Ficha técnica Advanced Digital Architectures · Titulo: Advanced Digital Architectures Código...

Titulo: Advanced Digital Architectures Código

ADA-ficha

Redactado por: Revisado por of 19

Eduardo Juarez/Mariano Ruiz

SEC 2013-2014 Rev: 2.3

Ficha técnica

Advanced Digital Architectures

Guía Docente. Advanced Digital Architectures 2 de 19

ÍNDICE

1. Datos descriptivos ............................................................................................................. 4

1.1 Datos básicos de la asignatura. ......................................................................................... 4

1.2 Profesorado: ....................................................................................................................... 4

1.3 Impartición ......................................................................................................................... 4

1.4 Objetivos generales de la asignatura. ............................................................................... 4

2. Interdisciplinariedad. Relación con otras asignaturas y requisitos. .............................. 4

3. Resultados de aprendizaje ................................................................................................ 5

4. Competencias ................................................................................................................... 5

5. Indicadores de logro ......................................................................................................... 6

6. Contenidos y actividades. ................................................................................................. 6

6.1 Estructura de la organización semanal de clases presenciales. ..................................... 6

6.2 TEMA 1. Introducción a los sistemas empotrados. Tecnologías utilizadas en diseño

de estos sistemas. Arquitecturas de procesadores de propósito general (GPP) empotrados

(1,46 ECTS: 15 horas presenciales). .............................................................................................. 7 6.2.1. Objetivos del bloque. ..................................................................................................................... 7 6.2.2. Actividades presenciales (6 horas) ................................................................................................. 8

6.2.2.1. Clases magistrales (5 horas) ................................................................................................. 8 6.2.2.2. Estudio de casos (1 hora)...................................................................................................... 8 6.2.2.3. Parte práctica (9 horas) ......................................................................................................... 8

6.2.3. Actividades no presenciales (24 horas) .......................................................................................... 9 6.2.4. Indicadores de evaluación .............................................................................................................. 9

6.3 TEMA2. Procesadores digitales de altas prestaciones. (1,05 ECTS: 9 horas

presenciales)................................................................................................................................... 11 6.3.1. Objetivo del bloque. ..................................................................................................................... 11 6.3.2. Actividades presenciales (9 horas) ............................................................................................... 11

6.3.2.1. Clases magistrales (3 horas) ............................................................................................... 11 6.3.2.2. Parte práctica (Introducción a CCS con el DSK6713 (6 horas)) ........................................ 12

6.3.3. Actividades no presenciales (19 horas). ....................................................................................... 12 6.3.4. Indicadores de evaluación ............................................................................................................ 12

6.4 Tema 3: Periféricos y acceso a memoria externa en la familia C6000. Diseño de

Aplicaciones (1,39 ECTS: 12 horas presenciales). ..................................................................... 14 6.4.1. Objetivo del bloque. ..................................................................................................................... 14 6.4.2. Actividades presenciales (12 horas) ............................................................................................. 15

6.4.2.1. Clases magistrales (3 horas) ............................................................................................... 15 6.4.2.2. Estudio de casos (3 horas). ................................................................................................. 15 6.4.2.3. Parte práctica (Adquisición y generación de señales con el DSK6713 (3 horas)) .............. 15 6.4.2.4. Evaluación (3 horas) ........................................................................................................... 15

6.4.3. Actividades no presenciales (25 horas). ....................................................................................... 16 6.4.4. Indicadores de evaluación. ........................................................................................................... 16

6.5 Tema 4: Diseños de aplicaciones basadas en GPP empotrado (0,97 ECTS: 6 horas

presenciales)................................................................................................................................... 17 6.5.1. Objetivos del bloque .................................................................................................................... 17 6.5.2. Actividades presenciales (6 horas) ............................................................................................... 18

6.5.2.1. Clases magistrales (2 horas) ............................................................................................... 18 6.5.2.2. Parte práctica (4 horas) ....................................................................................................... 18

6.5.3. Actividades no presenciales (20 horas) ........................................................................................ 18 6.5.4. Indicadores de evaluación ............................................................................................................ 18


7. Evaluación ...................................................................................................................... 19

7.1 Componentes de la evaluación ........................................................................................ 19

7.2 Condiciones necesarias para superar la asignatura ..................................................... 19

8. Modalidades organizativas. ........................................................................................... 19

9. Recursos didácticos. ....................................................................................................... 19


1. Datos descriptivos

1.1 Datos básicos de la asignatura.

Nombre: Advanced Digital Architectures

Curso: Primer curso, primer semestre

Título: Máster Universitario en Ingeniería de Sistemas y Servicios para la Sociedad de

la Información

Actividad lectiva: 5 créditos ECTS

Departamento: Sistemas Electrónicos y de Control y Electrónica Física.

