РЕАЛИЗАЦИЯ  АЛГОРИТМОВ  ЦИФРОВОЙ  ОБРАБОТКИ  СИГНАЛОВ  НА  ОТЛАДОЧНОЙ  ПЛАТЕ  OMAP -L138  EXPERIMENTER  KIT

Степанов  Андрей  Борисович

канд.  техн.  наук,  ст.  преп.  кафедры  радиосистем  и  обработки  сигналов  Санкт-Петербургский  государственный  университет  телекоммуникаций  им.  проф.  М.А.  Бонч-Бруевича,  РФ,  г.  Санкт-Петербург

E-mail: 

Журавов  Дмитрий  Вячеславович

студент  Санкт-Петербургский  государственный  университет  телекоммуникаций  им.  проф.  М.А.  Бонч-Бруевича,  РФ,  г.  Санкт-Петербург

E-mail: 

DIGITAL  SIGNAL  PROCESSING  ALGORITMS  IMPLEMENTATION  ON  THE  OMAP-L138  EXPERIMENTER  KIT

Stepanov  Andrey

candidate  of  Science,  Senior  Lecturer  of  Radio  Systems  and  Signal  Processing  department  The  Bonch-Bruevich  Saint-Petersburg  State  University  of  Telecommunications,  Russia,  Saint  Petersburg

Zhuravov  Dmitry

student  The  Bonch-Bruevich  Saint-Petersburg  State  University  of  Telecommunications,  Russia,  Saint  Petersburg

АННОТАЦИЯ

Данная  статья  посвящена  описанию  основных  подходов  к  реализации  алгоритмов  цифровой  обработки  сигналов  на  отладочной  плате  OMAP-L138.  Приводятся  достоинства,  выгодно  выделяющие  данную  отладочную  плату  на  фоне  остальных  подобных  устройств. 

ABSTRACT

This  article  is  devoted  to  the  description  of  basic  possibilities  for  digital  signal  processing  algorithms  implementation  on  the  OMAP-L138  Experimenter  Kit.  There  are  board’s  features  that  represent  it  more  advantageously  in  contrast  to  other  devices.

Ключевые  слова:   цифровой  сигнальный  процессор;  вейвлет;  система  на  кристалле;  система  на  модуле.

Keywords:  digital  signal  processor;  wavelet;  System-on-Chip;  System  on  Module.

Цифровые  сигнальные  процессоры  (ЦСП,  DSP)  широко  применяются  для  реализации  различных  алгоритмов  цифровой  обработки  сигналов  (ЦОС)  [2].  Преимущество  ЦСП  по  сравнению  с  другими  устройствами  такими,  например,  как,  процессоры  общего  назначения,  заключается  в  аппаратной  реализации  простейших  операций,  таких  как  умножение,  сложение  и  сдвиг  [2].  Одним  из  лидеров  по  производству  цифровых  сигнальных  процессоров  является  компания  Texas  Instruments.  Среди  процессоров  данного  производителя  особое  место  занимает  семейство  TMS320C6000.  К  их  числу  относится  процессор  TMS320C6748.  Этот  ЦСП  может  быть  использован  в  составе  системы  на  модуле  (System  on  Module,  SOM),  как  основной  процессор,  так  и  в  составе  системы  на  кристалле  System-on-Chip  (SoC)  вместе  с  ядром  ARM  (рис.  1).  Такая  система  на  модуле  может  быть  установлена  на  отладочную  плату  Experimenter  Kit,  создавая  мощную  вычислительную  платформу  OMAP-L138  (рис.  2)  с  широким  набором  периферии  [5]:

·     Ethernet-разъем  RJ-45;

·     интерфейс  USB2.0;

·     интерфейс  RS-232;

·     разъем  для  MMC/SD  карт;

·     сенсорный  LCD-дисплей;

·     аудиовход/выход;

·     внешний  JTAG;

·     SATA-разъем.

В  случае  использования  системы  на  кристалле  разработчик  получает  доступ  к  вычислительным  возможностям  DSP  процессора  и  возможностям  использования  ARM  для  решения  интерфейсных  задач.

Рисунок  1.  Система  на  модуле  [5 ]

Рисунок  2.  Отладочная  плата  OMAP -L138  Experimenter  Kit

При  написании  программного  кода  для  ЦСП  могут  использоваться  традиционные  подходы  с  применением  языков  низкого  (Ассемблера)  или  высокого  уровня  (С/С++).  Применение  в  проекте  исключительно  языка  Ассемблера  для  данной  отладочной  платы  не  оправдано,  поэтому  целесообразно  при  традиционном  подходе  к  реализации  использовать  язык  С,  а  для  увеличения  быстродействия  системы  применять  при  необходимости  так  называемые  ассемблерные  вставки.

При  разработке  программного  кода  используется  интегрированная  среда  разработки  Code  Composer  Studio  (CCS),  построенная  на  основе  кросс-платформы  Eclipse.  Code  Composer  Studio  включает  в  себя  все  необходимое  для  создания  рабочего  проекта. 

Помимо  использования  классических  подходов  к  реализации  алгоритмов  цифровой  обработки  сигналов  может  использоваться  новое  направление  с  применением  встраиваемых  операционных  систем.  При  этом  в  случае  использования  системы  на  кристалле  на  DSP  процессор  может  устанавливаться  DSP/BIOS,  позволяющий  управлять  памятью  ЦСП  и  распределять  его  задачи  [4].  Кроме  того,  на  ARM  процессор  может  быть  установлена  одна  из  двух  операционных  систем:

·     ОС  Linux  (рис.  3);

·     ОС  Windows  Embedded  CE  (рис.  4).

Применение  операционной  системы  позволяет  работать  с  отладочной  платой  на  более  высоком  уровне  с  задействованием  графического  интерфейса.

Рисунок  3.  Вид  отладочной  платы  с  загруженной  ОС  Linux

Рисунок  4.  Вид  отладочной  платы  с  ОС  Windows   Embedded  CE

Использование  системы  на  кристалле  в  составе  отладочной  платы  позволяет  реализовать  системы  ЦОС  различного  уровня  сложности:  от  простейших  систем,  например,  цифровых  фильтров  до  сложных  (осциллограф,  спектроанализатор  и  др.)

Кроме  того,  отладочная  плата  хорошо  подходит  для  обработки  многоканальных  сигналов,  полученных  от  различных  датчиков,  что  важно  при  обработке  таких  сигналов,  как  электрокардиограмма,  электроэнцефалограмма  [3]  и  др.  За  счет  распараллеливания  вычислений  данная  отладочная  плата  позволяет  конкурировать  с  программируемыми  логическими  интегральными  схемами  (ПЛИС),  а  благодаря  высокой  производительности  может  использоваться  для  выполнения  таких  сложных  и  затратных  вычислений,  как  вейвлет-анализ  [1].

Список  литературы: 

1.Арбузов  С.М.  Применение  методов  вейвлет-анализа  в  электроэнцефалографии  /  С.М.  Арбузов,  А.Б.  Степанов.  СПб.:  Линk,  2009.  —  104  с.

2.Солонина  А.И.  Алгоритмы  и  процессоры  цифровой  обработки  сигналов  /  А.И.  Солонина,  Д.А.  Улахович,  Л.А.  Яковлев  СПб:  БХВ-Петербург,  2001.  —  464  с.

3.Степанов  А.Б.  Развитие  методов  анализа  электроэнцефалограмм  /  А.Б.  Степанов.  СПб.:  Линk,  2009.  —  48  с.

4.OMAP-L138  C6000  DSP+ARM  Processor  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.ti.com/product/OMAP-L138   (дата  обращения:  02.12.2014).

5.Zoom  OMAP-L138  eXperimenter  Kit  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.logicpd.com/products/system-on-modules/zoom-omap-l138-experimenter-kit/   (дата  обращения:  02.12.2014).