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2 EL PROCESADOR DIGITAL DE SEÑALES TMS320C5535

El#Procesador#Digital#de#Señales#(o#DSP),"con"el"que"se"crearán"los"efectos"de"sonido,!es#el#TMS320C5535!de#Texas&Instruments.&Este&DSP&viene&montado%en%una%placa%de%desarrollo%llamada%TMDX5535eZdsp%(o%C5535$eZdsp& USB& Stick& Development& Kit)." Esta" placa" es" de# bajo# coste,# está% alimentada% por% USB,% e% incluye( el(hardware'y'el'software'necesarios!para$evaluar$ la$serie$de$procesadores$C553x.$Esta$serie$de!DSPs%es% la%de%menor&coste&y&de&menor&consumo&energético&en&cuanto&a&procesadores&digitales"de"señal"de"16bits"se"refiere.!

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Este% kit% incorpora% en% la% placa% un% emulador% XDS100% con% completa% capacidad% de% depuración% y% soporta% el%entorno& de& desarrollo& integrado&Code% Composer% Studio,% así% como% el% software% eXpressDSP% que% incluye% el%kernel&DSP/BIOS.!Una$fotografía$de$dicha$placa$de$desarrollo$es$la$siguiente:!

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!Figura'2.1!–!Placa%de#desarrollo#TMDX5535eZdsp.!

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Las$características)y)componentes)que)incluye)esta)placa)de)desarrollo,!o"LaunchPad,!se#detallan%en%el%siguiente%apartado:!

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2.1 Características de la placa de desarrollo !

Principales+características+y"componentes"del$kit$de$desarrollo$TMDX5535eZdsp:!

• DSP de Texas Instruments C5535. • Codecs Estéreo (de entrada y de salida) de Texas Instruments TLV320AIC3204. • 4 buses I2S para transporte de datos de sonido. • Conector de tarjetas Micro SD (la placa incluye una tarjeta Micro SD de 2GB). • Interfaz USB 2.0. • 8 megabytes de memoria Flash por comunicación SPI. • Pantalla OLED de 96 x 16 píxeles controlada por bus I2C.

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El!Procesador!Digital!de!Señales!TMS320C5535!

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• 5 LEDs controlables por el usuario. • 2 pulsadores a los que se accede por lectura. • Emulador incrustado USB XDS100 JTAG. • Interfaz inalámbrica. • Conector de expansión lateral de 60 pines (puerto P2). • Puntos de control para medidas de tensión. • Alimentación por interfaz USB. • Compatible con Code Composer Studio v4 y v5 de Texas Instruments.

!Los$componentes$de$dicha$placa,$así$como$sus$principales$buses,$vienen$localizados$en$el!siguiente(esquema:!!

!Figura'2.2!–!Esquema(de#los#componentes#y#buses#de#la#placa#de#desarrollo.!

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En# este# proyecto# se# hace# uso# del# convertidor# analógico"digital,( digital"analógico) que) incluye) esta) placa) de)desarrollo,(concretamente,(el(códec(de(audio(AIC3204((más(información(en(la(referencia([8]).(Éste(se(comunica(con$el$microprocesador$C5535$mediante$el$bus$I2S$cuyo$funcionamiento$se$detalla!a"continuación:!

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2.1.1 Bus I2S

El#bus#I2S,#conocido#también#como#Integrated#Interchip#Sound,#o#IIS,#es#un#estándar#de#bus#serie#que#se#utiliza#para$ interconectar$ circuitos$ de$ audio$ digital.$ Este$ bus$ separa$ las$ señales$ de$ datos$ y$ de$ reloj,$ consiguiendo$menores'fluctuaciones'de'la'señal'que'en'sistemas'que'recuperan'el'reloj'de'la"señal"de"datos.!

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El#bus#I2S#consiste#en#al#menos#tres#líneas

• La línea de reloj de bit. • La línea de reloj de palabra (también llamada selección de palabra (WS) o reloj izquierda-derecha

(LRCLK)). • Al menos una línea de datos multiplexados.

!El# reloj# de# palabra$ es$ el$ que$ permite$ al$ circuito$ receptor$ conocer$ si$ los$ datos$ que$ están$ siendo$ enviados$pertenecen'al'canal'1'o'al'2,'ya'que'dos'canales'pueden'ser'enviados'por'la'misma'línea'de'datos.!

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19!Diseño!y!Realización!de!un!Sistema!de!Procesamiento!de!Audio!con!Control!Inalámbrico!!

Para datos estéreo, la especificación I2S establece que el canal izquierdo se transmite cuando el reloj de palabra está a nivel bajo, mientras que el canal derecho se transmite cuando dicho reloj está a nivel alto. Por tanto, el reloj de palabra tendrá la misma frecuencia que el muestreo en cuestión.

