TMS320VC5509AZAY Digitale Signalprozessoren und Controller – DSP, DSC Festkomma-Digitalsignalprozessor 179-NFBGA -40 bis 85

Der Festkomma-Digitalsignalprozessor (DSP) TMS320VC5509A basiert auf dem CPU-Prozessorkern der DSP-Generation TMS320C55x. Die C55x™ DSP-Architektur erreicht hohe Leistung und niedrigen Stromverbrauch durch erhöhte Parallelität und Fokussierung auf die Reduzierung der Verlustleistung. Die CPU unterstützt eine interne Busstruktur, die aus einem Programmbus, drei Datenlesebussen, zwei Datenschreibbussen und zusätzlichen Bussen für Peripherie- und DMA-Aktivitäten besteht. Diese Busse ermöglichen bis zu drei Datenlese- und zwei Datenschreibvorgänge in einem einzigen Zyklus. Parallel dazu kann der DMA-Controller unabhängig von der CPU-Aktivität bis zu zwei Datenübertragungen pro Zyklus durchführen.

Die C55x-CPU verfügt über zwei Multiplikations-Akkumulatoren (MAC), die jeweils eine 17-Bit x 17-Bit-Multiplikation in einem einzigen Zyklus ermöglichen. Eine zentrale 40-Bit-Arithmetik-/Logikeinheit (ALU) wird durch eine zusätzliche 16-Bit-ALU unterstützt. Die Nutzung der ALUs erfolgt über den Befehlssatz, wodurch die parallele Aktivität und der Stromverbrauch optimiert werden können. Diese Ressourcen werden in der Adresseinheit (AU) und der Dateneinheit (DU) der C55x-CPU verwaltet.

Die C55x DSP-Generation unterstützt einen Befehlssatz mit variabler Bytebreite für eine verbesserte Codedichte. Die Befehlseinheit (IU) führt 32-Bit-Programmabrufe aus dem internen oder externen Speicher durch und stellt Befehle für die Programmeinheit (PU) bereit. Die Programmeinheit dekodiert die Befehle, leitet Aufgaben an AU- und DU-Ressourcen weiter und verwaltet die vollständig geschützte Pipeline. Die prädiktive Verzweigungsfunktion verhindert Pipeline-Leerläufe bei der Ausführung bedingter Befehle.

Die universellen Ein- und Ausgabefunktionen und der 10-Bit-A/D-Wandler bieten ausreichend Pins für Status, Interrupts und Bit-E/A für LCDs, Tastaturen und Medienschnittstellen. Die parallele Schnittstelle arbeitet in zwei Modi: entweder als Slave eines Mikrocontrollers über den HPI-Port oder als parallele Medienschnittstelle über das asynchrone EMIF. Serielle Medien werden über zwei MMC/SD-Peripheriegeräte (MultiMedia Card/Secure Digital) und drei McBSPs unterstützt.

Das Peripheriegerät des 5509A verfügt über eine externe Speicherschnittstelle (EMIF), die einen nahtlosen Zugriff auf asynchrone Speicher wie EPROM und SRAM sowie auf schnelle, hochdichte Speicher wie synchrones DRAM ermöglicht. Weitere Peripheriegeräte sind USB (Universal Serial Bus), Echtzeituhr, Watchdog-Timer sowie eine I2C-Multimaster- und -Slave-Schnittstelle. Drei vollduplexe, mehrkanalige, gepufferte serielle Ports (McBSPs) ermöglichen eine nahtlose Schnittstelle zu einer Vielzahl von seriellen Geräten nach Industriestandard und Mehrkanalkommunikation mit bis zu 128 separat aktivierten Kanälen. Die erweiterte Host-Port-Schnittstelle (HPI) ist eine 16-Bit-Parallelschnittstelle, die dem Hostprozessor Zugriff auf 32 KB internen Speicher des 5509A ermöglicht. Die HPI kann im Multiplex- oder Nicht-Multiplex-Modus konfiguriert werden, um eine nahtlose Schnittstelle zu einer Vielzahl von Hostprozessoren zu ermöglichen. Der DMA-Controller ermöglicht die Datenbewegung für sechs unabhängige Kanalkontexte ohne CPU-Eingriff und ermöglicht einen DMA-Durchsatz von bis zu zwei 16-Bit-Wörtern pro Zyklus. Zwei Allzweck-Timer, bis zu acht dedizierte Allzweck-E/A-Pins (GPIO) und eine digitale Phasenregelschleifen-Takterzeugung (DPLL) sind ebenfalls enthalten.

Der 5509A wird vom branchenweit preisgekrönten eXpressDSP™, der integrierten Entwicklungsumgebung (IDE) Code Composer Studio™, DSP/BIOS™, dem Algorithmenstandard von Texas Instruments und dem branchenweit größten Drittanbieternetzwerk unterstützt. Die IDE Code Composer Studio bietet Codegenerierungstools wie einen C-Compiler und Visual Linker, einen Simulator, RTDX™, XDS510™-Emulationsgerätetreiber und Evaluierungsmodule. Der 5509A wird außerdem von der C55x DSP-Bibliothek unterstützt, die über 50 grundlegende Softwarekernel (FIR-Filter, IIR-Filter, FFTs und verschiedene mathematische Funktionen) sowie Chip- und Board-Support-Bibliotheken umfasst.

Der TMS320C55x DSP-Kern wurde mit einer offenen Architektur entwickelt, die die Erweiterung anwendungsspezifischer Hardware zur Leistungssteigerung bestimmter Algorithmen ermöglicht. Die Hardwareerweiterungen des 5509A bieten die perfekte Balance zwischen fester Funktionsleistung und programmierbarer Flexibilität bei gleichzeitig niedrigem Stromverbrauch und Kosten, die im Videoprozessormarkt bisher schwer zu finden waren. Die Erweiterungen ermöglichen dem 5509A eine außergewöhnliche Video-Codec-Leistung, wobei mehr als die Hälfte seiner Bandbreite für zusätzliche Funktionen wie Farbraumkonvertierung, Benutzeroberflächenoperationen, Sicherheit, TCP/IP, Spracherkennung und Text-zu-Sprache-Konvertierung zur Verfügung steht. Dadurch kann ein einzelner 5509A DSP die meisten portablen digitalen Videoanwendungen mit ausreichend Rechenleistung betreiben. Weitere Informationen finden Sie im TMS320C55x Hardware Extensions for Image/Video Applications Programmer's Reference (Literaturnummer SPRU098). Weitere Informationen zur Verwendung der DSP Image Processing Library finden Sie im TMS320C55x Image/Video Processing Library Programmer's Reference (Literaturnummer SPRU037).