پایان نامه مخابرات 55 صفحه

این پایان نامه در 55 صفحه و قابل ویرایش تدوین شده است.

مقدمه

کارت VCU در بخش باند پایه عملیات فشرده سازی و فریمینگ صوتی را انجام می دهد تا هر کانال صوتی ۶۴Kbps بعد از انجام کدینگ ۷۲۶ ( ADPCM ) با نرخ ۱۶Kbps 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 ۱۹٫۲Kbps به مودم ماهواره ای تحویل داده شده و از آنجا وارد کانال ماهواره ای شود . در طراحی کارت VCU فعلی از آی سی های ADPCM شرکت Zarlink استفاده شده است که ضمن سادگی کار ، در حداقل زمان ، کارت راه اندازی شود . با توجه به گران بودن پهنای باند ماهواره ای به نظر می رسد در این کارت می بایست از استانداردهای فشرده سازی دیگری استفاده شود تا با پهنای باند کمتری صوت انتقال یابد . از جمله این استانداردها می توان به G.729 اشاره نمود که ضمن مقبولیت عام ، صوت را تا میزان ۸Kbps فشرده می نماید . لیکن اجرای آن نیاز به استفاده از DSP دارد تا بتوان این استانداردها که ماهیتی ریاضی دارند را در کارت پیاده سازی نمود . در واقع جهت توسعه آتی سیستم در بخش صوت و کارت VCU ، کافیست به جای آی سی های ADPCM از DSP استفاده نمود تا بتوان الگوریتم های مورد نظر را پیاده سازی نمود . نکته مهم در این توسعه عدم تغییر در ساختار کارت است . در واقع با تغییر ذکر شده سایر ماژول های کارت تغییر نمی کنند از جمله بخش فریمینگ و ارسال و دریافت به مودم ماهواره ای که 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 نکته که ظرفیت و تعداد کانال های صوتی یک ایستگاه که وارد کانال ماهواره ای می شوند بسیار محدود است ( چون هر ایستگاه نهایت ۶۴ مشترک دارد و طبق آمار تماس های هم زمان با خارج از ایستگاه کمتر از ۱۶ تماس است ) با بررسی های انجام شده DSP های سری ۵۴X برای این کاربرد کفایت می کنند ضمن آنکه این خانواده از DSP ها با قیمت مناسب در داخل کشور وجود دارند که این مطلب از اهمیت به سزایی در بخش تولید برخوردار است .

خصوصیات TMS320C54X

معماری پیشرفته چند باسه با سه باس مجزا برای حافظه دیتای ۱۶ بیتی و یک باس حافظه برنامه۴۵ بیت واحد منطقی محاسباتی (ALU) شامل یک شیفت دهنده ۴۵ بیتی و دو انباره ۴۰ بیتی مستقلضرب کننده موازی ۱۷×۱۷ بیت جفت شده با یک جمع کننده اختصاص یافته ۴۰ بیتی برای عملیات جمع / ضرب (MAC) تک سیکلی بدون Pipelineواحد مقایسه – انتخاب و ذخیره ( CSSU) برای انتخاب مقایسه / جمع عملگر Viterbiرمزگذاری توانی برای محاسبه یک مقدار توانی از یک انباره ۴۰ بیتی در یک سیکل تکیدو تولید کننده آدرس با هشت ثبات کمکی و دو واحد محاسباتی ثابت کمکی     ( ARAU‌)باس دیتا با یک خصیصه نگهدارنده باسباس آدرس با یک خصیصه نگهدارنده باس( فقط ۵۴۸ و ۵۴۹)مود آدرس دهی بسط یافته برای حداکثر بیت ۱۶×M8 فضای برنامه خارجی قابل آدرس دهی ( فقط ۵۴۸ و ۵۴۹)حداکثر بیت۱۶× ۱۹۲K فضای حافظه قابل آدرس دهی ( ۶۴Kword برنامه، Kword I/O 64)ROM درون آی سی که مقداری از آن قابل ترکیب بندی به صورت حافظه دیتا / برنامه می‌باشد.عملیات Repeat تک دستوری و Block Repeat برای کد کردن برنامهدستورهای دارای یک عملوند کلمه طولانی ۳۲ بیتیدستورهای دارای یک عملوند کلمه طولانی ۳۲ بیتیدستورهای محاسباتی با ذخیره موازی و بارگذاری موازیدستورالعمل های ذخیره شرطیبازگشت سریع از وقفهاجزا درون آی سی

