Der Trend der Digitalisierung ist heute präsenter denn je. Gegenstände des Alltags werden von ihren digitalen Pendants ersetzt und in diesem Zuge mit verschiedensten Microcontrollern ausgestattet. Die digitale Signalverarbeitung ist nicht mehr wegzudenken.

Während noch vor wenigen Jahren jedoch klar zwischen expliziten digitalen Signalprozessoren und sog. Multi-Purpose-Prozessoren unterschieden werden musste, verschwimmt diese Grenze zunehmend. Bereits low-cost-Varianten der letzten Prozessorgenerationen warten inzwischen mit Leistungsmerkmalen auf, die zuvor exklusiv DSPs vorbehalten waren.

Digitale Signalprozessoren bei telos

Blackfintelos setzt seit „Jahrzehnten“ DSPs ein, durch der Entwicklung kundenspezifischer Lösungen haben wir im Bereich der digitalen Signalverarbeitung einen großen Erfahrungsschatz aufgebaut. Dabei sind neben Standard- und Multi-DSP-Architekturen auch Hybride wie die Blackfin Familie von Analog Devices zum Einsatz gekommen. Auch DSPs anderer Herstellern wie NXP Semiconductors, Intel oder Freescale kommen zum Einsatz.

Darüber hinaus führen wir Projekte mit Herstellern durch, die parallel zur Entwicklung neuer DSP-Prototypen die Entwicklung von passender Anwendungs-Software benötigen. In diesen Fällen wird dann oftmals unter Einsatz von Simulatoren und/oder Emulatoren Software entwickelt, die später ohne größere Anpassungen auf die Ziel-Hardware portierbar sein muß.

Die nachfolgende kleine Projektauswahl zeigt einen Ausschnitt, in welcher Weise DSPs bei telos eingesetzt wurden:

  • Implementierung von Sprachverarbeitungs-Standards wie CELP speech coding
  • Entwicklung von En- und Decodern für MPEG Audio- und Video-Signalverarbeitung
  • Realisierung von verschiedenen Verfahren für 5.1 Audio-Surround-Systeme
  • Interface-Anbindungen von Kommunikationssystemen an weltweite Übertragungskanälen
  • Echtzeitverarbeitung von Messdaten optoelektronischer Meßsysteme

Digitale Audio- und Video-Signalverarbeitung

Speziell bei der Audio- und Video-Signalverarbeitung ist die entstehende Datenmenge häufig sehr komplex. Damit diese Daten geeignet verarbeitet, gespeichert und übertragen werden können, benötigt man leistungsfähige Architekturen, für die man intelligente, adaptive Algorithmen zur Filterung, Konvertierung und Kompression der Daten entwickeln muß. Die Datenverarbeitung wird dabei in der Regel in Echtzeit durchgeführt.

Durch den Einsatz neuester Architekturen, die speziell für die moderne Signalverarbeitung entworfen wurden und über schnelle Recheneinheiten, interne Busse zur Parallelverarbeitung und vielfältige, standardisierte Interface-Systeme verfügen, sind diese Plattformen für viele aktuelle und zukünftige technische Aufgabenstellungen im Bereich der Signalverarbeitung ganz besonders gut geeignet.

Softwareentwicklung für DSP

In der Anfangszeit der DSP Programmierung wurden Anwendungsprogramme auf DSP-Plattformen üblicherweise in Assembler entworfen. Diese mußten häufig manuell optimiert werden, um die Leistungsfähigkeit des DSPs voll nutzbar zu machen. Dies gelang nur, wenn der Entwickler ein umfassendes und tiefes Verständnis der Chip-Architektur des DSPs und der Signaltheorie des zu entwerfenden Algorithmus besaß.

Heutzutage ermöglichen verschiedene Hersteller und Produkt-Familien den Einsatz der Programmiersprache „C“. Diese Hochsprache kann mit speziell entworfenen Compilern einen Teil der Optimierungsaufgaben übernehmen. In der Regel wird dazu von Herstellern der erweiterte Sprachumfang „DSP-C“ angeboten. Damit erreicht man regelmässig eine einfachere Portierbarkeit und Wiederverwendbarkeit auf alternativen DSP-Plattformen.

Allerdings ist eine Optimierung nur dann möglich, wenn das Softwaredesign bereits bei der Planung der Software definierten Kontroll- und Steuerungsmechanismen unterliegt. Dies muß im Hinblick auf die Fähigkeiten des DSPs und der zu entwickelnden Anwendung geschehen. Nur so lassen sich die Vorteile optimierender Compiler voll ausschöpfen und die Gefahr von Overhead reduzieren, die eine Verringerung der Rechenleistung und ggf. eine Gefährdung der Echtzeitfähigkeit zur Folge haben könnte.

Aufgrund der zuvor erwähnten verschwimmenden Grenzen zwischen Multi-Purpose- und dedizierten Signalprozessoren kommt dem Verständnis der signal- und systemtheoretischen Grundlagen auch bei der Entwicklung auf Multi-Purpose-Prozessoren ein immer höherer Stellenwert zu. Anstatt die einschlägigen Algorithmen jedoch selbst effizient zu implementieren, rückt der geschickte Einsatz der DSP-Bibliotheken der Hersteller in den Fokus.

Die Anforderungen an moderne DSP Software-Entwicklung hat sich also im Laufe der Jahre von der optimierenden, hardwarenahen Programmierung hin zu einem komplexen Software-Systemdesign unter Einhaltung vielfältiger Spezifikations- und Qualitätsvorgaben weiterentwickelt.

Auch um diesen geänderten Anforderungen gerecht zu werden, besitzt telos seit vielen Jahren ein nach ISO9001 zertifiziertes Qualitätssicherungssystem, das Prozesse zur Steuerung und Kontrolle dieses geforderten Systemdesigns zur Verfügung stellt.

Links

Es ist nicht leicht, eine gute Übersicht über DSP Familien und Varianten zu finden, aber hier finden Sie eine herausragende.