Procesamiento Digital de Señales

2. ¿Qué es un
   sistema Digital?
3. ¿Qué es un
   sistema Analógico?
4. Digital vs.
   Analógico
5. Introducción a los
   DSP’s
6. Historia de Los Procesadores
   Digitales de Señales
7. Un DSP para cada
   Aplicación
8. Arquitectura Estándar
   en DSP
9. Diferencias entre
   microcontroladores y DSP’s
10. Ventajas y Desventajas de los
    DSP’s

1. SISTEMA
DIGITAL:

Un sistema digital es cualquier dispositivo
destinado a la generación, transmisión,
procesamiento o almacenamiento de
señales
digitales.

Una señal digital corresponde a magnitudes
físicas limitadas a tomar sólo unos determinados
valores
discretos. Por ejemplo: 0 (señal de resistencia
eléctrica, muy pequeña), ó 1(señal de
resistencia eléctrica, muy grande). Las computadoras
digitales utilizan la lógica
de dos estados: la corriente pasa o no pasa por los componentes
electrónicos de la
computadora.

Para el análisis y la síntesis
de los sistemas
digitales binarios se utiliza como herramienta el álgebra de
Boole, formada por compuertas lógicas que siguen el
comportamiento
de algunas funciones
booleanas.

La palabra digital proviene de la misma fuente que la
palabra digito: La palabra en latín para "dedo"
(contar con los dedos), por el uso para contar en valores
discretos y no continuos como en los sistemas
analógicos.

2.
SISTEMA ANALÓGICO:

Un sistema analógico es aquel que tiene la
capacidad de generar, transmitir, procesar o almacenar
señales analógicas.

Se dice que una señal es
analógica cuando las magnitudes de la
misma se representan mediante variables
continuas, análogas (Relación de semejanza
entre cosas distintas.) a las magnitudes que dan lugar a la
generación de esta señal.

Referido a un aparato o a un instrumento de medida,
decimos que es analógico cuando el resultado de la medida
se representa mediante variables continuas, análogas a las
magnitudes que estamos midiendo.

3. DIGITAL VS.
ANALÓGICO:

Ruido Digital:

Cuándo los datos son
transmitidos usando métodos
analógicos, una cierta cantidad de "ruido" entra
dentro de la señal. Esto puede tener diferentes causas:
datos transmitidos por radio pueden
tener una mala recepción, sufrir interferencias de otras
fuentes de
radio, o levantar ruidos de fondo del resto del universo. Pulsos
eléctricos que son enviados por cableados pueden ser
atenuados por la resistencia de los mismos, y dispersados por su
capacitancia, y variaciones de temperatura
pueden acrecentar o disminuir estos efectos. Cualquier
variación puede proveer una gran cantidad de
distorsión en una señal
analógica.

En el caso de las señales digitales, aún
las pequeñas variaciones en la señal pueden ser
ignoradas de forma segura. En una señal digital, estas
variaciones, se pueden sobreponer, pues, cualquier señal
cercana a un valor
particular será interpretada como ese valor.

Display Analógico vs. Digital: Facilidad en
la
lectura:

En la lectura humana
de la información, los métodos digitales y
analógicos resultan ambos de gran utilidad. Si lo
que se requiere es una impresión instantánea de
resultados, los medidores analógicos usualmente ofrecen la
información de una manera rápida, cuando lo que se
requiere es exactitud los digitales son los preferidos. Leer
medidores analógicos requiere tiempo y un
poco de experiencia en el campo, esto comparado con que escribir
un valor en un display digital es limitarse a copiar los
números.

En los casos en que la exactitud y la rapidez son
requeridas por igual, los displays duales son la mejor
opción.

Pérdida sistemática de los
Datos:

Cuándo se desea convertir una señal
analógica a una digital, para ser procesada por otros
sistemas digitales, algunos datos pueden perderse. El conversor
análogo-digital sólo tiene una cierta
resolución, considerando que el ojo humano es capaz de
detectar 10.000 intensidades de un mismo color, el CCD en
una cámara digital será únicamente capaz de
detectar 256 intensidades y esto en una resolución de
sólo un megapixel ó aproximadamente.

