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Blackfin |
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| ADSP-BF533在低耗迅速及時系統(tǒng)中的利用[多圖] |
| [ 作者：admin ] [ 來源：ADSP開源社區(qū) ] [ 發(fā)布時間：2011/5/23 ] |
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1 引言
當今信息技術(shù)與計算機技術(shù)的飛速成長。使得數(shù)字信號處置成長成為一門十分首要的技術(shù)。而數(shù)字信號處置器(DSP芯片)的出現(xiàn)為數(shù)字信號處置算法的完成提供了能夠，同時，DSP器件功用的不時提高又極大地促進了數(shù)字信號處置技術(shù)的進一步成長。Blackfin系列DSP芯片是美國模擬器件公司(ADI)與Intel 結(jié)合開發(fā)的表現(xiàn)高功用體系構(gòu)造的新一代嵌入式定點處置器。Blackfin處置器在一個芯片和一個開發(fā)平臺上融合了DSP信號處置、RISC控制處置和音視頻處置功用，具有高速及時數(shù)據(jù)處置、極佳的代碼密度、靜態(tài)電源維護、極低的功耗、簡約的開發(fā)運用等優(yōu)點。
Blackfin系列DSP具有一個雙MAC 300刎，(每秒600 MHz)內(nèi)核。其構(gòu)造的中心是數(shù)據(jù)算術(shù)單元，包含兩個16位乘法累加器(MAC)，2個40位算術(shù)邏輯單元(ALU)，4個8位視頻ALU和一個40位桶形移位器。在每個周期內(nèi)。每個MAC能在4個獨立的數(shù)據(jù)操作數(shù)上執(zhí)行16位乘法運算．算術(shù)邏輯單元能累加2個40位的數(shù)或4個16位的數(shù)。為獲得最大效率．可使用這種體系構(gòu)造處置8位、16位和32位的數(shù)據(jù)運算。同時，Blackfin系列DSP具有全球搶先的功率維護和功用。Blackfin處置器采用低功耗和低電壓的設(shè)計辦法．具有靜態(tài)功率維護的特征，即議決改動任務(wù)電壓和頻率來大大降低總功耗。與僅改動任務(wù)頻率相比，既改動電壓又改動頻率能夠使總功耗清楚降低。關(guān)于便攜式使用來說，這相當于延伸了電池的壽命。
2 ADSP-BF533處置器簡介
ADSP-BF533是Blackfin系列DSP產(chǎn)品中典型的一款。其首要特征有：16位定點DSP內(nèi)核，可完成600MHz的高速繼續(xù)任務(wù)：靈敏的軟件控制靜態(tài)電源維護：0.8～1.2V內(nèi)核電壓、2.5～3.3V外部輸進電壓、及時時鐘模塊RTC、12通道DMA、4GB一致尋址空間、80KB的 L1指令存儲器、64KB的數(shù)據(jù)存儲器：靈敏的引導方式等。此外．ADSP-BF533還具有豐厚的系統(tǒng)外設(shè)——并行外設(shè)接口(PPI)／GPIO、雙通道全雙丁同步串口(SPORT)、通用異步串口(UART)、SPI兼容端口、看門狗定時器等。
ADSP-BF533可完成600 MHz的高速繼續(xù)任務(wù)，單片處置才干可達1.2GMIPS (每秒12億次乘加運算)，由于處置速度快，ADSP-BF533可適用于高速及時信號處置系統(tǒng)；另外，ADSP-BF533的靜態(tài)電源維護模塊議決改動供電電壓和任務(wù)頻率使得其功耗很低，典型數(shù)據(jù)為52毫瓦(200 MHz)、90毫瓦(300MHz、280毫瓦(600 MHz)，當處置器處于深度休眠形態(tài)時，功耗會變得更低。與類似的DSP相比．ADSP-BF533在同等功用下功耗要低30％．尤其適用于對功耗有特殊要求的系統(tǒng)。
3 在低功耗高速及時信號處置系統(tǒng)中的使用
