پایان نامه مخابرات

مقدمه

• كارت VCU در بخش باند پایه عملیات فشرده سازی و فریمینگ صوتی را انجام می دهد تا هر كانال صوتی 64Kbps بعد از انجام كدینگ 726 ( ADPCM ) با نرخ 16Kbps به بخش فریمینگ ارسال شده و با اضافه شدن سربار فریمینگ جهت ارسال و دریافت صحیح بیت ها در مبدا و مقصد ، در نهایت با پهنای باند 19.2Kbps به مودم ماهواره ای تحویل داده شده و از آنجا وارد كانال ماهواره ای شود . در طراحی كارت VCU فعلی از آی سی های ADPCM شركت Zarlink استفاده شده است كه ضمن سادگی كار ، در حداقل زمان ، كارت راه اندازی شود . با توجه به گران بودن پهنای باند ماهواره ای به نظر می رسد در این كارت می بایست از استانداردهای فشرده سازی دیگری استفاده شود تا با پهنای باند كمتری صوت انتقال یابد . از جمله این استانداردها می توان به G.729 اشاره نمود كه ضمن مقبولیت عام ، صوت را تا میزان 8Kbps فشرده می نماید . لیكن اجرای آن نیاز به استفاده از DSP دارد تا بتوان این استانداردها كه ماهیتی ریاضی دارند را در كارت پیاده سازی نمود . در واقع جهت توسعه آتی سیستم در بخش صوت و كارت VCU ، كافیست به جای آی سی های ADPCM از DSP استفاده نمود تا بتوان الگوریتم های مورد نظر را پیاده سازی نمود . نكته مهم در این توسعه عدم تغییر در ساختار كارت است . در واقع با تغییر ذكر شده سایر ماژول های كارت تغییر نمی كنند از جمله بخش فریمینگ و ارسال و دریافت به مودم ماهواره ای كه همچنان به همان صورت در FPGA های برد قرار می گیرند .

در این فصل مطالعه مقدماتی در مورد DSP و استاندارد G.729 انجام شده است تا پیش زمینه لازم جهت توسعه آتی سیستم حاصل گردد . با توجه به این نكته كه ظرفیت و تعداد كانال های صوتی یك ایستگاه كه وارد كانال ماهواره ای می شوند بسیار محدود است ( چون هر ایستگاه نهایت 64 مشترك دارد و طبق آمار تماس های هم زمان با خارج از ایستگاه كمتر از 16 تماس است ) با بررسی های انجام شده DSP های سری 54X برای این كاربرد كفایت می كنند ضمن آنكه این خانواده از DSP ها با قیمت مناسب در داخل كشور وجود دارند كه این مطلب از اهمیت به سزایی در بخش تولید برخوردار است .

خصوصیات TMS320C54X

• معماری پیشرفته چند باسه با سه باس مجزا برای حافظه دیتای 16 بیتی و یك باس حافظه برنامه
• 45 بیت واحد منطقی محاسباتی (ALU) شامل یك شیفت دهنده 45 بیتی و دو انباره 40 بیتی مستقل
• ضرب كننده موازی 17×17 بیت جفت شده با یك جمع كننده اختصاص یافته 40 بیتی برای عملیات جمع / ضرب (MAC) تك سیكلی بدون Pipeline
• واحد مقایسه – انتخاب و ذخیره ( CSSU) برای انتخاب مقایسه / جمع عملگر Viterbi
• رمزگذاری توانی برای محاسبه یك مقدار توانی از یك انباره 40 بیتی در یك سیكل تكی
• دو تولید كننده آدرس با هشت ثبات كمكی و دو واحد محاسباتی ثابت كمكی     ( ARAU‌)
• باس دیتا با یك خصیصه نگهدارنده باس
• باس آدرس با یك خصیصه نگهدارنده باس( فقط 548 و 549)
• مود آدرس دهی بسط یافته برای حداكثر بیت 16×M8 فضای برنامه خارجی قابل آدرس دهی ( فقط 548 و 549)
• حداكثر بیت16× 192K فضای حافظه قابل آدرس دهی ( 64Kword برنامه، Kword I/O 64)
• ROM درون آی سی كه مقداری از آن قابل تركیب بندی به صورت حافظه دیتا / برنامه می‌باشد.
• عملیات Repeat تك دستوری و Block Repeat برای كد كردن برنامه
• دستورهای دارای یك عملوند كلمه طولانی 32 بیتی
• دستورهای دارای یك عملوند كلمه طولانی 32 بیتی
• دستورهای محاسباتی با ذخیره موازی و بارگذاری موازی
• دستورالعمل های ذخیره شرطی
• بازگشت سریع از وقفه
• اجزا درون آی سی