De Análogo a Digital

Las aplicaciones clásicas de los DSP's trabajan
señales del mundo real, tales como sonido y ondas de radio
que se originan en forma análoga. Como se sabe, una
señal análoga es continua en el tiempo; cambia
suavemente desde un estado a otro.
Los computadores digitales, por otro lado, manejan la
información discontinuamente, como una serie de
números binarios, por lo que se hace necesario como
primera etapa en la mayoría de los sistemas basados en
DSP's transformar las señales análogas en
digitales. Esta transformación la hacen los
Conversores Análogo – Digital (ADC, en
inglés).

Una vez terminada la etapa de conversión
análoga – digital, los datos son entregados al DSP
el cual está ahora en condiciones de procesarla.
Eventualmente el DSP deberá devolver los datos ya
procesados para lo cual es necesaria una etapa final que
transforme el formato digital a análogo. Por ejemplo, una
señal de audio puede ser adquirida (ADC) y filtrada para
eliminar en gran medida ruido, crujidos de estática,
amplificar ciertas frecuencias de interés,
eliminar otras, etc. Luego de esto, la información puede
ser devuelta a través de una conversión digital
– análoga (DAC).

EJEMPLOS
INTERESANTES DE APLICACIONES DE DSP'S SON:

2. Eliminar el eco en las líneas de comunicaciones.
3. Lograr hacer más claras imágenes
   de órganos internos en los equipos de diagnóstico médico.
4. Cifrar conversaciones en teléfonos celulares
   para mantener privacidad.

4. LAN
Inalámbricas.

5. Reconocimiento de Voz.

6. Manejo de imágenes digitales.

7. Reproductores digitales de audio.

8. Teléfonos celulares, según TEXAS
INSTRUMENTS los DSP’s son utilizados como el motor del
70% de los teléfonos celulares digitales, y con el
crecimiento de las comunicaciones inalámbricas, este
número se verá incrementado con el paso del
tiempo.

9. Modems inalámbricos.

10. Cámaras digitales.

11. Control de
motores.

12. Manejo de bombas,
ventiladores, HVAC.

13. Inversores industriales.

14. Automatización de
fábricas.

15. Transporte.

16. Analizar datos sísmicos para encontrar
nuevas reservas de petróleo.

El procesamiento digital de señales es
utilizado en muchos campos incluyendo biomedicina, sonar,
radar, sismología, procesamiento de música y
voz, comunicación y
imágenes.

4. Introducción a los DSP:

Los rápidos avances en la electrónica, particularmente en las
técnicas de fabricación de circuitos
integrados, han tenido, y sin duda continuarán
teniendo, un gran impacto en la industria y la
sociedad.

El rápido desarrollo de
la tecnología de circuitos
integrados,

Empezando con la integración a gran escala (LSI,
Large Scale Integration), y ahora la integración a
gran escala (VLSI, Very Large Scale Integration) de
circuitos electrónicos ha estimulado el desarrollo de
computadores digitales más potentes, pequeños,
rápidos, baratos y de hardware digital de
propósito general. Estos circuitos digitales baratos y
relativamente rápidos han hecho posible construir sistemas
digitales altamente sofisticados, capaces de realizar funciones y
tareas del procesado de señales digitales que normalmente
eran demasiado difíciles y/o caras con circuitería
o sistemas de procesado de señales analógicas. De
aquí que muchas de las tareas del procesado de
señales que convencionalmente se realizaban
analógicamente se realicen hoy mediante hardware digital,
más barato y a menudo más confiable.

Avances en la tecnología de fabricación de
circuitos integrados también abren nuevas áreas de
desarrollo basadas en DSP, tales como sensores
inteligentes, visión de robots y automatización,
mientras entrega las bases para continuar los avances en
áreas tradicionales del procesamiento digital de
señales, tales como música, voz, radar, sonar,
video, audio y
comunicaciones.

Las aplicaciones más comunes y económicas
las encontramos en la telefonía
celular; en la figura de abajo se ilustra a manera de
bloques:

Cuando se habla a través de la bocina de un
teléfono celular, la voz desde un
micrófono emite ondas sonoras a manera de señales
analógicas, mismas que entran a un convertidor
analógico-digital para su transmisión en grupos de ceros y
unos; aquí es donde interviene el DSP, y en la
última parte que es el receptor son nuevamente convertidos
de digital a analógico para ser recibidos como
señal análoga por el receptor; esto trajo como
consecuencia una señal más fiel dado que
eliminó el ruido de fondo y la interferencia.