En la siguiente figura se observa el funcionamiento del bus I2S. Se puede ver que el primer bit que se transmite después de una transición del reloj de palabra es el bit menos significativo de la palabra anterior.

!Figura'2.3!–!Diagrama'de funcionamiento del bus I2S.

2.2 Características del DSP C5535

!Figura'2.4 – Fotografía de los pads de conexión del DSP C5535.

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Este%DSP%de%punto%fijo%(fixed"point)"está"basado"en"la"generación"de"procesadores"TMS320C55x."La"arquitectura"del$DSP$C55x$consigue$un$rendimiento$muy$alto$con$un$bajo$consumo$gracias$a$la$utilización$de$paralelismo,$aceleración)por)hardware)para)la)realización)de)FFT)(Fast%Fourier%Transform)"y"otras"tecnologías.!

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La#CPU#soporta'una'estructura'interna'de'buses'que'se'compone'de'un'bus'de'programa,'un'bus'de'32'bits'y'dos$ buses$ de$ 16$ bits$ de$datos$ en$modo$ lectura,$ dos$ buses$ de$ 16$ bits$ de$datos$ en$modo$ escritura,$ y$ buses$adicionales*dedicados* * a*periféricos*y* actividad*DMA.*Estos%buses%proporcionan% la%posibilidad%de% ejecutar%hasta%un%máximo%de%cuatro%lecturas%y%dos%escrituras%de%datos%de%16!bits%en%un%solo%ciclo%de%reloj.!

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En#cuanto#a#memoria,#el#C5535!incluye(128KB(de(memoria(ROM(y(320KB(de(memoria(RAM.(El#dispositivo#también"incluye"cuatro"controladores"DMA,"cada"uno"de"ellos"con"4!canales,(proporcionando(movimientos(de(datos&de&16!canales'independientes'sin'la'intervención'de'la'CPU.!

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El#C5535#tiene#un#reloj#configurable,#con#una#frecuencia#máxima#de#100MHz,#velocidad#a#la#que$trabaja$en$este$proyecto.)Además,)posee%dos%unidades%de%multiplicación"acumulación) (MAC),# cada#una#de# ellas# capaz#de#realizar'una'multiplicación'de'17'bits'x'17'bits'y'una'suma'de'32'bits'en'un'solo'ciclo'de'reloj.!

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El!Procesador!Digital!de!Señales!TMS320C5535!

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2.3 Montaje del DSP !

Para$el$conexionado!que$se$ha$llevado$a$cabo,$se$ha$requerido$de$una$serie$de$conectores$y$cables:!

• Convertidor de conector de audio jack de 3,5mm a 1,5mm para conectar la guitarra, o fuente de sonido similar, al conector de entrada Stereo-In de la placa del DSP.

• Conector de audio de 1,5mm (con convertidor si fuera necesario) para conectar unos altavoces a la salida Stereo-Out de la placa del DSP.

• Cable USB a mini-USB (o USB macho a USB hembra) y adaptador de 230V AC a 5V DC para alimentar la placa.

• Conector lateral de 60 pines MEC1-130-02-S-D-A, del fabricante Samtec, para realizar la conexión entre el DSP y el transceptor NRF24L01+, necesario para la comunicación inalámbrica.

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Este% último! conector' de' 60' pines' se'ha# utilizado# para# conectar! el# puerto# P2# del#DSP,# cuya# numeración! se#muestra(a(continuación:!

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!Figura'2.5!–!Numeración+de+los+pines+del+puerto+P2+del+DSP+C5535.!

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El#pinout!de#este#puerto#se#muestra#en#la#tabla!de#la#página#siguiente:!

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21!Diseño!y!Realización!de!un!Sistema!de!Procesamiento!de!Audio!con!Control!Inalámbrico!!

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!Figura'2.6!–!Pinout!del$puerto$P2$del$DSP$C5535.!

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Para$ la$ comunicación$ inalámbrica$ con$ el$ DSP$ se$ ha$ hecho$ uso$ del$ NRF24L01+$ (capítulo) 4,)El# transceptor#NRF24L01+),#para#el#que#ha#sido#necesario#fabricar#una#serie#de#placas#impresas.!En#un#principio#se#fabricaron#dos$placas$de$gran$tamaño$para$facilitar$el$conexionado$entre$ambos$dispositivos$mediante$el$uso$de$cables.$Más$ tarde,$ estas$ dos$ placas$ fueron$ sustituidas$ por$ una$ sola,$mucho$más$ pequeña,$ que$ realizaba$ todas$ las$conexiones(necesarias(para(la(correcta(comunicación(entre(el(DSP(y(el(NRF.(Los(diagramas(y(fotografías!de#dichas'placas'se'muestran'en'el'capítulo'6,'Montaje(del(proyecto.!

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