이 기사에서는 MCU가 시스템 컨트롤러와 디지털 신호 프로세서 모두로 작동해야 할 때 찾아야 할 기능에 대해 설명합니다.
디지털 신호 처리는 다양한 제품과 애플리케이션에 가치 있는 기능을 추가할 수 있습니다. 비용, 폼 팩터 또는 일정에 의해 제약을 받는 설계도 DSP의 이점을 쉽게 통합할 수 있습니다. 오늘날 엔지니어는 저렴하고 상대적으로 사용자 친화적인 풍부한 라이브러리 코드, 예제 프로젝트 및 고성능 프로세서에 액세스할 수 있기 때문입니다. .
Texas Instruments의 C5000 제품군 또는 Analog Devices의 SHARC 제품군과 같은 진정한 디지털 신호 프로세서는 위협적인 장치가 될 수 있습니다. 저는 주로 Texas Instruments의 DSP로 작업했으며 전반적으로 생산적이고 만족스러운 경험이었습니다. 그러나 그 경우에는 회로 기판을 설계할 필요가 없었고 이상한 시스템 충돌을 디버그하고 운영 체제의 세부 사항을 이해하려고 시도하는 과정을 즐기지 못했습니다.
특정 계산 집약적 DSP 작업에는 진정한 디지털 신호 프로세서 또는 FPGA가 필요하다는 데는 의심의 여지가 없습니다. 그러나 수많은 애플리케이션에서 적절하게 선택된 마이크로컨트롤러로 충분하다는 것도 사실입니다. 이 기사에서는 MCU에 충분한 DSP 성능을 제공하기 위해 집중해야 하는 특성과 기능에 대해 설명합니다.
이 문제는 생각보다 간단하지 않습니다. 일반적으로 DSP 애플리케이션에는 16비트 및 32비트 장치가 더 적합합니다. 디지털 신호 처리에는 종종 큰 숫자로 이어지는 수학적 절차가 포함되며 이러한 큰 숫자를 직접 조작할 수 있는 프로세서가 필요합니다.
그러나 8비트 처리가 본질적으로 나쁜 것은 아니며 제한된 범위의 디지털 값을 처리해야 한다는 것을 안다면 8비트 마이크로컨트롤러가 좋은 선택이 될 수 있습니다.
또한 엔지니어는 프로세서의 낮은 수준의 세부 사항을 연구할 시간이나 의향이 없는 경우가 많으며 결과적으로 지정된 비트 폭과 실제 계산 효율성 간의 명확한 연결을 설정하기 어려울 수 있습니다. 예를 들어, "32비트 마이크로컨트롤러"에 32비트 레지스터가 있습니까? 32비트 ALU? 32비트 주소 버스? 32비트 통신 인터페이스? "32비트"는 정확히 무엇을 의미합니까? 이러한 세부 정보는 특히 이러한 추가 비트가 모두 필요하지 않은 작은 숫자를 주로 처리할 것으로 예상되는 경우 결정에 영향을 미칠 수 있습니다.
마이크로컨트롤러의 최대 클럭 주파수는 확실히 디지털 신호 프로세서로서의 장점을 잘 보여주는 지표입니다. 그러나 초당 클록 사이클과 초당 명령어의 차이를 이해하는 것이 중요합니다. 프로세서는 명령을 실행하여 DSP 작업을 수행하며 결과적으로 프로세서의 성능은 명령을 실행하는 데 필요한 클록 주파수와 클록 사이클 수에 의해 영향을 받습니다.
불행히도 이 문제는 빠르게 복잡해집니다. 명령어에 필요한 클록 사이클 수는 명령어마다 다르며 평균 파이프라인 아키텍처를 사용하여 명령어당 클록 사이클 수를 줄일 수 있습니다. 그런 다음 "명령당 기능"의 양을 고려해야 합니다. 즉, 마이크로컨트롤러 A는 마이크로컨트롤러 B에서 여러 명령이 필요한 작업을 수행하는 데 하나의 명령만 있으면 됩니다.