Idioma: Inglés.

Horas/crédito: 26 horas/1 ECTS

1.2 Profesorado:

Eduardo Juarez

Mariano Ruiz (coordinador)

1.3 Impartición

Local: 8126

Horario: Lunes de 18:30 a 21:30 en grupo único.

1.4 Objetivos generales de la asignatura.

1. Conocer las tecnologías utilizadas en la implementación de sistemas empotrados.

2. Conocer la arquitectura de un DSP de altas prestaciones.

3. Conocer la arquitectura de un procesador de altas prestaciones para sistemas

empotrados.

4. Conocer y utilizar una herramienta de desarrollo de aplicaciones para sistemas que

incluyan procesadores digitales de señal de altas prestaciones.

5. Conocer y utilizar herramientas de integración de sistemas operativos y desarrollo de

aplicaciones para sistemas empotrados que incluyan procesadores avanzados.

6. Capacitar para implementar un sistema electrónico dotado de un DSP.

7. Capacitar para implementar un sistema electrónico dotado de un procesador avanzado

y un sistema operativo.

2. Interdisciplinariedad. Relación con otras asignaturas y

requisitos.

a) Relación con otras asignaturas.

Esta asignatura proporciona competencias que son necesarias en la asignatura del segundo

semestre Sistemas Empotrados perteneciente a la materia Electrónica. La asignatura Sistemas

Empotrados se centra en la tecnología FPGA para el diseño de sistemas empotrados, mientras

que Advanced Digital Architectures considera las tecnologías DSP y procesador avanzado en el

diseño de este tipo de sistemas.


b) Requisitos.

Para poder cursar la asignatura con el aprovechamiento adecuado es necesario tener

conocimientos de:

• Microprocesadores. Arquitectura básica de un µP y de la arquitectura Von Newman.

• Programación: Conceptos básicos de programación y experiencia en programación en

lenguaje C.

• Sistemas operativos: Conceptos básicos gestión de procesos y sistemas de archivos.

3. Resultados de aprendizaje Los resultados de aprendizaje descritos en la memoria para la solicitud de verificación de

Título Oficial del Máster son los siguientes:

R1. Analizar los sistemas empotrados, las tecnologías que utilizan y los aspectos teóricos

implicados en el diseño sistemático de este tipo de sistemas.

R2. Aplicar los procesadores digitales de señal en el diseño de sistemas digitales avanzados.

R3. Emplear herramientas de desarrollo para los DSP.

R4. Programar el puerto serie de un DSP.

R5. Programar el Timer de un DSP.

R6. Programar el controlador DMA de un DSP.

R7. Analizar y evaluar los sistemas operativos que pueden integrarse en un sistema empotrado.

R8. Integrar un sistema operativo en un procesador empotrado.

4. Competencias Según la memoria para la solicitud de verificación de Título Oficial del Máster Universitario

en Ingeniería de Sistemas y Servicios para la Sociedad de la Información por la Universidad

Politécnica de Madrid, el conjunto de competencias del título se clasifica en los siguientes

grupos:

Competencias generales del perfil de egresado (CGEN.1-10)

Competencias específicas comunes del itinerario profesional (CEP.1-10)

Competencias específicas de la intensificación en sistemas del itinerario profesional

(CESI.1-5)

Competencias específicas de la intensificación en servicios del itinerario profesional

(CESE.1-5)

Competencias específicas del itinerario investigador (CEI.1-8)

De entre este conjunto de competencias, la asignatura Advanced Digital Architectures

desarrolla las indicadas en la Tabla 1:

Competencia Descripción

CGEN.2

Poseer habilidades para el aprendizaje que les permitan continuar

estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida

autodirigido o autónomo, haciendo uso de las Tecnologías de la

Información y las Comunicaciones.

