Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Архитектура сигнального процессора

Структуру сигнального процессора рассмотрим на примере микросхемы КМ 181ЗВЕ1. Микросхема содержит процессор, память данных и про­грамм, т.е. набор узлов, характерных для микроЭВМ. Кроме того, в ней имеются аналого-цифровой преобразователь (АЦП) для преобразова­ния отсчетов, взятых из поданного на вход аналогового сигнала, в цифровую форму, и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) для пре­образования результатов проведенных в процессоре вычислений из цифровой формы в аналоговую для выдачи на выход.

Состав команд микросхемы и высокая точность выполнения опера­ций позволяют с ее помощью строить сложные системы цифровой об­работки сигналов и цифровые системы управления объектами.

Цифровая обработка сигналов включает много видов обработки. Среди них основными являются линейная цифровая фильтрация и спектральный анализ. Спектральный анализ предусматривает опреде­ление спектрального состава сигнала. При цифровой фильтрации по заданному закону изменяется спектральный состав сигнала, т. е. воспро­изводятся те изменения сигнала, которые возникают при его прохожде­нии через фильтр — линейную цепь с определенной частотной характеристикой.

На одной микросхеме КМ1813ВЕ1 можно построить фильтр доста­точно высокого порядка — такого, какой в аналоговой форме достига­ется с использованием до 40 реактивных элементов. Либо можно построить систему фильтров более низкого порядка. Кроме фильтров микросхема позволяет реализовывать функции многих других типовых узлов аппаратуры: детекторов, ограничителей, генераторов колебаний различной формы, преобразователей частоты и др.

Микросхема выполнена по nМОП-технологии, корпус микросхемы имеет прозрачную крышку для стирания содержимого памяти про­грамм ультрафиолетовым излучением перед записью в нее новой про­граммы.

На слайде приведена структурная схема КМ1813ВЕ1. Она может быть разбита на три части: аналоговую часть (I), устройство цифровой обработки (II), память команд (III).

В устройство цифровой обработки входит сверхоперативное запоми­нающее устройство (СОЗУ), содержащее 40 ячеек для хранения 25-раз­рядных слов, 9-разрядный регистр данных DАR, через который осуществляется ввод и вывод данных (по содержимому отдельных разрядов этого регистра могут выполняться условные переходы), 16 ячеек для хранения констант. Адреса ячеек СОЗУ представляются 6-разряд­ными двоичными комбинациями. Начальные адреса соответствуют ячейкам, предназначенным для хранения значений переменных. Адреса, имеющие структуру 11хххх (т.е. содержащие 1 в двух старших разрядах), являются адресами ячеек, хранящих константы. Значения констант равны 0,125 т, где т может принимать целочисленные значения, лежа­щие в пределах -8...+7. Значения констант и соответствующие им мне­монические обозначения приведены в табл. 1.

Таблица.1

Сверхоперативное ОЗУ снабжено двумя портами: А и В, через кото­рые производится выдача операндов для их обработки в АЛУ. Результат выполненной в АЛУ операции передается в СОЗУ через порт В. Опе­ранд, получаемый с порта В, подается на вход АЛУ непосредственно. Операнд, выдаваемый с порта А, поступает в АЛУ через масштабирую­щее устройство, в котором этот операнд умножается на 2ⁿ путем выпол­нения сдвига на соответствующее число разрядов влево или вправо. Коэффициент п имеет целочисленное значение в пределах -13...+2. Выбор одного из 16 значений этого коэффициента задается в команде.

АЛУ выполняет операции в модифицированном дополнительном коде. Старший разряд полученного из СОЗУ 25-разрядного операнда рассматривается как знаковый, остальные 24 разряда слова образуют дробную часть числа. В АЛУ знаковый разряд операнда дублируется в четырех знаковых разрядах для образования модифицированного кода и, таким образом, каждый операнд в АЛУ представляется в форме

ssss. .а_-1а_-2-,... а_-24

где ssss — четыре знаковых разряда; а_-1,... а_-24 —разряды дробной части числа со значениями разрядных коэффициентов, соответственно равными 2^-1... 2^-24. Над такими 28-разрядными операндами в АЛУ выполня­ются операции.

Использование модифицированного кода позволяет обнаруживать переполнение разрядной сетки. При возникновении переполнения АЛУ выдает сигнал на выход ОF. При выполнении некоторых команд в случае переполнения положительное значение результата заменяется максимально возможным (т. е. значение 0001. х...х заменяется на значе­ние 0000. 1...1) и отрицательное значение результата заменяется мини­мально возможным (т.е. значение 1110. х...х заменяется на значение 1111.0... 0, представляющее собой дополнительный код числа -1). В АЛУ могут использоваться два режима работы: с описанной выше коррекцией результата при возникновении переполнения и без коррек­ции результата.

Память команд построена на перепрограммируемом ПЗУ емкостью 192 24-разрядных команды. Для сокращения числа выводов микросхе­мы для ввода данных при записи информации в ППЗУ используются четыре аналоговых выхода (со старшими номерами). Таким образом, ввод в ППЗУ одного 24-разрядного слова команды требует 6 циклов записи.