5. ¿Qué es Procesamiento Digital de
Señales?

Es una técnica que convierte señales de
fuentes del mundo real (usualmente en forma analógica), en
datos digitales que luego pueden ser analizados. Este
análisis es realizado en forma digital pues una vez que
una señal ha sido reducida a valores numéricos
discretos, sus componentes pueden ser aislados, analizados y
reordenados más fácilmente que en su primitiva
forma analógica.

PROCESAMIENTO DIGITAL DE SEÑAL
(DSP) es una operación o transformación
de una señal en un hardware digital según reglas
bien definidas las cuales son introducidas al hardware a
través de un software específico
que puede o no manejar lenguajes tanto de alto como de bajo
nivel.

En estricto rigor, digital signal processing se refiere
al procesamiento electrónico de señales tales como
sonido, radio y microondas
usando técnicas matemáticas para realizar transformaciones
o extraer información. En la práctica, las
características que hacen a los DSP's tan buenos en el
manejo de señales los hacen adecuados para muchos otros
propósitos, tales como procesamiento de gráficos de alta calidad y
simulaciones en ingeniería.

Eventualmente cuándo el DSP ha terminado su
trabajo, los
datos digitales pueden volverse atrás como señales
analógicas, con calidad mejorada. Por ejemplo: un DSP
puede filtrar ruido de una señal, remover interferencias,
amplificar y/o suprimir frecuencias, encriptar
información, ó analizar una corriente compleja en
sus componentes esenciales.

Este proceso
deberá ser realizado en TIEMPO REAL, lo
cuál es muy rápido. Por ejemplo: los equipos de
stereo manejan señales de sonido arriba de los 20
kilohertz (20.000 ciclos por segundo), necesitando así que
el DSP realice miles de millones de operaciones por
segundo.

SEÑAL: Es definida como cualquier cantidad
física que
varia en el tiempo y que lleva información, generalmente
acerca del estado o comportamiento de un sistema, como por
ejemplo: radar, música, voz, sonar, etc.

PROCESAR UNA SEÑAL: Es la
operación o transformación sobre la
señal.

6. Historia de Los Procesadores
Digitales de Señales:

En 1978, INTEL lanzó el 2920 como un
"procesador
analógico de señales". Este poseía un chip
ADC/DAC con un procesador de señales interno, pero no
poseía un multiplicador de hardware, el 2920 no tuvo
éxito
en el mercado.

En 1979, AMI lanza el S2811, fue diseñado
como un microprocesador
periférico, al igual que el 2920 no tuvo gran éxito
en el mercado.

En el mismo año, BELL LABS introduce el primer
chip procesador digital de señales (DSP), The Mac 4
Microprocessor. Luego en 1980 fueron presentados en el
ISSCC’80 los primeros DSP completos: el PD7710 de
NEC y el DSP1 de AT&T, ambos procesadores fueron
inspirados en las investigaciones
de PSTN Telecomunicaciones. En ese mismo año NEC
comenzó la producción del PD7710, la primera
producción de DSP completos en el mundo.

El primer DSP producido por TEXAS INSTRUMENTS, el
TMS32010, probó ser un suceso mayor.

Actualmente el TMS320C4X diseñado y
producido por TEXAS INSTRUMENTS, surge con ciertas ventajas
frente al resto de los procesadores, ya que éste se
diseña para ser escalable; es decir, para que pueda
trabajar en paralelo con otros dispositivos similares.

Muchos de los procesadores se engloban dentro de la
filosofía CISC, (Complex Instruction Set Computers)
Aunque se pueden encontrar en el mercado algunos que operen bajo
la filosofía RISC (Reduced Instruction Set
Computers); estos últimos dedicados para aplicaciones
concretas como la telefonía móvil.

TMS320C4X Socket en escala real:

Para ver el gráfico seleccione la
opción "Descargar" del menú superior

TABLA CARACTERÍSTICAS DEL
TMS320C4X:

Algo que podemos destacar de las anteriores
características entre otras, es el consumo de
potencia 4.25 watts realmente es muy bajo en comparación
con otros procesadores como por ejemplo el PENTIUM 4 que
tiene un consumo máximo de 40 watts y requiere de un
ventilador

para disipar el calor y bajar
la temperatura de trabajo, ahí vemos una de sus ventajas
en acción
en la telefonía celular y otras
microaplicaciones.

Existen diferentes fabricantes líderes en el
mercado, que manufacturan DSP´s de diversas
características para variadas aplicaciones; en la tabla de
abajo podemos apreciar algunas compañías de
procesadores DSP´s con la diferencia básica en el
número de bits que manejan y con ello la
información que son capaces de manipular:

7. Procesadores digitales de
señales:

Un procesador digital de señales es un
microprocesador especializado y diseñado
específicamente para procesar señales digitales en
tiempo real. Este provee secuencias de instrucciones
ultra-rápidas, como ser:

• MAC (multiply-accumulate operations)
• DEEP PIPELINING
• La habilidad de actuar como un dispositivo de DMA
  (acceso directo a memoria).
• SATURACION ARITMETICA
• ARQUITECTURA DE HARVARD, memoria de programas y
  memoria de datos separadas.
• La mayoría de los DSP son de punto fijo,
  porque en el mundo real del procesamiento digital, mucha
  precisión no es un requisito, sin embargo DSP de puntos
  flotantes son comunes en los campos científicos y de
  otras aplicaciones dónde la precisión es un
  requisito.

En su núcleo, un DSP es altamente numérico
y repetitivo. A la vez que cada dato llega, éste debe ser
multiplicado, sumado y además de eso transformado de
acuerdo a fórmulas complejas. Lo que permite realizar todo
ello es la velocidad del
dispositivo. Los sistemas basados en DSP's deben trabajar en
tiempo real, capturando y procesando información a la vez
que ocurre. Los conversores análogo – digital deben
adquirir la información lo suficientemente seguido como
para captar todas las fluctuaciones relevantes de las
señales. Si el ADC es muy lento se perderá
información. El DSP también debe trabajar
rápido para no perder información que le llega
desde el ADC y además cumplir con el adecuado
procesamiento de las señales. Por ejemplo, un sistema
stereo maneja sonidos de hasta 20 KHz, por lo tanto el DSP
deberá ser capaz de procesar alrededor del centenar de
millones de operaciones por segundo. Otras señales, tales
como transmisiones por satélite son del orden de los
Gigahertz por lo que requieren un procesamiento de mayor
velocidad.

8. Un DSP para cada
Aplicación:

Una forma de clasificar los DSP's y aplicaciones es a
través de su rango dinámico. El rango
dinámico es un conjunto de números, desde
pequeños a grandes, que deben ser procesados en el curso
de una aplicación. Por ejemplo, para representar una forma
de onda entera de una señal particular es necesario un
cierto rango de números para manejar sus valores mayores y
menores. El DSP debe ser capaz de manejar los números
generados tanto en la transformación análoga
– digital como durante los cálculos
(multiplicaciones, sumas, divisiones) con dicha señal. Si
no es capaz de manejar todo el rango de números
ocurrirá "overflow" o "underflow", lo cual
producirá errores en los cálculos.

La capacidad del procesador es una función de
su ancho de datos (el número de bits manipulados) y el
tipo de aritmética que posee (punto fijo o flotante). Un
procesador de 32 bits tiene un ancho de datos mayor que uno de 24
bits, el cual a su vez tiene un rango mayor que uno de 16 bits.
DSP's de punto flotante tienen rangos mayores que uno de punto
fijo. Cada tipo de procesador es ideal para un rango particular
de aplicaciones. DSP's de 16 bits son ideales para sistemas de
voz tales como teléfonos ya que ellos trabajan con un
estrecho rango de frecuencias de audio. Stereos de alta fidelidad
requieren ADCs de 16 bits y un procesador de 24 bits de punto
fijo. Los 16 bits del conversor permiten capturar todo el rango
de la señal de audio y los 24 bits del procesador permiten
operar cómodamente los grandes valores resultantes de la
operación con los datos. Procesamiento de imágenes,
gráficos 3–D y simulaciones científicas
necesitan un rango dinámico mucho mayor y por lo tanto
requieren procesadores de punto flotante de 32 bits y ADC's de 24
bits.

