DE3307444A1 - Signal processor for processing digital signals - Google Patents
Signal processor for processing digital signalsInfo
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Abstract
Description
Signalprozessor zur Verarbeitung digitaler SignaleSignal processor for processing digital signals
Die Erfindung betrifft einen Signalprozessor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a signal processor according to the preamble of claim 1.
Die hauptsächlichen Aufgaben von Signalprozessoren sind die Frequenzumsetzung, Filterung, Demodulation und NF-Verarbeitung von nachrichtentechnischen Signalen. Eine universelle Bearbeitung aller Algorithmen innerhalb eines Prozessors kann durch geeignete Programmierung inplementiert werden. Die Signalbandbreiten, die durch universell programmierbare Prozessoren oder Signaiprozessoren verarbeitet werden können, sind jedoch relativ gering (mehrere kHz). Eine digitale Verarbeitung von Signalen mit größerer Bandbreite wird in Zukunft, gerade wegen de unbestreitbaren Vorteile der Digitaltechnik, erstrebenswert sein.The main tasks of signal processors are frequency conversion, Filtering, demodulation and LF processing of communications signals. A universal processing of all algorithms within a processor can be achieved by appropriate programming implemented. The signal bandwidths that go through universally programmable processors or signal processors can be processed can, but are relatively low (several kHz). A digital processing of Signals with greater bandwidth will be indisputable in the future, precisely because of the Advantages of digital technology, to be striven for.
Derzeit käufliche, bzw. angekündigte Signalprozessoren, wie z. B. INTEL292O, AMI S2811, NEC PD7720, TMS 320 oder die AMD-29500-Familie besitzen aufgrund ihrer Anwendungsziele eine freiprogrammierbare, flexible und vermaschte Architektur. Als Anwendungsgebiete kommen insbesondere die Audio- und Echtzeitsignalverarbeitung bis höchstens 50 kHz in Frage. Zusammenhängende Busstrukturen und Mehrfachausnutzung der einzelnen Funktionsgruppen gestatten trotz hoher Taktraten nur die Verarbeitung von Signalen mit kleiner Abtastrate. Weiterhin reduzieren mitintegrierte Analog-Digital-Umsetzer und serielle Schnittstellen die Ein- und Ausgabedatenrate und damit auch die bearbeiteten Signalbandbreiten. Die AMD-29500-Familie erlaubt durch parallele Busstrukturen zwar kurze Verarbeitungszeiten, muß jedoch für größere Busbreiten kaskadiert werden. Für umfangreiche Anwendungen sind im allgemeinen mehrere Schaltkreise erforderlich.Signal processors currently available for sale or announced, such as B. INTEL292O, AMI S2811, NEC PD7720, TMS 320 or the AMD-29500 family have due to your application goals a freely programmable, flexible and meshed architecture. The areas of application are in particular audio and real-time signal processing up to a maximum of 50 kHz in question. Coherent bus structures and multiple use of the individual function groups only allow processing despite the high clock rates of signals with a low sampling rate. Furthermore, integrated analog-to-digital converters reduce and serial interfaces the input and output data rate and thus also the processed Signal bandwidths. The AMD 29500 family allows through parallel bus structures short processing times, but must be cascaded for larger bus widths. Multiple circuits are generally required for large applications.
Zur Programmierung von Prozessoren sind zwei Verfahren bekannt. Das erste Verfahren benutzt eine Abspeicherung des Programms in einem verschlüsselten Code, der über einen "Instruction Decoder" entschlüsselt und dann erst den Baugruppen zugeführt wird. Im zweiten Verfahren enthält der Programmspeicher bereits das entschlüsselte Programm. Eine Programmspalte ist dann jeweils für eine Steuerleitung des Schaltkreises zuständig. Dieses Verfahren ist im Speicherplatz aufwendiger, aber auch erheblich schneller.Two methods are known for programming processors. That The first method uses the program to be saved in an encrypted format Code that is decrypted via an "instruction decoder" and only then the modules is fed. In the second method, the program memory already contains the decrypted Program. One program column is then each for one control line of the circuit responsible. This method is more expensive in terms of storage space, but it is also considerable more quickly.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Signaiprozessor zur Verarbeitung digitaler Signale anzugeben, welcher eine Echtzeitdatenverarbeitung für Signalbandbreiten bis in den Megahertzbereich ermöglicht.The object of the invention is to provide a signal processor for processing of digital signals, which real-time data processing for signal bandwidths up to the megahertz range.
Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet. Die weiteren Ansprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen und Ausbildungen der Erfindung.The invention is characterized in claim 1. The others Claims contain advantageous developments and developments of the invention.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the figures.
FIG. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Signalprozessors in vorteilhafter Ausführung. Zwei getrennte Bussysteme, ausschließlich für den Datenverkehr, verbinden die Baugruppen des Schaltkreises miteinander.FIG. 1 shows a block diagram of a signal processor according to the invention in an advantageous design. Two separate bus systems, exclusively for data traffic, connect the components of the circuit with each other.