CGEN.6 Capacidad para proyectar, calcular y diseñar sistemas y servicios

para la Sociedad de la Información.


CGEN.9

Capacidad para la aplicación de los conocimientos adquiridos y

resolver problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de

contextos más amplios y multidisciplinares, relacionados con su

área de conocimiento, siendo capaces de integrar conocimientos.

CGEN.10

Capacidad de investigación, desarrollo e innovación en todos los

ámbitos relacionados con la ingeniería para la Sociedad de la

Información y campos multidisciplinares afines, con proyección a

cursar estudios de doctorado.

CESI.3 Capacidad de analizar y desarrollar sistemas empotrados

integrando sistemas operativos.

Tabla 1. Competencias del Máster desarrolladas en la asignatura Advanced Digital Architectures

Competencia R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8

CGEN.2 x x

CGEN.6 x

CGEN.9 x

CGEN.10 x

CESI.3 x x x x x x x x

Tabla 2. Competencias vs resultados de aprendizaje en la asignatura Advanced Digital Architectures

5. Indicadores de logro Los indicadores de logro están detallados en el apartado de contenidos y actividades.

6. Contenidos y actividades.

6.1 Estructura de la organización semanal de clases presenciales.

La asignatura está planificada para impartirse de manera prácticamente uniforme en 14 semanas

con una dedicación de 42 horas presenciales y 88 no presenciales. Las horas presenciales

incluyen la prueba intermedia de evaluación. Habrá, además, una prueba de evaluación

presencial durante la semana 15 con una duración de 3 horas.

La modalidad de impartición propuesta es de 3 horas semanales, formada por bloques

homogéneos de 3 horas. Se ha preferido esta configuración a la de bloques de 1+2 horas para

tener bloques de laboratorio de mayor duración.


6.2 TEMA 1. Introducción a los sistemas empotrados. Tecnologías

utilizadas en diseño de estos sistemas. Arquitecturas de procesadores de

propósito general (GPP) empotrados (1,46 ECTS: 15 horas presenciales).

6.2.1. Objetivos del bloque.

• Definir qué es un sistema empotrado

• Presentar las herramientas y métodos de trabajo que ayudan a su diseño sistemático

• Presentar las tecnologías que utilizan

• Emplear herramientas de desarrollo para sistemas empotrados con un procesador

avanzado de propósito general (GPP)

• Introducir la arquitectura de la familia ARM de procesadores

• Describir los criterios de selección de un sistema operativo para un sistema empotrado

• Integrar un sistema operativo en la tarjeta BeagleBoard

Los objetivos detallados se muestran en la Tabla 3:

Objetivo

Des

Objetivo

Descripción

OT1_1 Conocer los requisitos generales de las aplicaciones y

servicios a los que dan solución los sistemas

empotrados

OT1_2 Conocer los elementos esenciales de las tecnologías

DSP, FPGA y GPP.

OT1_3 Conocer los requisitos particulares de las aplicaciones

y servicios a los que dan solución los sistemas

empotrados que utilizan una única tecnología (DSP,

FPGA, GPP) o una mezcla de ellas (DSP+FPGA,

DSP+GPP, FPGA+GPP, DSP+FPGA+GPP).

OT1_4 Conocer una implementación práctica de un sistema

empotrado basado en DSP+GPP ejemplificada en la

tarjeta de desarrollo BeagleBoard

OT1_5 Conocer la arquitectura básica de los procesadores de

la familia OMAP35x de Texas Instruments

OT1_6 Conocer los elementos fundamentales del entorno

Eclipse de compilación cruzada

OT1_7 Conocer el mecanismo de depuración con gdbserver.

OT1_8 Conocer el cargador primario X-loader y secundario U-

boot del núcleo del sistema operativo

OT1_9 Conocer la estructura básica del sistema de ficheros del

sistema operativo

OT1_10 Conocer y comprender el ciclo de diseño de un sistema

empotrado basado en GPP + DSP

OT4_1 Conocer y comprender el diagrama de bloques de la

arquitectura de la familia de procesadores ARM,

especialmente, la arquitectura del procesador ARM-

Cortex A8

OT4_2 Conocer y comprender los criterios de selección del


Objetivo

Descripción

tipo de núcleo de sistema operativo en función de la

arquitectura del sistema empotrado en el que se integra

OT4_3 Conocer, comprender y utilizar las herramientas de

configuración del núcleo

OT4_4 Conocer y comprender las distintas fases del proceso

de arranque del núcleo del sistema operativo Tabla 3. Objetivos detallados del Tema 1

6.2.2. Actividades presenciales (6 horas)

6.2.2.1. Clases magistrales (5 horas)

1.- Introducción a la asignatura (0,5 hora)

• Presentación del temario, recursos y normativa de la asignatura.

