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下一代車(chē)載信息娛樂(lè )系統
作者：
時(shí)間：2016-12-20
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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圖5：定點(diǎn)和浮點(diǎn)處理器的SNR值 |
為了解決多個(gè)音頻源采用不同基本采樣率的問(wèn)題，ADI公司已經(jīng)將AD1896獨立的采樣率轉換器集成在到ADSP-21365中。它具有8個(gè)通道的采樣轉換和高達140dB的性能，多個(gè)音頻源不需要存儲器和MIPS開(kāi)銷(xiāo)，并且所有的輸出后處理都能運行在單采樣速率條件下，以進(jìn)一步減少數據流的復雜度。
其它音頻專(zhuān)用外設包括6個(gè)串行端口，并且支持TDM和I2S，以及集成的SPDIF Tx/Rx端口以便直接與數字音頻源連接。
ADSP-21365 SHARC DSP也包括一個(gè)基于DTCP M6密碼引擎(與DTLA兼容)的硬件。外設具有兩個(gè)專(zhuān)用的DMA總線(xiàn)，在不需要內核干涉的條件下，允許高速傳輸到M6或者從M6傳輸，并且具有對加密和解密的本地支持。ADSP-21365實(shí)現了完成DTCP兼容系統的簡(jiǎn)單設計途徑。密碼引擎支持密鑰動(dòng)態(tài)更新的功能，用戶(hù)可以使用內置定時(shí)器設置密鑰更新和改變的間隔周期，以增加在網(wǎng)絡(luò )上的安全性。
音頻處理包括FIR和IIR濾波器的密集使用。在遞歸運算中，由于信號的數字表示產(chǎn)生的量化誤差可能會(huì )引起音頻質(zhì)量的下降。高端音頻處理器，例如ADI公司的SHARC處理器，使用浮點(diǎn)表示音頻信號以減少這種誤差。
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圖6：浮點(diǎn)和定點(diǎn)處理器的動(dòng)態(tài)范圍比較 |
在高檔音頻系統中，通常聲音的質(zhì)量是通過(guò)如何準確地再現小幅度或非常安靜的聲音來(lái)衡量的。隨著(zhù)音頻信號幅度變得越來(lái)越小，定點(diǎn)處理器精確再現這種信號的能力是有限的，但是對于浮點(diǎn)處理器而言，保持音頻等級的精度包含在固定的界限內，并且具有186dB的最小SNR。SHARC處理器具有40b浮點(diǎn)精度和80b的累加器，從而可以實(shí)現非常高性能的音頻。
家庭影院音頻處理器的另一個(gè)重要特性就是動(dòng)態(tài)范圍。動(dòng)態(tài)范圍定義為在音頻處理器能夠沒(méi)有下溢或溢出條件下再現音頻信號幅度的最小值和最大值的比值。同樣的，浮點(diǎn)處理器遠遠超越了定點(diǎn)處理器所能實(shí)現的動(dòng)態(tài)范圍。
隨著(zhù)預解碼器算法和后解碼器算法的復雜度日益增加，實(shí)現家庭影院體驗需要的MIPS數或執行周期數也始終在增加。為了解決這些問(wèn)題，最顯然的方法就是增加信號處理器的時(shí)鐘頻率。
由于硅工藝的限制，這種方法實(shí)現起來(lái)有很多障礙，因此信號處理器供應商通過(guò)改進(jìn)處理器架構來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。一些信號處理器供應商已經(jīng)采用MIMD架構，即在一個(gè)時(shí)鐘周期內執行多條指令同時(shí)完成多個(gè)數據移動(dòng)。該架構需要更多的存儲器，因此直接影響到芯片的成本。SHARC處理器架構采用SIMD的創(chuàng )新方法，可采用相同的指令隱含地完成第二個(gè)平行的算術(shù)單元，因此使得代碼更緊湊從而可以降低完成這些算法所需的MIPS數。鑒于這種SIMD架構，音頻信號處理器無(wú)需額外的處理開(kāi)銷(xiāo)可并行地處理立體聲信號。SHARC內核基于完全互鎖的5階代碼流水線(xiàn)，這意味著(zhù)程序員無(wú)需擔心數據什么時(shí)候可用即可隨時(shí)寫(xiě)入代碼。算法流水線(xiàn)優(yōu)化為1個(gè)時(shí)鐘周期，這意味著(zhù)計算結果在下一個(gè)周期立即提供以便進(jìn)一步計算。
由于A(yíng)DSP-21365 SHARC處理器提供車(chē)載音頻專(zhuān)用外設和基于32b浮點(diǎn)內核的SIMD，所以它能使音頻系統達到新的性能水平。
使用Visual Audio定制音頻后處理設計
過(guò)去，DSP用戶(hù)面臨的挑戰就是最佳利用處理器時(shí)鐘周期和有效利用存儲器的軟件開(kāi)發(fā)。采用匯編語(yǔ)言手動(dòng)編碼音頻信號處理算法這種長(cháng)期使用的方法已經(jīng)越來(lái)越不可行，特別是這種方法需要將大部分的精力放在創(chuàng )建標準的“項目清單”或“me-too”功能，而不是集中精力通過(guò)增加產(chǎn)品差異化價(jià)值。因此，需要一種開(kāi)發(fā)音頻軟件的改進(jìn)方法。
為了滿(mǎn)足這種需求，ADI公司開(kāi)發(fā)出一種Visual Audio圖形環(huán)境以幫助設計和開(kāi)發(fā)使用SHARC處理器系列的音頻系統。Visual Audio為音頻系統開(kāi)發(fā)工程師提供了大部分的軟件模塊，以及直觀(guān)的圖形用戶(hù)截面，以便設計、開(kāi)發(fā)、調試和測試音頻系統，如圖6所示。
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圖7：Visual Audio圖形接口顯示屏示例 |
Visual Audio包含一個(gè)基于PC的圖形用戶(hù)界面(GUI，圖形工具)、一個(gè)DSP內核以及一個(gè)可擴展的音頻算法庫。與ADI公司的VisualDSP++集成開(kāi)發(fā)和調試環(huán)境(IDDE)配合使用，Visual Audio可提供對MIPS和存儲器利用都經(jīng)過(guò)優(yōu)化的現有產(chǎn)品代碼。通過(guò)簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)復雜數字信號處理軟件的過(guò)程，Visual Audio降低了開(kāi)發(fā)成本、風(fēng)險和時(shí)間。因此，音頻系統開(kāi)發(fā)工程師能夠集中精力增加他們的音頻產(chǎn)品價(jià)值以使其與其它產(chǎn)品實(shí)現差異化。
Visual Audio工具允許設計工程師使用直觀(guān)的圖形工具集中精力開(kāi)發(fā)定制后處理模塊，該圖形工具和強大的SHARC架構以及內置ROM解碼器功能結合在一起，從而允許快速、簡(jiǎn)化系統開(kāi)發(fā)和產(chǎn)品配置。
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