Portafolio de evidencias

Portafolio de evidencias 

INTRODUCCIÓN 

    En este portafolio se abordan temas relevantes de los DSP`s su funcionamiento, estructura de la misma forma se describen algunos protocolos útiles que deben ser considerados para la elaboración de programas sencillos y complejos en código VHDL
    Los avances en la electrónica, particularmente en las técnicas de fabricación de circuitos integrados, han tenido, y continuarán teniendo, un gran impacto en la industria y la sociedad. El desarrollo de la tecnología de circuitos integrados, empezando con la integración a gran escala , y ahora la integración a gran escala de circuitos electrónicos ha estimulado el desarrollo de computadores digitales más potentes, pequeños, rápidos y baratos y de hardware digital de propósito general. Estos circuitos digitales baratos y relativamente rápidos han hecho posible construir sistemas digitales altamente sofisticados, capaces de realizar funciones y tareas del procesado de señales digitales que normalmente eran demasiado difíciles y/o caras con circuitería o sistemas de procesado de señales analógicas. De aquí que muchas de las tareas del procesado de señales que convencionalmente se realizaban analógicamente se realicen hoy mediante hardware digital, más barato y a menudo más confiable. 
    
    Los sistemas de DSP's modernos son apropiados para su implementación bajo el criterio VLSI. Las grandes inversiones necesarias para diseñar un nuevo circuito integrado sólo pueden ser justificadas cuando el número de circuitos a fabricar es grande, o cuando los niveles necesarios de desempeño son tan altos que no pueden ser alcanzados con la tecnología existente. A menudo, ambos argumentos son válidos, particularmente en comunicaciones y aplicaciones dirigidas a los consumidores. Avances en la tecnología de fabricación de circuitos integrados también abren nuevas áreas de desarrollo basadas en DSP, tales como sensores inteligentes, visión de robots y automatización, mientras entrega las bases para continuar los avances en áreas tradicionales del procesamiento digital de señales, tales como música, voz, radar, sonar, video, audio y comunicaciones.

Protocolo de comunicación RS232

 

El protocolo RS-232 es una norma o estándar mundial que rige LOS parámetros de uno de los modos de comunicación serial. Por medio de este protocolo se estandarizan las velocidades de transferencia de datos, la forma de control que utiliza dicha transferencia, los niveles de voltajes utilizados, el tipo de cable permitido, las distancias entre equipos, los conectores, etc.

Además de las líneas de transmisión (Tx) y recepción (Rx), las comunicaciones seriales poseen otras líneas de control de flujo (Hands-hake), donde su uso es opcional dependiendo del dispositivo a conectar. A nivel de software, la CONFIGURACIÓN principal que se debe dar a una conexión a través de puertos seriales. RS-232 es básicamente la selección de la velocidad en baudios (1200, 2400, 4800, etc.), la verificación de datos o paridad (parida par o paridad impar o sin paridad), los bits de parada luego de cada DATO(1 ó 2), y la cantidad de bits por dato (7 ó 8), que se utiliza para cada símbolo o carácter enviado.

La Norma RS-232 fue definida para conectar un ordenador a un modem. Además de transmitirse los datos de una forma SERIE asíncrona son necesarias una serie de señales adicionales, que se definen en la norma. Las tensiones empleadas están comprendidas entre +15/-15 voltios.

Señales de la RS-232.

Request To Send (RTS) Esta señal se envía de la computadora (DTE) al módem (DCE) para indicar que se quieren transmitir datos. Si el módem decide que esta OK, asiente por la línea CTS. Una vez la computadora prende la señal RTS, esperará que el módem asiente la línea CTS. Cuando la señal CTS es afirmado por el módem, la computadora empezará a transmitir datos.

Clear To Send (CTS) Afirmado por el MÓDEM después de recibir la señal de RTS indica QUE la computadora puede transmitir. 

DATA Terminal Ready (DTR) Esta línea de señal es afirmada por la computadora, e INFORMA al MÓDEM que la computadora está lista para recibir datos.