다음은 간략한 권장 사항입니다. 동일한 제품군의 장치를 비교하는 경우 더 높은 클럭 주파수를 선택하십시오. 주요 아키텍처 차이가 있는 장치를 비교하는 경우 명령 실행 속도(MIPS로 표시됨, 초당 수백만 명령) 또는 명령당 평균 클록 사이클 수를 나타내는 신뢰할 수 있는 사양을 찾으십시오.
"부동 소수점"이라는 용어는 숫자가 정수 부분(가수)과 지수로 구성되기 때문에 기수가 "부동"할 수 있는 숫자 표현을 나타냅니다. 대안("고정 소수점")은 일반적으로 일반 마이크로 컨트롤러에서 데이터를 처리하고 인식하는 방식에 해당합니다. 부동 소수점 산술과 고정 소수점 산술을 주의 깊게 비교하는 것은 결코 간단한 작업이 아니지만, 부동 소수점 처리가 수학 집약적 응용 프로그램에서 더 우수할 수 있다는 데에는 합의가 있는 것 같습니다.
모든 마이크로컨트롤러가 고정 소수점 장치라고 말하는 것이 안전하다고 생각합니다. 제 생각에 이것이 진정한 부동 소수점 프로세서라면 더 이상 마이크로컨트롤러가 아니기 때문입니다. 그러나 마이크로컨트롤러 영역에 머무르면서 수학적 성능을 최대화하기로 정말로 결정했다면 부동 소수점 co 프로세서.
16/32비트 Arm 기반 마이크로컨트롤러인 NXP의 LPC3180FEL320에는 부동 소수점 보조 프로세서가 있으며 최대 220MIPS를 달성할 수 있습니다. STMicroelectronics에는 부동 소수점 장치(FPU)를 통합하는 STM32 마이크로컨트롤러도 있습니다.
이 기사에서는 마이크로컨트롤러를 DSP 애플리케이션에 어느 정도 적합하게 만드는 CPU 특성을 살펴보았습니다. 대부분의 상황에서 비트 너비와 MIPS에 초점을 맞추는 것이 합리적이라고 생각합니다. MCU로 심각한 숫자 처리를 수행할 계획이 아니라면 부동 소수점과 고정 소수점에 대해 크게 걱정할 필요가 없습니다. 이 주제는 DSP 관련 주변기기 기능에 대해 설명하는 다음 기사에서 계속하겠습니다.
이 기사는 더 큰 시리즈의 일부입니다. 나머지 기사는 아래에서 찾을 수 있습니다.
<울>산업기술
좋은 디자인이 성공과는 거리가 멀다면 좋은 CNC 공장을 찾는 것은 성공에서 한 걸음 떨어져 있습니다. 이 시점에서 꼭 이루고 싶은 멋진 디자인이 있습니다. 다음 단계는 무엇인가요? CNC 공장을 찾으십시오. CNC 공장을 찾을 때 필요한 사항을 명확히 하십시오 요구 사항을 분석하고 설계에 가장 적합한 CNC 공장을 찾기 위해 몇 가지 방법을 시도하십시오. 이 단계를 시작하기 전에 설계에 대한 2D 및 3D 도면을 만들어야 합니다. 허용오차, 재료, 표면 마감 및 설계의 외관 기능에 대한 도면은 도면에 표시될 수 있습니다. 설계를
프로토타입 단계에서는 일반적으로 캐릭터나 로고를 처리해야 하는지, 어떻게 처리해야 하는지 고민해야 합니다. 그렇다면 어떻게 선택해야 할까요? 캐릭터의 역할과 원하는 효과 정의 적합한 캐릭터/로고 처리 방법을 선택하기 전에 먼저 캐릭터의 역할과 원하는 효과를 명확히 해야 합니다. 문자의 역할은 표시하고 식별하는 것입니다. 프로토타입은 제품 디자인의 검증이며, 이 단계에서 제품 디자인이 완전히 확정되지 않았으며 부품은 최종 제품으로 사용되지 않습니다. 이 경우 캐릭터도 처리되지 않으며, 전체 스테이지에 영향을 미치지 않습니다.