– تولید كننده Wait – State قابل برنامه ریزی با نرم افزار و سوئیچنگ بانك قابل برنامه‌ریزی

– تولید كننده كلاك PLL ( Phase Lock Loop) درون آی سی با اسیلاتور داخلی یا منبع كلاك خارجی

– پورت سریال كاملا دوطرفه برای حمایت انتقال 8 یا 16 بیتی ( LC546 و LC545 و 541)

– پورت سریال TDM (Time Division Multiplexed)

( فقط 542,543,548 ,549)

– پورت سریال بافر شده (BSP) ( فقط 542,543, LC545 , LC456 , 548, 549)

– واسط پورت (HPI) Host موازی 8 بیتی ( فقط 542,Lc545, 548,549)

– یك تایمر16 بیتی

– قطع كنترل ورودی – خروجی خارجی ( XIO) جهت غیر ممكن كردن باس دیتا، باس آدرس و سیگنالهای كنترلی خارجی

– كنترل مصرف توان با دستورالعملهای IDLE1 و IDLE2 ، IDLES با مودهای توان – پایین

– منطق شبیه سازی بر پایه SCAN درون آی سی، (JTAG IEEE Std 1146.1 )

– 25ns زمان اجرا دستور العمل ممیز – ثابت تك سیكلی ] 40MIPS [ برای منبع تغذیه V 5 ( فقط 542 و 541)

– 20ns و 25ns زمان اجرای دستورالعمل ممیز – ثابت تك سیكلی                 ] 40,50MIPS [ برای منبع تغذیه 3.3V ( فقط LC54x)

– ns 15 زمان اجرای دستورالعمل ممیز – ثابت تك سیكلی ] 66MIPS [ برای منبع تغذیه 3.3V ( LC548 , LC549)

– 12.5ns زمان اجرای ممیز – ثابت تك سیكلی ] 80MIPS [ برای منبع تغذیه 3.3V ( 548,LC54xA,lC549)

– 10ns زمان اجرای ممیز – ثابت تك سیكلی [120,100 MIPS] برای منبع تغذیه 3.3V هسته 2.5V ( VC549)

توضیح كلی در مورد DSP

TMS320VC54x,TMS320VC54x, TMS320LC54x,TMS320C54x خانواده (DSP) پردازنده سیگنال دیجیتالی ممیز ثابتی هستند كه بر پایه معماری Harvard پیشرفته طراحی شده اند كه یك باس حافظه برنامه و یك باس حافظه دیتا دارند . این پردازنده‌ها هم چنین ALU ای دارند كه از درجه بالایی از موازی سازی برخوردار است . این خانواده DSP شامل یك سری دستورهای تخصصی می باشد كه از علل انعطاف و سرعت بالای این DSP ها می‌باشند.

فضاهای دیتا و برنامه مجزا اجازه دسترسی همزمان به دستورهای برنامه و دیتا را می دهد   ( موازی سازی) . دو عمل خواندن و یك عمل نوشتن می تواند در یك سیكل تكی انجام شود. به علاوه ، دیتا می تواند بین فضاهای برنامه و دیتا منتقل شود . این موازی سازی یك مجموعه قدرتمند از عملیات محاسبات ، منطق و عملیات بیتی را فراهم می كند كه همگی می توانند در یك سیكل تكی انجام شوند . به علاوه همه پردازنده‌های این خانواده شامل مكانیزم كنترل جهت مدیریت وفقه‌ها، عملیات تكراری و صدا زدن تابعها می باشند.جدول زیر یك دیدگاه كلی از DSP های نسل 54x را ارائه می كند.

پایه های آی سی‌های 54x

• A22…A0 ( خروجی ) آدرس باس پورت موازی A0 ( LSB ) تا A22 ( MSB) . البته اغلب آی سی های 54x فقط A0 تا A15 را دارند و فقط 548 و 549 هفت پایه MSB ( A16 تا A22) را جهت آدرس دهی حافظه برنامه بسط یافته دارند.
• D0 – D15 ( ورودی / خروجی) دیتا باس پورت موازی D0 (LSB) تا D15 (MSB)