Data Set Ready (DSR) Esta línea de señal es afirmada por el módem en respuesta a una señal de DTR de la computadora. La computadora supervisa el estado de esta línea después de afirmar DTR para descubrir si el módem esta encendido. 

Receive Signal Line Detect (RSLD) Esta línea de control es afirmada por el módem e informa a la computadora que se ha establecido una conexión física con otro módem. A veces se conoce como detector de portadora (CD). sería un error que una computadora transmita información a un módem si esta línea no esta prendida, es decir si la conexión física no funciona. 

Transmit Data (TD) es la línea por donde el DATO se transmite de un bit a la vez 

Receive Data (RD) es la línea por donde el dato se recibe de un bits a la vez.


Protocolo de comunicación SPI


Las siglas SPI vienen del inglés “Serial Peripheral Interface” o interfaz de periféricos en serie. es usado en situaciones donde la velocidad es importante como, por ejemplo, tarjetas SD, módulos de visualización o cuando la información se actualiza y cambia rápidamente como termómetros.

Este protocolo de comunicación serial es de tipo serie de tipo síncrono y consta de dos líneas de datos (MOSI y MISO), una línea de reloj (SCK) y una línea de selección esclava (SS). Estas líneas tienen las siguientes funciones: 

§  MOSI: Master Output Slave In - Salida del maestro entrada del esclavo (línea a través de la cual el maestro envía datos a sus esclavos)

§  MISO - Master In Slave Out – Entrada del maestro salida del esclavo (línea a través de la cual los esclavos responde al maestro)

§  SCK - Serial Clock (reloj proporcionado por el dispositivo maestro)

§  SS - Slave Select (línea utilizada para seleccionar el esclavo con el que el maestro desea comunicarse)

Funcionamiento

Existen dos modos de comunicarse con este protocolo:

  1.  En un primer modo, si se utiliza un único dispositivo controlador para activar un único dispositivo de bajada, se trata simplemente de una topología punto a punto. Seleccionar cada dispositivo con una línea Chip Select, por lo que se necesita una línea de selección de chip separada para cada dispositivo.
  2. El segundo modo utiliza la conexión en cadena margarita, en la que una única salida de selección de dispositivo activa sucesivamente cada uno de los dispositivos de la propia cadena margarita.

Protocolo

La interfaz SPI son en realidad dos registros de desplazamiento simples en el hardware interno. Los datos transmitidos son de 8 bits y se transmiten bit a bit bajo la señal de habilitación del esclavo y el pulso de cambio generado por el dispositivo maestro. El bit alto está en el frente y el bit bajo está en la parte posterior.

La interfaz SPI es una transmisión de datos en serie sincrónica entre la CPU y el dispositivo periférico de baja velocidad. Bajo el pulso de cambio del dispositivo maestro, los datos se transmiten bit a bit. El bit alto está en el frente y el bit bajo está en la parte posterior.

Es una comunicación full-duplex y la velocidad de transmisión de datos es en general más rápida que la del bus I2C ya que puede alcanzar velocidades de unos pocos Mbps.

Ventajas de SPI

  • Es el protocolo más rápido en comparación con UART e I2C.
  • El protocolo es simple ya que no existe un sistema de direccionamiento esclavo complicado como I2C.
  • Proporciona comunicación en serie síncrona que es mucho más confiable que la asíncrona.
  • Líneas MISO y MOSI separadas, lo que significa que los datos se pueden transmitir y recibir al mismo tiempo
  • Sin bits de inicio y parada a diferencia de UART, lo que significa que los datos se pueden transmitir de forma continua sin interrupciones

Desventajas de SPI

  •  Utiliza cuatro líneas: MOSI, MISO, CLK, NSS
  • Se ocupan más puertos Pin, por lo que es un límite práctico para varios dispositivos.
  • No se especifica ningún control de flujo y ningún mecanismo de reconocimiento confirma si los datos se reciben a diferencia de I2C
  • Solo 1 maestro y además solo el maestro tiene control sobre todo el proceso de comunicación; no hay dos esclavos que puedan comunicarse entre sí directamente
  • No hay forma de verificación de errores a diferencia de UART (usando bit de paridad)


