarekin komunikazioa ahalbidetzen duen EPROM (ezaba daitekeen irakurgai soilik programagarria den memoria) memoria dauka, RAM memoria hitzen OK, TLC32040C integratua, 14 bit bereizmeneko eta 40Mhz-ko kristala duen bihurketa analogiko-digitala eta digital-analogikoa egiten duena. sistemaren denbora oinarria definitzen duena. Hori guztia hurrengo marrazkian ikus daiteke:

DSPrekin edozein aplikazio burutzeko, aplikazioaren funtzionamendu zuzena ahalbidetzen duten beharrezko argibideak dituen programa aurkeztu behar dugu lehenik.

Argibide hauek MS-DOS editorean idatziko dira, asm luzapena duen fitxategia sortuz. Programaren izena eta ondoren dsk5a komandoa erabiliz, DSK muntatzaileari deitzen zaio.

Adibidez, sinus programarako, hau idatziko zenuke:

dsk5a seno.asm

Komando hau sartzean, arazleak dsk luzapeneko fitxategi exekutagarria sortzen du. Aldi berean, muntatzaileak fitxategi bat sortzen du zerrenda moduan, eta hori erabilgarria izan daiteke konpondu gabeko sinbolo eta kodeen zerrenda duelako.

Ondoren, araztailea dsk5d komandoa erabiliz exekutatzen da eta amaitutako programa karga daiteke.

Gakoa:

dsk5d

Programa taulan exekutatzeko Dos, C: \ dsk \ dsk51 + programaren izena idatzi behar dugu. Plakak programa exekutatuko du serieko ataka bidez ordenagailura konektatuta badago eta programa bertan exekutatzen ari bada.

DSPren irteera bistaratzeko, Labview erabiliko dugu, eta horrek DSPri nahi dugun seinalea sartzeko aukera emango digu.

DSP Labview abian den CPUarekin komunikatzeko, National Instruments PCI-6024E datuak eskuratzeko txartela erabiliko da beheko diagraman ikus daitekeen moduan:

3 Aplikazio tipikoak.

- Aplikazio orokorretarako. Iragazketa Digitala eta Egokigarria, Konvoluzioa, Korrelazioa, Hilbert Transformatua, Fast Fourier, Kosinua eta Hartley Diskretuak, Uhin Formen Sorkuntza eta Windowing.

- Instrumentazioan. Analisi espektrala, Funtzioen sorrera, Ereduak egitea, Analisi iragankorra, Iragazki digitala.

- Kontrola. Motorrak, makinak, laser inprimagailuak, robotak, serboak, disketeak kontrolatzea.

- Automobilgintza. Blokeoaren aurkako eta irristagaitzaren aurkako balaztak, bibrazioen analisia, Gps sistemak, irrati digitalak, esekidura aktiboa, airbagen kontrola, sistema diagnostikoak, radar detektagailuak ...

- Telekomunikazioak. Haririk gabeko telefonoak, Decodificadoreak

4 Elaborazioan erabiliko diren tresnak.

• Texas Instruments DSP Kit TMS320C50 osatua:

- DSP eta beste osagai batzuk dituen taula. - 9V-ko elikadura. - RS-232 kable bat. - Seinaleak sartzeko edo neurtzeko kable laguntzaileak.

• Ordenagailua programa hauekin:

- DSP Starter Kit 5a (DSK5a) Ensanbladorea - Debugger edo arazgailua DSP Starter Kit 5d (DSK5d) - Microsoft Word - Microsoft PowerPoint. - Labview.

• PCI - 6024E Datuak eskuratzeko txartela.