2.- Introducción a los sistemas empotrados (1,5 horas)

• ¿Qué es un sistema empotrado?

- Presentación de las tecnologías: DSP, GPP, FPGA.

- Definición de sistema empotrado utilizando un ejemplo de sistema real con

cada una de las tecnologías (DSP, GPP, FPGA)

3.- Introducción a la familia ARM de procesadores

- Diferencias con la arquitectura de un DSP

4.- Sistemas operativos empotrados

- Criterios de selección de un sistema operativo según las características del

sistema empotrado

6.2.2.2. Estudio de casos (1 hora).

3. Descripción de la plataforma BeagleBoard y de las herramientas de trabajo (1 hora)

• Descripción de la BeagleBoard y presentación del OMAP

• Presentación de las herramientas de trabajo

- Entorno de compilación cruzada con Eclipse

- Entorno de depuración con gdbserver

- Cargadores del núcleo del sistema operativo

- Sistema de ficheros básico

6.2.2.3. Parte práctica (9 horas)

• Práctica: tutorial guiado del ciclo de diseño con la BeagleBoard

- Arranque del núcleo del sistema operativo

- Montar el sistema de ficheros root

- Compilación cruzada de una aplicación con Eclipse

- Depuración de la aplicación con gdbserver

- Práctica guiada para integrar el sistema operativo en la BeagleBoard

- Parámetros de configuración del núcleo y arranque del sistema (6 horas)


6.2.3. Actividades no presenciales (24 horas)

• Lectura y estudio de los libros Building Embedded Linux Systems, K. Yaghmour et al. Ed.

O’Reilly y Embedded Linux Primer: A Practical Real-World Approach, C. Hallinan y del

documento BeagleBoard Rev B5 System Reference Manual (12 horas)

• Ejercicio de modificación del tutorial guiado (3 horas)

• Ejercicio de modificación de la configuración del núcleo del sistema operativo (9 horas)

6.2.4. Indicadores de evaluación

Los indicadores de evaluación de este tema se presentan en la , resaltándose aquellos que se han

considerado de obligada adquisición.

Nº Descripción Indicador Evaluación

OT1_1 Conocer los requisitos generales de

las aplicaciones y servicios a los que

dan solución los sistemas empotrados

El alumno enumera y distingue

las características comunes de

las aplicaciones y servicios

actuales en las que se utiliza un

sistema empotrado

Preguntas explícitas en un

examen escrito o tipo test

OT1_2 Conocer los elementos esenciales de

las tecnologías DSP, FPGA y GPP.

El alumno es capaz de

identificar los elementos que

distinguen las tecnologías DSP,

FPGA y GPP



OT1_3 Conocer los requisitos particulares de

las aplicaciones y servicios a los que

dan solución los sistemas empotrados

que utilizan una única tecnología

(DSP, FPGA, GPP) o una mezcla de

ellas (DSP+FPGA, DSP+GPP,

FPGA+GPP, DSP+FPGA+GPP).


las características particulares

de las aplicaciones y servicios

actuales en las que se utiliza un

sistema empotrado construido

con la tecnología DSP, FPGA,

GPP o con cualquier

combinación de ellas



OT1_4 Conocer una implementación práctica

de un sistema empotrado basado en

DSP+GPP ejemplificada en la tarjeta

de desarrollo BeagleBoard

El alumno identifica los

distintos elementos que existen

en la tarjeta BeagleBoard y la

interconexión que existe entre

ellos. Especialmente identifica

los conectores MMC/SD,

RS232, JTAG, el puerto USB

2.0 OTG, la memoria PoP y el

gestor de alimentación

TWL4030.

Preguntas explícitas sobre

los esquemas de la

BeagleBoard donde

identifique elementos

hardware e

interconexiones.