正由于ADSP-BF533具有及時處置速度快和低功耗的特征,能夠?qū)⑵涫褂迷谝恍┮蟮凸�、高速度的及時信號處置系統(tǒng)中。如水下信號監(jiān)測與處置系統(tǒng)、地下管道預警系統(tǒng)、高空信號探測與剖析系統(tǒng)等．這些系統(tǒng)的共同特征是：1．職務(wù)具有“突發(fā)性”——往常不須要龐雜的信號剖析與處置，而一旦有剖析與處置職務(wù)時,數(shù)據(jù)量、運算量都相當大，要求系統(tǒng)能夠盡快及時地依照精準龐雜的算法舉行處置并得到精確的后果；2．功耗是瓶頸——由于系統(tǒng)所處的位置原由(水下、地下或高空)，普通由電池供電且不宜頻繁更換電池，故財功耗的要求很高——越低越好。而ADSP-BF533具有及時處置速度快和低功耗的特征，完全能夠勝任這些系統(tǒng)。圖1是一個以ADSP—BF533為中心模塊的此類系統(tǒng)的原理框圖。
![ADSP-BF533在低耗迅速及時系統(tǒng)中的利用[多圖]圖片1](/systemmanage/ewebeditor/UploadFile/2011523164946312.gif)
圖1以ADSP-BF533為中心模塊的低功耗高速及時信號處置
系統(tǒng)由上位機和下位機組成．上、下位機的通訊由GPRS／GSM模塊完成。上位機軟件擔任對下位機的參數(shù)配置及形態(tài)查詢界面的編寫以及與 GPRS／GSM模塊間通訊的完成；而信號采集、剖析及處置等首要任務(wù)由下位機完成，并議決GPRS／GSM模塊將信號處置后果告知上位機(如地面任務(wù)站)。下位機由傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊、低功耗微處置器和高功用ADSP-BF533處置器組成。數(shù)據(jù)采集模塊采集來自傳感器的原始信號數(shù)據(jù)(如水下壓力或聲納、管道應力或振幅、高空風力或溫度改動等)，并依據(jù)須要舉行擴大／衰減、模／數(shù)轉(zhuǎn)換等處置，然后將數(shù)據(jù)送給后面的低功耗微處置器。后者對信號數(shù)據(jù)依照體會閾值舉行容易判別——若與體會閾值有悖，即信號“能夠異常但不確定”。則將信號數(shù)據(jù)傳送給后面的ADSP-BF533處置器，后者使用其強悍的數(shù)據(jù)處置才干依照龐雜的算法對信號舉行高速及時處置．得出信號能不能“異�！钡木_后果”，并將后果回送至低功耗MCU。并由后者議決GPRS／GSM模塊通知上位機。
這種低功用低功耗微處置器和高功用ADSP—BF533相結(jié)合的雙核方式十分適用于上述幾種系統(tǒng)，實驗中低功耗MCU選用51單片機。由于此類系統(tǒng)耐久處于正常形態(tài)，不須要不斷舉行龐雜的數(shù)據(jù)處置。正常形態(tài)下．僅由單片機接納數(shù)據(jù)并舉行容易判別而ADSP-BF533處于深度休眠形態(tài)，此時DSP內(nèi)核、外設(shè)時鐘所有制止，僅用0.8V電壓維持RTC模塊的及時時鐘運轉(zhuǎn)，電流僅為幾十微安，功耗微乎其微——滿足此類電池供電系統(tǒng)的節(jié)能要求；而一旦單片機判決數(shù)據(jù)“能夠異�！�，將喚醒休眠的ADSP-BF533并對信號舉行高速及時處置 ——滿足此類系統(tǒng)的高速及時性要求。
ADSP-BF533與單片機間議決異步串口 UART傳送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)格式和波特率可編程設(shè)定。為了將DSP從深度休眠中喚醒，單片機另用一根輸出線(如P2.0)接至RESET腳。另外，由于 ADSP-BF533沒有片內(nèi)順序存儲器，用戶的代碼必需議決外部的存儲器來舉行引導。ADSP-BF533的兩個引腳BMODEO和BMODEl的結(jié)尾形態(tài)決議ADSP-BF533的引導方式，實驗中選用從外部FLASH引導的方式(BMODEO腳接高電平，BMODEI腳接低電平)，將用戶代碼放入 FLASH中，F(xiàn)LASH選用PSD4256G6V(IMB)。ADSP-BF533的地址線A[1:19]辨別接至PSD4256G6V-10UI的 ADl1~ADl5及PCO～PC3腳，數(shù)據(jù)線D[0：15]辨別接至PSD4256G6V-IOUI的PFO～PF7及PG0~PG7腳，在讀寫控制局部，將ADSP-BF533的ABE0、ABE1、AMS0、AMS2、AOE辨別接至PSD4256G6V-10UI的AD0、CNTL2、PC6、 PC7及CNTLI腳，另將ADSP-BF533的而云和PSD4256G6V-10UI的CNTL、PD3腳相連。ADSP-BF533與單片機間的局部銜接聯(lián)系如圖2所示。
