ADSP-BF706 EZ-KIT Mini: zestaw z DSP dla początkujących

ADSP-BF706 EZ-KIT Mini: zestaw z DSP dla początkujących
Pobierz PDF Download icon
Przedstawiamy zestaw startowy ADSP-BF706 EZ-KIT Mini firmy Analog Devices, który jest jednym z najtańszych na rynku narzędzi startowych z "krainy DSP". Producent zadbał o częściową zgodność konstrukcji sprzętowej zestawu z systemem Arduino, co może stać się magnesem przyciągającym do DSP mniej wprawnych programistów i konstruktorów.

Rysunek 1. Schemat blokowy mikroprocesorów ADSP-BF706

Technika DSP oraz optymalizowane dla jej potrzeb mikroprocesory latami pracowały na miano wymagających, wyrafinowanych i drogich. Działo się tak nie bez powodu, z tym większą przyjemnością informujemy, że nastąpił przełom w podejściu do rynku także takich DSP-owych gigantów jak Analog Devices. Firma wprowadziła do sprzedaży nową rodzinę mikroprocesorów DSP o nazwie ADSP-BF70x, które są wyposażone w rdzeń Blackfin+, taktowaną sygnałem zegarowym o częstotliwości do 400 MHz.

Architektura układu i zastosowana technologia produkcji powodują, że średni pobór mocy podczas działania układu nie przekracza 250 mW/MHz, co predestynuje je do stosowania w aplikacjach zasilanych bateryjnie. Mikroprocesor BF706 - zastosowany w zestawie startowym, który jest głównym bohaterem artykułu - należy do rodziny składającej się z 8 typów układów (tabela 1), różniących się między sobą wyposażeniem, parametrami i rodzajami obudów.

Fotografia 2. Zestaw ADSP-BF706 EZ-KIT Mini

Jak na prawdziwy DSP przystało, układ ADSP-BF706 jest wyposażony w sprzętową jednostkę MAC (o organizacji 2×16 bitów lub 1×32 bity), która jest wspomagana w aplikacjach DSP przez wyspecjalizowany pod kątem aplikacji DSP zestaw instrukcji, które są oczywiście zgodne ze starszymi wersjami procesorów Blackfin. Procesory ADSP-BF706 (schemat blokowy pokazano na rysunku 1) są wyposażone w 1 MB pamięci RAM L2 z kontrolą ECC, 136 kB pamięci RAM L1 ze sprzętowym korektorem wielobitowych błędów parzystości, a także 51 kB pamięci ROM (L2).

Jak widać na rysunku, poza specyficznym wyposażeniem "DSP-owym", prezentowane układy wyposażono także w standardowe peryferia "mikrokontrolerowe", w tym interfejsy komunikacyjne USB2.0 HS OTG, CAN2.0B, I²C, UART (SPORT od Serial PORT) z obsługą m.in. I²S, 4-bitowy SD/SDIO/MMC oraz SPI (z obsługą trybu QSPI).

Dla konstruktorów budujących urządzenia wyposażonymi w lokalne interfejsy użytkownika atutem prezentowanych mikroprocesorów będzie interfejs ePPI (Enhanced Parallel Peripheral Interface), który umożliwia - między innymi - wygodne dołączenie wyświetlacza graficznego TFT, może także służyć jako uniwersalny, dwukierunkowy, szybki port komunikacyjny (na przykład służący jako brama I/O dla zewnętrznych przetworników ADC lub DAC).

Tabela 1. Podstawowe dane mikroprocesorów DSP z rodziny ADSP-BF70x

Wybrane modele prezentowanych układów, dostępne w obudowach o liczbie wyprowadzeń 189, są wyposażone w interfejs zewnętrznej pamięci SDRAM DDR3/LPDDR oraz wewnętrzny przetwornik HADC.

Ma on rozdzielczość 12 bitów, 4 asymetryczne kanały wejściowe (z indywidualnymi układami Sample & Hold), regulowaną częstotliwość konwersji (do 1 MHz), a także kilka trybów automatycznej pracy, które użytkownik może samodzielnie skonfigurować, zdejmując część pracy z CPU.

Fotografia 3. Mikroprocesor ADSP-BF706 użyty w zestawie startowym ADSP-BF706 EZ-KIT Mini ma wymiary 12 mm×12 mm i wysokość zaledwie 0,85 mm

Mikroprocesor użyty w zestawie ADSP-BF706 EZ-KIT Mini (fotografia 2) jest montowany w obudowie QFN z 88 wyprowadzeniami, która jest wygodna w montażu (raster wyprowadzeń 0,5 mm) i ma niewielkie wymiary (12 mm×12 mm i 0,85 mm wysokości - fotografia 3).

