|
Les systèmes embarqués utilisent une variété de dispositifs de traitement numérique du signal (DSP), chacun avec ses propres forces et faiblesses adaptées aux besoins spécifiques des applications. Les différences résident principalement dans :
1. Architecture :
* Pointe fixe ou virgule flottante : Les DSP à virgule fixe utilisent des nombres entiers pour les calculs, offrant une vitesse plus élevée et une consommation d'énergie inférieure, mais une précision limitée. Les DSP à virgule flottante utilisent des nombres à virgule flottante, offrant une plus grande précision mais au détriment de la vitesse et de la puissance. Le choix dépend des exigences de précision et du budget de puissance de l'application. De nombreux DSP modernes offrent un mélange des deux.
* Architecture Harvard contre Von Neumann : L'architecture Harvard utilise des espaces mémoire séparés pour les instructions et les données, permettant un accès parallèle et des performances améliorées. L'architecture Von Neumann utilise un seul espace mémoire pour les deux, ce qui simplifie la conception mais limite potentiellement le débit. Les DSP privilégient massivement l’architecture Harvard pour sa rapidité.
* Architecture du jeu d'instructions (ISA) : Différents DSP ont des ISA différents, ce qui a un impact sur la facilité de programmation, l'efficacité du code et les bibliothèques disponibles. Certains ISA courants incluent TMS320C (Texas Instruments), SHARC (Analog Devices) et Blackfin (ADI). Le choix dépend souvent des bibliothèques de logiciels existantes, de l'expertise des développeurs et du support du fournisseur.
* Capacités de traitement parallèle : De nombreux DSP modernes intègrent des fonctionnalités de traitement parallèle telles que plusieurs cœurs de traitement, des instructions SIMD (Single Instruction, Multiple Data) ou des accélérateurs matériels spécialisés (par exemple pour les FFT). Ceux-ci améliorent la vitesse de traitement pour les tâches gourmandes en calcul.
2. Caractéristiques de performances :
* Vitesse de l'horloge : Des vitesses d'horloge plus élevées entraînent un traitement plus rapide, mais également une consommation d'énergie et une génération de chaleur accrues.
* Puissance de calcul : Mesuré en opérations par seconde (OPS) ou en opérations à virgule flottante par seconde (FLOPS), cela reflète la capacité globale de traitement.
* Capacité de mémoire : La quantité de mémoire sur puce (RAM, ROM) influence la taille et la complexité des algorithmes pouvant être implémentés.
* Consommation électrique : Cruciale dans les applications alimentées par batterie, la faible consommation d’énergie est un facteur clé.
3. Périphériques et interfaces :
* Convertisseurs analogique-numérique (CAN) et convertisseurs numérique-analogique (DAC) : Indispensable pour l'interface avec des capteurs et actionneurs analogiques. Le nombre de canaux, la résolution et la fréquence d'échantillonnage varient considérablement.
* Interfaces de communication : Différents DSP prennent en charge divers protocoles de communication (par exemple, SPI, I2C, UART, Ethernet, USB) pour la connexion à d'autres composants du système.
* Minuteurs et compteurs : Utilisé pour chronométrer les opérations critiques et générer des signaux de contrôle.
* Entrée/Sortie à usage général (GPIO) : Fournit une connectivité flexible aux appareils externes.
4. Logiciels et outils :
* Environnement de développement : La disponibilité des compilateurs, débogueurs et autres outils de développement a un impact sur la facilité de programmation et de débogage.
* Bibliothèques et assistance : Les bibliothèques prédéfinies pour les algorithmes de traitement du signal courants (par exemple, filtres FFT, FIR) peuvent réduire considérablement le temps de développement.
Exemples de périphériques DSP utilisés dans les systèmes embarqués :
* Texas Instruments TMS320C6000/C2000 : Largement utilisé dans diverses applications, du contrôle moteur au traitement audio.
* Processeurs SHARC pour appareils analogiques : Connus pour leurs capacités à virgule flottante hautes performances, souvent utilisées dans des applications exigeantes telles que les radars et les sonars.
* Série STMicroelectronics STM32F7 avec capacités DSP : Fait partie d'une famille de microcontrôleurs plus large, intégrant des fonctionnalités DSP pour des solutions rentables.
En résumé, le choix d'un périphérique DSP pour un système embarqué repose sur un examen attentif des exigences spécifiques de l'application en termes de puissance de traitement, de précision, de consommation d'énergie, de coût et de ressources disponibles. Il n’existe pas de « meilleur » DSP; le choix optimal dépend toujours du contexte.
|