9.
Características básicas de un DSP
:

Una de las más importantes características
de un DSP es su capacidad de realizar operaciones de
multiplicación y acumulación (MACs) en
sólo un ciclo de reloj. No obstante ello, es necesario que
el dispositivo posea la característica de manejar
aplicaciones críticas en tiempo real. Esto requiere de una
arquitectura
que soporte un flujo de datos a alta velocidad hacia y desde la
unidad de cálculo y
memoria. Esta ejecución a menudo requiere el uso de
unidades DMA (Direct Memory Acess) y generadores de
direcciones duales (DAG's) que operan en paralelo con otras
partes del chip.

Los DGA's realizan los cálculos de direcciones,
permitiendo al DSP buscar dos datos distintos para operar con
ellos en un sólo ciclo de reloj, de tal forma que es
posible ejecutar algoritmos
complejos en tiempo real.

Es importante para DSP's tener un mecanismo efectivo de
salto para la ejecución de loops ya que el código
generalmente programado es altamente repetitivo. La arquitectura
permite realizar estos loops sin instrucciones adicionales ni
demoras, las que al ejecutarse millones de veces empiezan a
generar retardos significativos.

Los DSP's deben manejar rangos dinámicos
extendidos y de precisión para evitar overflow y underflow
y para minimizar los errores deredondeo. Para acomodarse a esta
capacidad, los DSP's incluyen acumuladores dedicados con registros
más anchos que el tamaño nominal de los datos para
así conservar la precisión (por ejemplo, DSP's de
16 bits poseen acumuladores de 32 bits para manejar el resultado
de las multiplicaciones). También deben soportar el manejo
de buffers circulares para la ejecución de funciones
algorítmicas, tales como filtros. En estos tipos de
buffers el puntero del buffer se actualiza en paralelo con otras
funciones del chip en cada ciclo de reloj. En cada ciclo el
buffer circular realiza una comprobación de "fin de
buffer" para verificar si es necesario volver al inicio de
éste sin demorar así la ejecución del
algoritmo a
causa de la ejecución de instrucciones adicionales de
comparación y salto.

Por otro lado, los microcontroladores se utilizan sobre todo en
aplicaciones donde existen acontecimientos externos los que
requieren de la detección y el control. El ambiente
externo es detectado por cualquiera de los dispositivos
periféricos; puertos digitales I/O, pines dedicados de
interrupción, o las entradas análogas (de
analógico a digital). La fuente de las señales a
estos pines viene de los interruptores, sensores análogos
y/o digitales, y de las señales de estado de otros
sistemas. Cada entrada representa un pedazo de información
sobre el estado de
un cierto acontecimiento exterior. Las salidas se envían a
actuadores, relays, motores o a otros dispositivos que controlen
acontecimientos. Entre la detección y actuación
está el microcontrolador, analizando las entradas y el
estado actual del sistema, determinando cuándo y
qué encender y/o apagar. El software es el que hace todo
esto, toma las decisiones, generalmente trabaja de una manera
condicional; es decir, realiza saltos sólo bajo ciertas
condiciones y realiza manipulaciones a nivel de bits. Las
interrupciones son consideradas como condiciones externas que
alteran el flujo principal del programa.

10. Arquitecturas
Estándar en DSP

Las arquitecturas de los computadores actuales
están comúnmente clasificadas como RISC's (Reduced
Instruction Set Computers) y CISC's (Complex Instruction Set
Computers).

Estos últimos tienen un gran número de
instrucciones sumamente poderosas, mientras que la arquitectura
RISC posee pocas instrucciones y realiza movimientos de datos
entre registros en un ciclo de máquina. Hoy en día
los computadores RISC comienzan

a reemplazar a los CISC's, porque se puede alcanzar un
más alto rendimiento por medio del uso de un eficiente
compilador como a través de la ejecución de
instrucciones simples en forma ordenada.

DSP's estándars tienen mucho rasgos de una
arquitectura tipo RISC, pero ellos son procesadores de
propósitos específicos cuya arquitectura es
especialmente diseñada para operar en ambientes de alta
necesidad de cálculo. Un DSP estándar ejecuta
varias operaciones en paralelo mientras que un RISC usa unidades
funcionales altamente eficientes que pueden iniciar y completar
una instrucción simple en uno o dos ciclo de
reloj.