Muestreo y Retención


Los circuitos de muestreo y retención son un tipo de dispositivo analógico que capta y después congela la tensión de una señal analógica que varía continuamente durante un período de tiempo determinado. Se suelen utilizar como parte de los convertidores analógico a digital para evitar la distorsión, que de otro modo se podría producir con una variación en la señal de entrada. Un circuito de muestreo y retención típico contendrá un condensador para almacenar carga eléctrica, un dispositivo de conmutación y un amplificador operacional.

¿Para qué se utilizan los circuitos de muestreo y retención?


Los circuitos de muestreo y retención son útiles para confirmar la precisión de las mediciones al comparar la señal con una señal digital a analógica generada internamente. También se pueden utilizar cuando se deben medir varias muestras a la vez.


La conversión de una señal analógica del mundo "real" a una señal digital que pueda ser procesada en sentido ascendente es una función fundamental de los sistemas electrónicos, que van desde la grabación de audio hasta la Internet de las Cosas (IO), la IO Industrial (IOT), y ahora la inteligencia artificial (IA) de las cosas (IOT). Sin embargo, para llevarla a cabo con eficacia y eficiencia es necesario un nivel de comprensión de los principios y medidas subyacentes que a menudo se pasan por alto.





Los circuitos prácticos de muestreo y retención usan operacionales para obtener una baja impedancia en el circuito de excitación y una alta impedancia de carga en el condensador de retención. Estos circuitos utilizan conmutadores FET en vez de BJT a causa de la linealidad y carencia de offset en sus características de transferencia en la proximidad del origen, donde tiene lugar la acción de conmutación.



Arquitectura de los DSP y sus módulos embebidos


Los DSP o procesadores digitales de señal son microprocesadores específicamente diseñados para el procesado digital de señal. Algunas de sus características más básicas como el formato aritmético, la velocidad, la organización de la memoria o la arquitectura interna hacen que sean o no adecuados para una aplicación en particular, así como otras que no hay que olvidar, como puedan ser el coste o la disponibilidad de una extensa gama de herramientas de desarrollo.

El término DSP se aplica a cualquier chip que trabaje con señales representadas de forma digital. En la práctica, el término se refiere a microprocesadores específicamente diseñados para realizar procesado digital de señal. Los DSP utilizan arquitecturas especiales para acelerar los cálculos matemáticos intensos implicados en la mayoría de los sistemas de procesado de señal en tiempo real. Las arquitecturas de los DSP incluyen circuitería para ejecutar de forma rápida operaciones de multiplicar y acumular, conocidas como MAC.

A menudo poseen arquitecturas de memoria que permiten un acceso múltiple para permitir de forma simultánea cargar varios operandos, por ejemplo, una muestra de la señal de entrada y el coeficiente de un filtro simultáneamente en paralelo con la carga de la instrucción. También incluyen una variedad de modos especiales de direccionamiento y características de control de flujo de programa diseñadas para acelerar la ejecución de operaciones repetitivas. Además, la mayoría de los DSP incluyen en el propio chip periféricos especiales e interfaces de entrada salida que permiten que el procesador se comunique eficientemente con el resto de los componentes del sistema, tales como convertidores analógico-digitales o memoria.

Impacto en la arquitectura

  • Representación numérica; Punto fijo [­1,+1] vs. punto flotante.
  • Aritmética; Datapath incluye acumulador, shifter normalizador, saturación y redondeo.
  • Sistema de memoria; Harvard, multiple access.
  • Acceso a los datos; AGU (address generation unit) y modos de direccionamiento especiales (circular, bit reversed).
  • Control; Set de instrucciones especializado (MAC, loop, etc.)

CONCLUSIÓN 





REFERENCIAS:

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