Die Steuerinformation wird aus dem Programmspeicher direkt über getrennte Leitungen zugeführt. Der erfindungsgemäße Signalprozessor ist schleifenfrei und direkt programmiert.The control information is taken from the program memory directly via separate Lines fed. The signal processor according to the invention is loop-free and programmed directly.
Der Ein-/Ausgabebus (E/A-Bus) verbindet die gemultiplexten Datenein- und Ausgänge des Schaltkreises mit dem Eingangszweig (RAMI1 PMAC) und dem Ausgabezweig (REG). Der Datenbus sorgt für die interne Verbindung der Baugruppen (PMAC, RAM2, PALU, REG), er ist im Gegensatz zum E/A-Bus (16 Bit) 32 Bit breit. Beide Bussysteme besitzen keine direkte Verbindung, sind bidirektionell und können unabhängig voneinander benutzt werden.The input / output bus (I / O bus) connects the multiplexed data inputs and outputs of the circuit with the input branch (RAMI1 PMAC) and the output branch (REG). The data bus ensures the internal connection of the modules (PMAC, RAM2, PALU, REG), unlike the I / O bus (16 bits), it is 32 bits wide. Both bus systems have no direct connection, are bidirectional and can be independent of each other to be used.
Der E/A-Bus nimmt die Eingangsdaten des Signalprozessors mit einer hohen Datenrate auf. Diese kann je nach Anwendung die Hälfte der Taktfrequenz, also einige Megahertz betragen. Der Pufferspeicher RAM1 und der Multiplizierer-Akkumulator PMAC können die Daten sowohl einzeln als auch gleichzeitig aufnehmen. In den Zeitschlitzen zwischen der Datenannahme können berechnete Daten über das Ausgabe-Register REG ausgegeben werden.The I / O bus takes the input data from the signal processor with a high data rate. Depending on the application, this can be half the clock frequency a few megahertz. The buffer memory RAM1 and the multiplier-accumulator PMAC can record the data both individually and simultaneously. In the time slots between the data acceptance, calculated data can be sent via the output register REG are issued.
Nach der Datenverarbeitung in der Baugruppe PMAC werden die Daten mit einer je nach Anwendung reduzierten Datenrate an den Datenbus übergeben. Alle an diesen Bus angeschlossenen Baugruppen können die Daten einzeln oder gleichzeitig übernehmen.After data processing in the PMAC module, the data transferred to the data bus at a reduced data rate depending on the application. All Modules connected to this bus can send the data individually or simultaneously take over.
Der Multiplizierer-Akkumulator PMAC (Pipeline-Multipli.er und Accumulator) ist, wie der Name bereits ausdrückt, ein Multiplizierer M mit nachgeschaltetem Akkumulator (ADD, R3, R4 und Rückkoppelschleife). Zur Erhöhung der möglichen Taktfrequenz werden die Daten im Pipeline-Verfahren abgearbeitet. FIG. 2 zeigt ein Blockschaltbild der Baugruppe.The multiplier-accumulator PMAC (Pipeline-Multipli.er and Accumulator) is, as the name suggests, a multiplier M with a downstream accumulator (ADD, R3, R4 and feedback loop). To increase the possible clock frequency the data is processed in a pipeline process. FIG. 2 shows a block diagram of FIG Module.
Der PMAC ist besonders für Misch- und Filteraufgaben geeignet. Gegenüber bekannten Multiplizierer-Akkumulierer-Schaltkreisen besitzt der PMAC ein zweites Register (R4) in der Akkumulationsschleife. Dadurch wird eine einfache Bearbeitung komplexer Signalwerte erreicht. Sie können ineinander verschachtelt, im Zeitmultiplex, bearbeitet werden. Es läßt sich folgender Algorithmus darstellen: mit h(v) = Koeffizienten x(v) = Daten y(v) = Ausgabe.The PMAC is particularly suitable for mixing and filtering tasks. Compared to known multiplier-accumulator circuits, the PMAC has a second register (R4) in the accumulation loop. This enables simple processing of complex signal values. They can be nested in one another, processed in a time division multiplex. The following algorithm can be represented: with h (v) = coefficients x (v) = data y (v) = output.
Die Zwischensummen von Real- und Imaginärteil befinden sich abwechselnd in den Akkumulationsregistern R3 ulld R4.The subtotals of the real and imaginary parts are located alternately in the accumulation registers R3 and R4.
Ist nur eine Multiplikation erforderlich, kann die Riickkopplung zu "Null" gesetzt werden. Ein Stift um 4 Bi. s in Richtung ~rost Significant Bit" (MSB) im Parallel-Schieberegister SHIFT kann durch Ausblenden der Überlaufstellen die Genauigkeit, insbesondere nur bei Multiplikationen, erhöhen.If only one multiplication is required, the feedback can increase to "Zero" can be set. A pen at 4 bi. S in Direction ~ rust Significant Bit "(MSB) in the parallel shift register SHIFT can be activated by hiding the overflow points increase the accuracy, especially only in the case of multiplications.