Wymiary płytki zestawu startowego (fotografia 4) wynoszą ok. 5 cm×10 cm. Producent umieścił na niej: pamięć Flash o pojemności 4 MB z interfejsem QSPI, kodek audio ADAU1761 z sygnałami wyprowadzonymi na złącza mini-jack (wejście i wyjście). Użytkownik ma do dyspozycji także jeden przycisk dołączony do GPIO i jedną LED, zestaw złącz z wyprowadzonymi sygnałami interfejsów (w tym EPPI, SPORT, SPI, I²C) i timerów, interfejs USB 2.0 HS OTG, a także wspomniane wcześniej złącza Arduino.

Warto zwrócić uwagę na fakt, że - ze względu na specyfikę zastosowanego w zestawie mikroprocesora - zestaw nie jest zgodny ze wszystkimi shieldami tworzącymi system Arduino, co wynika z faktu, że na złącza nie wyprowadzono m.in. 5 wejściowych kanałów analogowych (bo zastosowany mikroprocesor nie ma wbudowanego przetwornika A/C), brakuje także kilku innych linii I/O.

Fotografia 4. Opis wyposażenia zestawu ADSP-BF706 EZ-KIT Mini

Realnie na złączu Arduino użytkownik ma do dyspozycji interfejsy I²C i SPI oraz po jednej linii: wejściowej i wyjściowej. Trzeba to wziąć pod uwagę podczas planowania zakupu shieldów rozszerzających. Wszystkie linie wyprowadzone na złącze Arduino są buforowane za pomocą układu 74LCX125, dzięki czemu mogą współpracować z shieldami zasilanymi napięciem 5 V. Dodatkowo zestaw jest zasilany wyłącznie poprzez złącze USB, znana z Arduino linia zasilania zewnętrznego Vin nie jest podłączona.

Na płytce zintegrowano także debugger-programator (fotografia 5), który zapewnia komunikację pomiędzy mikroprocesorem i środowiskiem używanym do tworzenia aplikacji DSP. Jest on dołączany do PC za pomocą wydzielonego złącza USB (MiniUSB w odróżnieniu od wspomnianego wcześniej złącza dla aplikacji użytkownika, które jest typu MicroUSB).

Fotografia 5. Integralnym wyposażeniem zestawu jest programator-debugger współpracujący m.in. ze środowiskiem CrossCore Embedded Studio

Interfejs ten jest obsługiwany m.in. przez toolchain o nazwie CrossCore Embedded Studio, które jest kompletnym środowiskiem projektowym dla aplikacji DSP realizowanych na większości typów mikroprocesorów DSP (SHARC i Blackfin) firmy Analog Devices. Użytkownicy zestawu mają prawo do rocznej licencji dla tego środowiska bez konieczności ponoszenia dodatkowych opłat.

Alternatywą dla CrossCore Embedded Studio może być - głównie w aplikacjach audio - pakiet Audio Weaver firmy DSP Concepts, który umożliwia implementację algorytmów DSP między innymi za pomocą skryptów pisanych w języku zbliżonym do Matlaba.

Prezentowany w artykule zestaw startowy kosztuje w sieciach dystrybucyjnych ok. 70 EUR netto, co - jeśli wziąć pod uwagę faktyczne możliwości zastosowanego w nim mikroprocesora i jakość wyrobów markowanych logo Analog Devices - jest ceną nad wyraz przystępną. Czy dzięki temu wzrośnie popularność DSP wśród konstruktorów-elektroników? Na pewno bariera wejścia jest znacznie niższa niż dotychczas, także dzięki bardzo dobrej jakości i łatwym w obsłudze narzędziom programistycznym.

Piotr Zbysiński, EP

Artykuł ukazał się w
Sierpień 2015
DO POBRANIA
Pobierz PDF Download icon
Zobacz też
Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik styczeń 2020

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio luty 2020

Świat Radio

Magazyn użytkowników eteru

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje styczeń 2020

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna styczeń 2020

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Praktyczny Kurs Elektroniki 2018

Praktyczny Kurs Elektroniki

24 pasjonujące projekty elektroniczne

Elektronika dla Wszystkich styczeń 2020

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów