고성능 DSP는 보통 캐쉬와 내부 메모리를 지원한다. 이러한 고성능 DSP에 멀티미디어 스트림 응용을 최적화하여 구현하고자 하는 경우에는, DSP 가 지원하는 캐쉬와 내부 메모리를 효율적으로 잘 활용하여야 한다. 본 논문에서는 2단계 레벨 캐쉬 구조 및 내부 메모리 구성을 지원하는 고성능 DSP인 TMS320C6000 시리즈에 대해 동영상 인코더와 같은 멀티미디어 스트림 처리 응용을 최적으로 구현하기 위해서 필요한 캐쉬 성능 분석, 내부 메모리 구성 및 배치에 따른 성능 분석과 개선 방안에 대해 연구하였다. 분석 및 실험 결과, L2 메모리의 경우, 이중 집합연관 캐쉬로 구성하고, 남은 메모리는 내부 메모리로 구성하는 것이 수행 시간 성능 개선에 효과적임을 확인하였다. 또한, L1P 캐쉬의 경우는 자주 호출되고 시간이 많이 소요되는 루틴들을 연속적으로 내부 메모리에 배치하는 것이 L1P 캐쉬의 히트 율을 개선하며, L1D 캐쉬의 경우는 사용하는 데이터의 크기를 조절하므로 써 쉽게 히트 율을 개선할 수 있다는 것을 밝혔다. 본 논문의 연구 결과는 고성능 DSP 에 멀티미디어 스트림 처리 응용을 최적화로 구현하는데 도움을 줄 것으로 기대한다.
본 연구는 AC서보 모터의 벡터 제어를 구현하는데 있어 디지털 제어에 의한 시간 지연 및 Af) 변환기, QEP(Quadrature Encoder Pulse Circuit)등 주변 소자의 시간 지연에 의한 노이즈를 최소화하지 위하여 고성능 저 전압형 DSP인 TMX320F2812를 사용하였다. TMX320F2812는 150MIPS의 빠른 연산 속도와 12비트의 AD 컨버터, QEP회로는 물론 공간 전압 벡터 PWM을 발생시킬 수 있는 기능을 가진 모터 제어용 원친 DSP이다. 이와 같이 주변 회로들을 내장한 고성능 DSP의 사용은 모터 제어부의 하드웨어적인 구성을 간소화 시키고 이로 인한 비용 절감을 얻을 수 있다. 또한 전류 샘플을 위한 필터 부분을 디지털 필터화 하여 전류 샘플링 노이즈를 제거하였고, 옵셋 전압을 이용한 SVPWM을 구현하여 연산 시간을 대폭 단축 하였다. TMX320F2812의 단점인 고정 소수점 연산에 대해서는 각 변수에 대한 스케일링을 통해 유효 자리를 확보하였다.
고성능 다중 이슈 DSP의 하드웨어 리소스 사용률을 높이기 위해서, 제공되는 상용 컴파일러는 일반적으로 반복 모듈로 스케쥴링(Iterative Modulo Scheduling)을 포함하고 있다. 하지만, 통신 및 미디어 처리 응용의 루프에 존재하는 과도한 순환 데이타 의존관계는 모듈로 스케쥴링 자유도를 제한하고 있다. 결과적으로, 멀티 이슈를 위한 DSP의 병렬 기능 유닛들은 완전히 사용되고 있지 못하다. 이러한 하드웨어 리소스 저사용 문제를 해결하기 위하여, 이 논문은 효율적인 모듈로 스케쥴링을 위한 새로운 컴파일러 전처리 기법을 기술하고 있다. 제안하는 전처리 기법은 두 가지로서 클로닝과 디스맨틀링으로 불리우며, 이 두가지 기법들은 StarCore SC140 DSP 컴파일러에 구현하여 검증하였다.
본 논문에서는 고성능 AC 서보 모터에 대하여 제어 시스템을 구현하고, 제어기를 설계한다. 하드 웨어구성은 모터 전용 저전압 DSP칩인 TMS320LF2407 칩을 이용한다. TMS320LF2407는 최근의 저전력 구동 추세에 따라 3.3V를 구동 전압으로 이용하는 DSP 칩이다 연산 처리 속도는 40MIPS로 빠른 연산 처리능력을 가지고 있지만 주변 소자들과의 인터페이스(보통 5V로 동작)와 노이즈에 대한 대책을 고려하여야 한다. 본 논문에서는 이러한 전압 호환과 노이즈를 가능한 제거한 서보 모터 제어기를 구성하며, 또한 유효 전압 인가시간의 관점에서 바라본 개선된 공간 벡터 PWM방식을 적용함으로써 계산과정과 프로그램을 간단히 하고, 전류제어를 소프트웨어 방식으로 처리하여 복잡한 하드웨어를 간략화 시키고자 한다 이런 과정에 의하여 앞으로 요구될 수 있는 고성능 다기능을 위한 효용성을 높이고자 한다.