Características y Cualidades en la
arquitectura de los DSP’s más
comunes:

1. Una unidad funcional rápida que puede
multiplicar y acumular en un ciclo de instrucción. Un
ciclo de instrucción puede durar generalmente 1 ó 2
ciclos de reloj. Disponibles en DSP's de punto fijo y
flotante.

2. Varias unidades funcionales que realizan operaciones
en paralelo, incluyendo accesos a memoria y cálculo de
direcciones. Las unidades poseen típicamente una unidad
principal (ALU) junto con dos o más unidades de
generación de direcciones.

Estas unidades funcionales poseen su propio conjunto de
registros y muchas instrucciones se realizan en un solo ciclo de
instrucción.

3. Varias unidades de memoria on–chip
(generalmente 2 ó 3) usadas para almacenar instrucciones,
datos o tablas. Cada unidad de memoria puede ser accedida una vez
en cada ciclo de instrucción.

4. Varios buses para incrementar las tasas de
transferencia hacia y desde memoria y evitar conflictos de
direcciones.

5. Soporte para tipos especiales de direccionamiento,
especialmente modulo y bit–reverse, requerido en el
cálculo de la FFT. El direccionamiento módulo es
muy eficiente para la implementación de buffers
circulares.

6. Soporte para manejo de loop con bajo costo en tiempo y
manejo rápido de interrupciones, especialmente aquellas
que se deben a los puertos seriales.

Arquitectura Harvard:

En la arquitectura clásica de Neumann la ALU y la
unidad de control están conectadas a una sólo
unidad de memoria que almacena tanto instrucciones de programa
como datos.

Durante la ejecución de un programa, una
instrucción es leída desde la memoria y
decodificada, los operandos necesarios son obtenidos (fetched)
desde la memoria, y, finalmente, la instrucción es
ejecutada. La principal desventaja es que la memoria se
transforma en el cuello de botella de esa
arquitectura.

La instrucción que con más frecuencia
realiza un DSP estándar es la multiplicación y
acumulación. Ésta debe ser realizada con eficiencia, y
para ello debería ser completada en un ciclo de
instrucción. Esto implica que dos valores deben ser
leídos desde memoria y (dependiendo de la
organización) un valor debe ser escrito, o dos o
más registros de direcciones deben ser actualizados, en
ese ciclo. Por lo tanto, una longitud grande en la memoria es tan
importante como la operación de
multiplicación–acumulación.

Varios buses y memorias
incluidas en el chip son utilizadas de forma que lecturas y
escrituras a diferentes unidades de memoria pueden ser hechas a
la vez. Dos memorias son utilizadas en la arquitectura Harvard
clásica. Una de ellas es utilizada exclusivamente para
datos, mientras que la otra es utilizada para instrucciones. Esta
arquitectura alcanza un alto grado de concurrencia (lecturas y
escrituras simultáneas).

Los DSP's actuales usan varios buses y unidades de
ejecución para alcanzar niveles incluso más altos
de concurrencia.

Chips con múltiples DSP y procesadores RISC
existen hoy en día.

11. Diferencias
entre Microcontroladores y DSP's:

Una de las diferencias más importante encontrada
entre un DSP y un Microcontrolador es la estructura de
memoria que poseen. En un microcontrolador es posible encontrar
una memoria lineal, en la que se almacenan tanto datos como
instrucciones de programa. Esto obliga a generar programas que no
sobrepasen límites de
tamaño ya que podrían sobrescribirse datos por
instrucciones o viceversa. Un DSP posee dos bloques separados e
independientes de memoria, cada uno con su propio bus de acceso, permitiendo
así al procesador ir a buscar la siguiente
instrucción y dato en el mismo ciclo de reloj
(Fetch).

Otra diferencia importante entre un Microcontrolador y
un DSP (y aún entre DSP's) es la cantidad de unidades de
ejecución que poseen, las cuales son capaces de realizar
operaciones en paralelo. Por ejemplo, además de la
típica ALU, un DSP posee bloques MAC de
multiplicación y acumulación, se encuentran
también bloques sólo para corrimientos,
shifters.