Im PMAC berechnete Daten können über den Datenbus an den Zwischenspeicher RAM2, und/oder das Ausgabe-Register R£G und/oder zur weiteren Berechnung an die arithmetischlogische Einheit PALU abgegeben werden.Data calculated in the PMAC can be sent to the buffer via the data bus RAM2, and / or the output register R £ G and / or for further calculation to the arithmetic and logic unit PALU.
Die arithmetisch-logische Einheit PALU (Pipeline-Arithmetic-Logic-Unit) erlaubt verschiedene arithmetische und logische Verknüpfungen von zwei Daten mit 32 Bit Wortformat. Die Verarbeitung wird wiederum durch den Einsatz der Pipeline-Technik beschleunigt. Ein Blockschaltbild der Einheit ist in FIG. 3 dargestellt. Das logische Schaltwerk ALU, der SHIFTER, der Begrenzer Beg und mehrere Registerblöcke Regl bis Reg5 bilden die Funktionsblöcke der PALU. Ein baugruppeninternes Bussystem mit 32 Bit Wortformat verbindet die Baugruppen miteinander. Die ALU kann die in FIG. 3 angegebenen Funktionen ausführen, der SHIFTER erlaubt eine Verschiebung des 32 Bit Datenwortes um O - 31 Bit in Richtung "Least Signigicant Bit" (LSB), die Registerblöcke dienen zum Zwischenspeichern von Daten, die innerhalb eines Rechenzyklus benötigt werden. Ausgang Y und Eingänge A und B der ALU sind dazu über eine Rückkoppelschleife miteinander verbunden.The arithmetic-logic unit PALU (Pipeline-Arithmetic-Logic-Unit) allows different arithmetic and logical combinations of two data with 32 bit word format. The processing is in turn done through the use of the pipeline technique accelerated. A block diagram of the unit is shown in FIG. 3 shown. The logical one Switching mechanism ALU, the SHIFTER, the limiter Beg and several register blocks Regl bis Reg5 form the function blocks of the PALU. A module-internal bus system with 32 Bit word format connects the modules with one another. The ALU can have the sequence shown in FIG. 3 execute specified functions, the SHIFTER allows a shift of the 32 bit Data word by O - 31 bits in the direction of the "Least Significant Bit" (LSB), the register blocks are used to temporarily store data that is required within a computing cycle will. Output Y and inputs A and B of the ALU are connected via a feedback loop connected with each other.
Wird der Begrenzer Beg eingeschaltet, werden die Daten dann auf die größte oder kleinste Zahl mit einem Wortformat von 29 Bit begrenzt, wenn der Ausgangswert der ALU dieses Format über- oder unterschreitet.If the limiter Beg is switched on, the data is then transferred to the largest or smallest number with a Word format limited to 29 bits, if the output value of the ALU exceeds or falls below this format.
Die Baugruppe PALU ist besonders zur rekursiven Filterung geeignet. Die dabei notwendigen Multiplikationen werden in Elementaroperationen, d. h. Additionen, Subtraktionen und Schiebeoperationen zerlegt.The PALU module is particularly suitable for recursive filtering. The multiplications necessary for this are carried out in elementary operations, i. H. Additions, Subtractions and shift operations broken down.
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Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19833307444 DE3307444A1 (en) | 1983-03-03 | 1983-03-03 | Signal processor for processing digital signals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19833307444 DE3307444A1 (en) | 1983-03-03 | 1983-03-03 | Signal processor for processing digital signals |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3307444A1 true DE3307444A1 (en) | 1984-09-06 |
DE3307444C2 DE3307444C2 (en) | 1992-01-02 |
Family
ID=6192355
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19833307444 Granted DE3307444A1 (en) | 1983-03-03 | 1983-03-03 | Signal processor for processing digital signals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3307444A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0640909A1 (en) * | 1993-07-30 | 1995-03-01 | Texas Instruments Incorporated | Modular audio data processing architecture |
-
1983
- 1983-03-03 DE DE19833307444 patent/DE3307444A1/en active Granted
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
DE-Z.: Elektronik 1, 14.1.83 S. 47-52 * |
DE-Z.: Elektronik 21, 22.10.82 S. 100-104 * |
DE-Z.: Elektronik 22, 5.11.1982 S. 139-141 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0640909A1 (en) * | 1993-07-30 | 1995-03-01 | Texas Instruments Incorporated | Modular audio data processing architecture |
US5845239A (en) * | 1993-07-30 | 1998-12-01 | Texas Instruments Incorporated | Modular audio data processing architecture |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3307444C2 (en) | 1992-01-02 |
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Legal Events
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: TELEFUNKEN SYSTEMTECHNIK GMBH, 7900 ULM, DE |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
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