SPKC. Inhalte der Vorlesung. Signalprozessoren und Kommunikationscontroller. Prof. Dr.-Ing. Peter Schulz. Signalprozessoren

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1 Signalprozessoren und Kommunikationscontroller für den Schwerpunkt Telekommunikationstechnik: für alle anderen Schwerpunkte: Pflichtfach Wahlpflichtfach Inhalte der Vorlesung Signalprozessoren Systemarchitekturen der DSV -Architektur Rechenwerke Speicherorganisation Beispiele Kommunikationsschnittstellen allgemeine Mikrorechnerschnittstellen spezielle Signalprozessorschnittstellen Kommunikationscontroller einfache Kommunikationscontroller komplexe Kommunikationscontroller 1

2 DSV, MPT, Abgrenzung DSV - Digitale Signalverarbeitung Behandlung der mathematischen Grundlagen bestimmte Algorithmen der digitalen Signalverarbeitung MPT - Mikroprozessortechnik Technische Realisierung von allgemeinen Mikrorechnern Signalprozessoren und Kommunikationscontroller Signalprozessoren: spezielle Mikrorechner bzw. Mikrorechner-elemente zur Ausführung von Signalverarbeitungsalgorithmen Kommunikationscontroller: spezielle Mikrorechner bzw. Mikrorechnerelemente zur Bearbeitung von Kommunikationsprotokollen Literatur Signalprozessoren Wüst: Mikroprozessortechnik, 2. Auflage, Kap. 14., Vieweg 2006 Bähring: Mikrorechnertechnik, Band I, Kap. 6., Springer Kester: Mixed-Signal and Design Techniques, Newnes/Analog Devices Marven, Ewers: A simple approach to Digital Signal Processing, Texas Instruments Kommunikationsschnittstellen Bähring: Mikrorechnertechnik, Band II, Kap. 3., Springer Flik: Mikroprozessortechnik und Rechnerstrukturen, 7. Auflage, Kap. 7., Springer Schürmann: Grundlagen der Rechnerkommunikation, Vieweg Kommunikationscontroller Schürmann: Grundlagen der Rechnerkommunikation, Vieweg 2

3 Eingebettete Systeme der Signalverarbeitung Wahlpflichtfach aus dem Katalog des Schwerpunktes Telekommunikationstechnik Offen auch als Wahlpflichtfach für alle anderen Schwerpunkte Übersicht Wintersemester 2010/2011 I Entwurf und Simulation von Rechenschaltungen FPGA-Grundlagen Prozessordesign Core-Integration Sommersemester 2011 II Entwurf und Simulation von Schaltungen der digitalen Signalverarbeitung FPGA--Systeme 3

4 I Entwurf und Simulation von Rechenschaltungen Vorlesungsteil: - Einführung in VHDL und ModelSim praktischer Teil: - Entwurf einfacher Rechenschaltungen - Durchführung der Simulationen FPGA-Grundlagen Vorlesungsteil: - Definition und Anwendungsbereiche - Schaltungstechnik - Entwurfsmethoden / Design Flow Prozessordesign Vorlesungsteil: - Einführung Systems-on-Chip - Ko-Prozessoren / Beschleunigereinheiten Core-Integration Vorlesungsteil: - Wiederverwendbarkeit von Schaltungsentwürfen - Standardisierung (z.b. on-chip Systembusse) praktischer Teil: - Einbindung eines Fremd-Cores in eine VHDL-Testbench II Entwurf und Simulation von Schaltungen der digitalen Signalverarbeitung Vorlesungsteil: - Einführung in Simulink praktischer Teil: - Entwurf von DSV-Schaltungen - Simulationen unter Simulink und ModelSim FPGA--Systeme Vorlesungsteil: - DSV im FPGA, im FPGA - Kombination +FPGA Meßdaten FPGA I/O 4

5 - Lehrveranstaltungen Vorlesungsteile: konventionelle Vorlesung praktische Teile: Laborübung / praktische Übung kein formales Praktikum keine formale Anerkennung / keine Prüfungsvoraussetzung Prüfung: Bei geringer Anmeldezahl (<6) wird eine mündliche Prüfung angesetzt. Ansonsten Klausur, Stil ähnlich MPT oder Erläuterungen zu den Lehrinhalten VHDL Hardwarebeschreibungssprache ähnlich einer Programmiersprache, aber kein sequentielles Paradigma simulierbar z.t. synthetisierbar für die Implementierung von ASICs oder FPGAs verschiedene Abstraktionsebenen ModelSim Simulationsprogramm für Hardwarebeschreibungssprachen VHDL, Verilog, SystemC Hersteller: Mentor Graphics 5

6 Erläuterungen zu den Lehrinhalten FPGA (Field Programmable Gate Array) programmierbarer Logikbaustein Realisierung komplexer Schaltnetze und Schaltwerke Pool von Logikressourcen konfigurierbar (z.b. boolesche Funktion) Verknüpfungen programmierbar Zusatzressourcen Taktmanagement Speicherblöcke -Blöcke Kommunikationscontroller Erläuterungen zu den Lehrinhalten Simulink Erweiterung von Matlab zur grafischen Programmierung Grundidee: Lösung von Differentialgleichungen über Integrationsverfahren Beschreibung und Simulation kontinuierlicher Systeme auch geeignet zur Beschreibung diskreter Systeme somit anwendbar für digitale Signalverarbeitung Aus Simulink heraus kann Code generiert werden für Standardprozessoren (in C) für Signalprozessoren (in C) für ASICs oder FPGAs (in VHDL) 6

7 Literatur Rechenschaltungen diverse Bücher zur Digitaltechnik z.b.: Lorenz Borucki: Digitaltechnik, Teubner VHDL Peter J. Ashenden: Digital Design, An Embedded Systems Approach Using VHDL, Morgan Kaufmann Peter J. Ashenden: The Designer s Guide to VHDL, Morgan Kaufmann diverse Dokumente im Internet, z.b.: A. Mäder: VHDL kompakt ; oder auch: Peter J. Ashenden: The VHDL Cookbook ModelSim Tutorial auf dem Laborrechner FPGA Xilinx: Introduction to Programmable Logic Internetquellen der diversen Hersteller (Altera, Lattice, Xilinx) Simulink Ottmar Beucher: Matlab und Simulink, Pearson 7