DSP

 Un DSP está diseñado teniendo en cuenta las tareas más habituales del procesado digital: sumas, multiplicaciones y retrasos (almacenar en memoria).

Los DSP abandonan la arquitectura clásica de Von Neumann, en la que datos y programas están en la misma zona de memoria, y apuestan por la denominada Arquitectura Harvard. En una arquitectura Harvard existen bloques de memoria físicamente separados para datos y programas. Cada uno de estos bloques de memoria se direcciona mediante buses separados (tanto de direcciones como de datos), e incluso es posible que la memoria de datos tenga distinta anchura de palabra que la memoria de programa (como ocurre en ciertos microcontroladores).

Los elementos básicos que componen un DSP son:

• Conversores en las entradas y salidas
• Memoria de datos, memoria de programa y DMA.
• MACs: multiplicadores y acumuladores.
• ALU: unidad aritmético-lógica.
• Registros.
• PLL: bucles enganchados en fase.
• PWM: módulos de control de ancho de pulso.

Programación

Un DSP se puede programar tanto en ensamblador como en C. Cada familia de DSP tiene su propio lenguaje ensamblador y sus propias herramientas suministradas por el fabricante. Gracias a la colaboración entre fabricantes, existen lenguajes de más alto nivel (y por lo tanto, más sencillos y rápidos de usar) que incorporan la capacidad de programar los DSP, en general pasando por un precompilado automático en C. Son los casos de LabVIEW y Matlab.

Ejemplo de un filtro con script m compatible con LabVIEW MathScript y con Matlab

En el siguiente ejemplo se presenta la programación de un filtro digital en script m. El parámetro "entrada" es un valor que hay que darle al programa. Cabe destacar que los coeficientes del filtro están en los arrays den y num. Nótese que todas las operaciones son sumas (o restas), multiplicaciones y almacenamiento en memoria (variable w).

w=[0 0 0 0 0];
y=zeros(1,length(entrada));
for i=1:length(entrada)
w(5)=entrada(i)-den(2)*w(4)-den(3)*w(3)-den(4)*w(2)-den(5)*w(1);
y(i)= num(1)*w(5)+num(2)*w(4)+num(3)*w(3)+num(4)*w(2);
w(1)=w(2);
w(2)=w(3);
w(3)=w(4);
w(4)=w(5);
end;

Aplicaciones

Las aplicaciones más habituales en las que se emplean DSP son el procesado de audio y vídeo; y cualquier otra aplicación que requiera el procesado en tiempo real. Con estas aplicaciones se puede eliminar el eco en las líneas de comunicaciones, lograr hacer más claras imágenes de órganos internos en los equipos de diagnóstico médico, cifrar conversaciones en teléfonos celulares para mantener privacidad, analizar datos sísmicos para encontrar nuevas reservas de petróleo, hace posible las comunicaciones wireless LAN, el reconocimiento de voz, los reproductores digitales de audio, los módems inalámbricos, las cámaras digitales, y una larga lista de elementos que pueden ser relacionados con el proceso de señales.

Funcionamiento

Se ha dicho que puede trabajar con señales analógicas, pero el DSP es un sistema digital, por lo tanto necesitará un conversor analógico/digital a su entrada y digital/analógico en la salida. Como todo sistema basado en procesador programable necesita una memoria donde almacenar los datos con los que trabajará y el programa que ejecuta.

Si se tiene en cuenta que un DSP puede trabajar con varios datos en paralelo y un diseño e instrucciones específicas para el procesado digital, se puede dar una idea de su enorme potencia para este tipo de aplicaciones. Estas características constituyen la principal diferencia de un DSP y otros tipos de procesadores.

Para adentrar en su funcionamiento se pondrá el ejemplo de un filtro: el DSP recibirá valores digitales o samples procedentes de la señal de entrada, calcula qué salida se obtendrá para esos valores con el filtro que se le ha programado y saca esa salida. Un posible sistema basado en un DSP puede ser el siguiente:

Ejemplo de un filtrado antialiasing.

La señal entrante entra directamente en un filtro antialiasing para evitar frecuencias superiores a la muestreada del conversor analógico-digital. Después se lleva a cabo el procesado digital en el módulo DSP, para después volverse a convertir en analógico y dar paso a la salida.

https://es.wikipedia.org/wiki/Procesador_de_se%C3%B1ales_digitales