Cabe destacar que en la actualidad cada vez se empieza a
desarrollar más la tecnología mezclada entre
microprocesadores y DSP's. Diversas son las
razones para que se produzca esta integración, sin embargo
a groso modo es posible identificar una en particular. Los
requerimientos de control en tiempo real bajo condiciones cada
vez más exigentes en cuanto a necesidad de cálculo
han llevado a los fabricantes de microcontroladores (microchip,
ST, etc.) a integrar a sus microprocesadores
características de DSP (unidades de cálculo
paralelas, pipeling, etc.) y por el otro lado los fabricantes de
DSP's (Texas, Motorola, Analog Device, etc.) empiezan a utilizar
las características de Microcontroladores (Conversores
A/D, puertos digitales I/O, bloques PWM) integrándolas
dentro del DSP.

12. Ventajas y
Desventajas de los DSP’s:

• La Tecnología VLSI (Very Large Scale
  Integration) da la posibilidad de diseñar sistemas con
  la capacidad para ejecutar procesamiento en tiempo real de
  muchas de las señales de interés para
  aplicaciones en comunicaciones, control, procesamiento de
  imagen,
  multimedia,
  etc.
• Los sistemas digitales son más confiables que
  los correspondientes sistemas análogos.
• Los sistemas digitales ofrecen una mayor flexibilidad
  que los correspondientes sistemas análogos.
• Mayor precisión y mayor exactitud pueden ser
  obtenidas con sistemas digitales, comparado con los
  correspondientes sistemas análogos.
• Un sistema programable permite flexibilidad en la
  reconfiguración de aplicaciones DSP.
• La tolerancia de
  los componentes en un sistema análogo hacen que esto sea
  una dificultad para el diseñador al controlar la
  exactitud de la señal de salida análoga. Por otro
  lado, la exactitud de la señal de salida para un sistema
  digital es predecible y controlable por el tipo de
  aritmética usada y el número de bits usado en los
  cálculos.
• Las señales digitales pueden ser almacenadas
  en un disco flexible, Disco Duro o
  CD–ROM, sin la pérdida de fidelidad
  más allá que el introducido por el conversor
  Análogo Digital (ADC). Éste no es el caso para
  las señales análogas.

A pesar de ellas existen algunos inconvenientes que
deberán ser tomados en cuenta al momento de escoger una
plataforma para el procesamiento de señales
analógicas por medios
digitales:

• La conversión de una señal
  analógica en digital, obtenida muestreando la
  señal y cuantificando las muestras, produce una
  distorsión que nos impide la exacta
  reconstrucción de la señal analógica
  original a partir de muestras cuantificadas.
• Existen efectos debidos a la precisión finita
  que deben ser considerados en el procesado digital de las
  muestras cuantificadas.
• Para muchas señales de gran ancho de banda, se
  requiere procesado en tiempo real. Para tales señales,
  el procesado analógico, o incluso óptico, son las
  únicas soluciones
  válidas. Sin embargo, cuando los circuitos digitales
  existen y son de suficiente velocidad se hacen
  preferibles.

Fabricantes de DSP's:

Actualmente el mercado se ha ampliado enormemente en
cuanto a la oferta de
DSP's.

Existen diversos fabricantes, cada uno con un tipo
especial y particular de arquitectura, uso y/o aplicación.
Entre los más conocidos destacan:

Texas Instruments

(http://dspvillage.ti.com/docs/dspproducthome.jhtml)

Familias TMS320C6000

TMS320C5000

TMS320C2000

Motorola

(http://www.motorola.com/semiconductors)

Familias 56300 56800 56800E

MSC8100

(StarCore)

Analog Devices

(http://www.analog.com/technology/dsp/index.html)

Familias Blackfin

Familia

Sharc TigerSharc ADSP-21xx

Una de las principales ventajas de los fabricantes antes
mencionados es que a esta altura de su desarrollo han acumulado
un gran nivel de conocimiento,
sus procesadores se han utilizado para resolver problemas
reales y han dado resultados positivos. Ellos reúnen en
sus páginas
web documentos y
aplicaciones de utilidad para quienes trabajan en nuevos
desarrollos y/o para quienes recién empiezan a trabajar
con microprocesadores.

Bibliografía:

"Introductory Digital Signal Processing with Computer
Applications"

Autor:

Wikipedia. Org

Laboratorio de Procesamiento Digital de
Señales

RHC- 2004

Ivette Hernandez