Cours DSP - introductionsystemesembarques.e-monsite.com/.../chapitre-1-dsp-introduction.pdf ·...

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  • Architecture des DSP

    Chapitre 1 : Introduction

    1 Site : http://www.technologuepro.com

    1. IntroductionDepuis plusieurs annes, le traitement numrique du signal est une

    technique en plein essor. Cette technique sappuie sur plusieurs disciplines,

    citons les principales:

    llectronique analogique et numrique (prparations, conditionnements

    des signaux, conversions numriques analogiques),

    les microprocesseurs (classiques ou ddis au traitement du signal),

    linformatique (algorithmes, systmes de dveloppements, exploitations),

    les mathmatiques du signal (traitements du signal).

    Parmi ces disciplines, ce chapitre est plus prcisment une description

    des processeurs de traitements des signaux, plus communment dsigns par

    lacronyme Anglais DSP (Digital Signal Processor).

    Les domaines dapplications du traitement numrique du signal sont

    nombreux et varis (traitements du son, de limage, synthse et reconnaissance

    vocale, analyse, compression de donnes, tlcommunications, automatisme,

    etc.). Chacun de ces domaines ncessite un systme de traitement numrique,

    dont le cur est un (parfois plusieurs) DSP ayant une puissance de traitement

    adapte, pour un cot conomique appropri.

    Les microprocesseurs sont en perptuelle volution, chaque nouvelle

    gnration est plus performante que lancienne, pour un cot moindre. Les

    DSP, qui sont un type particulier de microprocesseur, nchappent pas cette

    volution. Dans ces conditions, pour comprendre, choisir, et utiliser

    judicieusement un DSP, il est de premire importance de se poser les questions

    suivantes :

    Comment est architectur un DSP, en quoi est-il diffrent dun

    microprocesseur classique ?

    Quelle performance attendre dun DSP, comment dfinir cette performance ?

  • Architecture des DSP

    Chapitre 1 : Introduction

    2 Site : http://www.technologuepro.com

    Dun point de vue pratique, comment dvelopper des systmes base de

    DSP ?

    Ce cours a pour ambition de donner quelques lments de rponses ces

    questions. Pour y parvenir, les DSP sont trait dun point de vue gnral,

    comme les diffrentes architectures, les performances et les outils de

    dveloppements. Puis une famille particulire de DSP de manire plus

    approfondie comme tude de cas.

    2. Prsentation des DSPUn DSP est un type particulier de microprocesseur. Il se caractrise par le

    fait quil intgre un ensemble de fonctions spciales. Ces fonctions sont

    destines le rendre particulirement performant dans le domaine du

    traitement numrique du signal.

    Comme un microprocesseur classique, un DSP est mis en uvre en lui

    associant de la mmoire (RAM, ROM) et des priphriques. Un DSP typique a

    plutt vocation servir dans des systmes de traitements autonomes. Il se

    prsente donc gnralement sous la forme dun microcontrleur intgrant,

    selon les marques et les gammes des constructeurs, de la mmoire, des timers,

    des ports srie synchrones rapides, des contrleurs DMA, des ports dE/S

    divers.

    3. Systme de traitement numrique du signal base de DSP

    Dune manire gnrale larchitecture dun systme de traitement

    numrique du signal peut tre reprsente de faon trs schmatique par la

    Figure 1-1.

    Dans tous les domaines du traitement du signal, on trouve des

    traitements faisant appel des fonctions :

  • Architecture des DSP

    Chapitre 1 : Introduction

    3 Site : http://www.technologuepro.com

    de filtrage (oprations de convolution) ;

    de calcul matriciel ;

    de transformations complexes (FFT, DCT...) ;

    de gnration de signaux ;

    de calculs de caractristiques statistiques telles que, moyennes,

    intercorrlations et autocorrlations, etc.

    Figure 1.1: Chane typique dun systme de traitement numrique du signal

    CAN : Convertisseur Analogique Numrique

    CNA : Convertisseur Numrique Analogique

    Le filtre antirepliement et de reconstruction sont des filtres passe-bas

    4. Avantages des DSPTous les systmes bases de DSP bnficient des avantages suivants :

    Souplesse de la programmation :

    Un DSP est avant tout un processeur excutant un programme de traitement du

    signal. Ceci signifie que le systme bnficie donc dune grande souplesse de

  • Architecture des DSP

    Chapitre 1 : Introduction

    4 Site : http://www.technologuepro.com

    dveloppement. De plus, les fonctions de traitements numriques peuvent voluer

    en fonction des mises jour des programmes, et cela pendant toute la dure de vie

    du produit incluant le systme. Ainsi, modifier par exemple tel ou tel paramtre

    dun filtre numrique ne ncessite pas un changement matriel.

    Implmentation dalgorithmes adaptatifs :

    Une autre qualit issue de la souplesse des programmes. Il est possible

    dadapter une fonction de traitement numrique en temps rel suivant certains

    critres dvolutions du signal (exemple : les filtres adaptatifs). Des possibilits

    propres au systme de traitement numrique du signal. Certaines fonctions de

    traitement du signal sont difficiles implanter en analogique, voire irralisables

    (exemple : un filtre rponse en phase linaire).

    Stabilit :

    En analogique, les composants sont toujours plus ou moins soumis des

    variations de leurs caractristiques en fonction de la temprature, de la tension

    dalimentation, du vieillissement, etc. Une tude srieuse doit tenir compte de ces

    phnomnes, ce qui complique et augmente le temps de dveloppement. Ces

    inconvnients nexistent pas en numrique.

    Rptabilit, reproductibilit :

    Les valeurs des composants analogiques sont dfinies avec une marge de

    prcision plus ou moins grande. Dans ces conditions, aucun montage analogique

    nest strictement reproductible lidentique, il existe toujours des diffrences quil

    convient de maintenir dans des limites acceptables. Un programme ralisant un

    traitement numrique est par contre parfaitement reproductible.