![ADSP-BF533在低耗迅速及時系統(tǒng)中的利用[多圖]圖片2](/systemmanage/ewebeditor/UploadFile/2011523164949878.gif)
圖2 ADSP-BF533與單片機的銜接示意圖
系統(tǒng)上電復位后．7單片機先議決UART向ADSP-BF533發(fā)送一個握手信號．為了區(qū)別后面發(fā)送的正常數(shù)據(jù)，此握手信號可選用特殊符號“EOF"，爾后ADSP-BF533進入深度休眠的省電方式。系統(tǒng)下作時由單片機接納前端采集的數(shù)據(jù)并舉行容易判別，若無異常則ADSP-BF533堅持深度休眠，順序?qū)皶r時鐘編程為每1天(24小時)發(fā)生一次中綴(RTC中綴)，由中綴喚醒DSP并議決UART向單片機傳送一個特定數(shù)據(jù)(如10101010)示意DSP硬件正常并處于深度休眠，再由單片機議決GPBS／GSM模塊通知上位機然后再次進入深度休眠：當單片機對前端數(shù)據(jù)初次判決為“能夠異常”時，立刻輸出一個低電平信號(1毫秒)至ADSP-BF533的面面矛腳令其復位，然后ADSP-BF533切換到全速方式(議決對ADSP～BF533的 PLL編程完成)，接著單片機議決UART向ADSP-BF533傳送數(shù)據(jù)(因數(shù)據(jù)量不大，將數(shù)據(jù)放在ADSP-BF533內(nèi)部的L1數(shù)據(jù)存儲器中)。接著533舉行調(diào)用相應算法處置舉行高速及時處置，若后果異常，則啟用UART向單片機傳送另一個特定數(shù)據(jù)(如11111111)告知異常，再由單片機議決 GPRS／GSM模塊通知上位機，然后ADSP-BF533再次進入深度休眠．直至下面發(fā)作兩種情況之一才再次被激活：1．及時時鐘再次計數(shù)滿一天：2．單片機再次發(fā)出低電平復位信號。ADSP-BF533的任務(wù)流程如圖3所示。
![ADSP-BF533在低耗迅速及時系統(tǒng)中的利用[多圖]圖片3](/systemmanage/ewebeditor/UploadFile/2011523164950917.gif)
圖3 ADSP-BF533的任務(wù)流程
對ADSP-BF533的編程是議決寫有關(guān)存放器完成的，在visual DSP++環(huán)境下運用匯編言語或C言語均可。實驗中采用c言語完成，如PLL(片內(nèi)鎖相環(huán))子函數(shù)的編程代碼如下：
![ADSP-BF533在低耗迅速及時系統(tǒng)中的利用[多圖]圖片4](/systemmanage/ewebeditor/UploadFile/2011523164950993.gif)
4 結(jié)論
當今社會，電子技術(shù)普遍使用于各種范圍。人們對電子系統(tǒng)的速度和功耗提出了越來越高的要求。綜上所述。使用高功用ADSP-BF533處置器高速及時處置和低功耗的特征．能夠使其在那些要求低功耗、高速度的及時信號處置系統(tǒng)中發(fā)揚無與倫比的作用。
本文作者創(chuàng)新點：提出了一種基于單片機+ADSP BF533的雙核構(gòu)造，適用于一些具有低功耗、高速及時處置特征的系統(tǒng)。使用這種雙核構(gòu)造，能夠統(tǒng)籌高速及時數(shù)據(jù)處置和浪費動力的要求，可在許多有關(guān)范圍發(fā)揚無與倫比的作用。
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