최근의 고성능 카 오디오는 고음질과 다양한 음원입력 신호를 처리하기 위해 전용의 신호처리 칩을 사용하는 추세이다. 본 논문에서는 이러한 카 오디오 전용 DSP인 필립스의 SAF7730을 사용한 고성능 카 오디오 설계시에 유용하게 사용할 수 있는 개발 도구를 제작하였다. 이 개발 도구는 윈도우 운영 체제에서 동작하는 설정 GUI프로그램과 통신 인터페이스 보드로 구성되어 있다. 설정 GUI프로그램은 사용자가 SAF7730에 내장된 신호처리 기능의 설정을 손쉽게 할 수 있도록 구성되어 있으며, 통신 인터페이스 보드는 설정 프로그램과 SAF7730간의 통신 프로토콜 및 데이터 포맷의 변환을 처리하도록 제작하였다. 본 논문에서 개발한 시스템은 실제 상품화된 카 오디오 설계에 적용되어 그 유용성을 입증하였다.
본 논문은 NTSC 카메라로 부터 획득한 컬러 이미지를 흑백 이미지로 변환하여 영상 경계선 검출 후 Hough 변환을 통하여 영상 기울기를 검출하는 시스템을 고성능 DSP를 이용하여 구현하였다. 검출된 영상 기울기는 서보모터를 제어하여 카메라 지지대를 기울여도 카메라를 반대로 기울여 항상 기울어지지 않는 영상이 얻어지는 시스템을 구현 하였다.
본 논문에서는 고성능 내장형 프로세서에서 멀티미디어 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있는 SIMD-DSP/FPU를 설계하였다. 하드웨어 증가를 최소화하기 위해 기존 연산기의 분할 구조를 제시하였고 면적이 작은 연산기를 제안하였다. 연산기의 공유를 통해 FPU의 하드웨어 면적을 크게 줄였다. 제안된 구조는 HDL로 모델링되고 0.35 $\mu\textrm{m}$ 표준 셀 공정으로 합성되어, 약 십만 등가 게이트의 면적을 갖는 것으로 보고되었으며 최악조건에서 코어 주파수인 50MHz 이상으로 동작하는 것이 예상된다.
DSP is used for processing the digital data in such as the multimedia applications. Because the digital data of high rate is demanded more and more, high performance is increasingly required in DSP. In this paper, we discuss important issues for development of high performance DSP, analyze architectures of several commercial DSP chips, and propose a new architecture. Finally, we show that the new architecture has the highest performance.
이 논문은 저전력 마이크로 컨트롤러의 coprocessor로 동작하는 고성능 DSP의 아키텍쳐 구조를 제안한다. 제안된 DSP 아키텍쳐는 DSP 응용 분야의 기본 수식인 곱의 합을 고속으로 수행할 수 있도록 MAC(Multiply and Accumulate) 유닛 두 개를 갖는 dual MAC 아키텍쳐 구조이면서, 곱셈기와 덧셈기를 병렬적으로 배치시킨 특징을 갖는다. 그리고 한번에 최대 3개의 명령어를 동시에 수행할 수 있으면서도 명령어 길이는 31 비트로 고정된 3웨이 수퍼스칼라 구조를 갖는다. 현재 상용되고 있는 세 개의 DSP들과 의 벤치마크 결과, 제안된 DSP 구조가 가장 좋은 성능을 보여주었다. 또한, 특정 알고리듬에 대해서 성능이 같아도 메모리 사용량에 있어 효율적인 구조라는 것을 보여준다.
This paper is a studying of the vector control of AC servo motor using a high performance DSP(TMX320F2812). This DSP has many special peripheral circuits to drive a AC Servo motor as AD converter, QEP and so on. It makes us reduce the time of developing a control system and also can be simple size controller. We use vector control algorithm for instantaneous torque control and SVPWM algorithm by offset voltage methods.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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