– تولید کننده Wait – State قابل برنامه ریزی با نرم افزار و سوئیچنگ بانک قابل برنامه‌ریزی

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

– پورت سریال کاملا دوطرفه برای حمایت انتقال ۸ یا ۱۶ بیتی ( LC546 و LC545 و ۵۴۱)

– پورت سریال TDM (Time Division Multiplexed)

( فقط ۵۴۲,۵۴۳,۵۴۸ ,۵۴۹)

– پورت سریال بافر شده (BSP) ( فقط ۵۴۲,۵۴۳, LC545 , LC456 , 548, 549)

– واسط پورت (HPI) Host موازی ۸ بیتی ( فقط ۵۴۲,Lc545, 548,549)

– یک تایمر۱۶ بیتی

– قطع کنترل ورودی – خروجی خارجی ( XIO) جهت غیر ممکن کردن باس دیتا، باس آدرس و سیگنالهای کنترلی خارجی

– کنترل 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 )

– ۲۵ns زمان اجرا دستور العمل ممیز – ثابت تک سیکلی ] ۴۰MIPS [ برای منبع تغذیه V 5 ( فقط ۵۴۲ و ۵۴۱)

– ۲۰ns و ۲۵ns زمان اجرای دستورالعمل ممیز – ثابت تک سیکلی                 ] ۴۰,۵۰MIPS [ برای منبع تغذیه ۳٫۳V ( فقط LC54x)

– ns 15 زمان اجرای دستورالعمل ممیز – ثابت تک سیکلی ] ۶۶MIPS [ برای منبع تغذیه ۳٫۳V ( LC548 , LC549)

– ۱۲٫۵ns زمان اجرای ممیز – ثابت تک سیکلی ] ۸۰MIPS [ برای منبع تغذیه ۳٫۳V ( 548,LC54xA,lC549)

– ۱۰ns زمان اجرای ممیز – ثابت تک سیکلی [۱۲۰,۱۰۰ MIPS] برای منبع تغذیه ۳٫۳V هسته ۲٫۵V ( VC549)

توضیح کلی در مورد DSP

TMS320VC54x,TMS320VC54x, TMS320LC54x,TMS320C54x خانواده (DSP) پردازنده سیگنال دیجیتالی ممیز ثابتی هستند که بر پایه معماری Harvard پیشرفته طراحی شده اند که یک باس حافظه برنامه و یک باس حافظه دیتا دارند . این پردازنده‌ها هم چنین ALU ای دارند که از درجه بالایی از موازی سازی برخوردار است . این خانواده DSP شامل یک سری دستورهای تخصصی می باشد که 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 یک عمل نوشتن می تواند در یک سیکل تکی انجام شود. به علاوه ، دیتا می تواند بین فضاهای برنامه و دیتا منتقل شود . این موازی سازی یک مجموعه قدرتمند از عملیات محاسبات ، منطق و عملیات بیتی را فراهم می کند که همگی می توانند در یک سیکل تکی انجام شوند . به علاوه همه پردازنده‌های این خانواده شامل مکانیزم کنترل جهت مدیریت وفقه‌ها، عملیات تکراری و صدا زدن تابعها می باشند.جدول زیر یک دیدگاه کلی از DSP های نسل ۵۴x را ارائه می کند.

پایه های آی سی‌های ۵۴x

A22…A0 ( خروجی ) آدرس باس پورت موازی A0 ( LSB ) تا A22 ( MSB) . البته اغلب آی سی های ۵۴x فقط A0 تا A15 را دارند و فقط ۵۴۸ و ۵۴۹ 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) .