OT1_5 Conocer la arquitectura básica de los

procesadores de la familia OMAP35x

de Texas Instruments


las funcionalidades de todos los

elementos que aparecen en el

diagrama de bloques de un

procesador de la familia

OMAP35x


examen escrito o tipo test.

OT1_6 Conocer los elementos fundamentales

del entorno Eclipse de compilación

cruzada

El alumno identifica la utilidad

del entorno Eclipse como

herramienta para crear y

depurar aplicaciones.

Evaluación del grado de

desarrollo de la práctica en

la que se exigirán

modificaciones para

comprobar la destreza del

alumno con las

herramientas

OT1_7 Conocer el mecanismo de depuración

con gdbserver.

El alumno es capaz depurar

aplicaciones sencillas con

gdbserver y Eclipse.



la que se exigirán



Especialmente, será capaz de

definir puntos de ruptura y

ejecutar paso a paso una

aplicación sencilla.

modificaciones para


alumno con las

herramientas

OT1_8 Conocer el cargador primario X-

loader y secundario U-boot del

núcleo del sistema operativo

El alumno identifica y conoce la

utilidad de la jerarquía de

cargadores.



el que se le exigirán al

alumno modificaciones

para determinar su

conocimiento del uso de

los cargadores

OT1_9 Conocer la estructura básica del

sistema de ficheros del sistema

operativo


la funcionalidad de los

directorios de alto-nivel del

sistema básico de ficheros.

Enumera y distingue los

ficheros fundamentales de

arranque del sistema operativo



OT1_10 Conocer y comprender el ciclo de

diseño de un sistema empotrado

basado en GPP + DSP

El alumno identifica y conoce

los pasos implicados en el

diseño de un sistema empotrado

que combina diferentes

tecnologías.



OT4_1 Conocer y comprender el diagrama

de bloques de la arquitectura de la

familia de procesadores ARM,

especialmente, la arquitectura del

procesador ARM-Cortex A8





procesador ARM-Cortex A8



OT4_2 Conocer y comprender los criterios

de selección del tipo de núcleo de

sistema operativo en función de la

arquitectura del sistema empotrado en

el que se integra


los criterios de selección y los

utiliza para tomar decisiones

Escoger razonadamente, de

entre una lista

proporcionada, el sistema

operativo a integrar en un

sistema empotrado,

conocidas las

características del primero

y la arquitectura del

segundo.

OT4_3 Conocer, comprender y utilizar las

herramientas de configuración del

núcleo


configurar aspectos sencillos

del núcleo del sistema operativo



la que se exigirán

modificaciones para


alumno con las

herramientas

OT4_4 Conocer y comprender las distintas

fases del proceso de arranque del

núcleo del sistema operativo

El alumno identifica y distingue

los elementos implicados en el

arranque del núcleo del sistema

operativo. En particular, es

capaz de:

- Utilizar el cargador X-Loader

- Utilizar el cargador U-Boot y

configurar su funcionamiento

con variables de entorno

- Utilizar los ficheros de

inicialización del núcleo

- Utilizar y configurar los

ficheros de inicialización del

interfaz de red



la que se exigirán

modificaciones para


alumno con las distintas

fases de arranque del

núcleo del sistema

operativo.

Tabla 4. Indicadores de evaluación del Tema 1


6.3 TEMA2. Procesadores digitales de altas prestaciones. (1,05 ECTS: 9

horas presenciales).

6.3.1. Objetivo del bloque.

Realizar una introducción a la familia de procesadores de Texas C6000, así como de sus

herramientas y recursos de diseño.


Objetivo Descripción

OT2_1 Comprender la necesidad y utilidad de los

procesadores digitales de señal y sus diferencias

esenciales con un procesador convencional

OT2_2 Conocer algunos ejemplos sencillos de aplicaciones y

servicios que se basan en el uso de DSPs.

OT2_3 Conocer el conjunto de herramientas que se incluyen

en una tecnología específica de aplicación de los DSPs.

OT2_4 Conocer y comprender la arquitectura básica de los

DPSs de la familia C6000 de Texas Instruments

OT2_5 Comprender el modelo de memoria de los DSPS de la

familia C6000 particularizados para el C6713.

OT2_6 Comprender la implementación del paralelismo en las

arquitecturas VLIW.

OT2_7 Conocer el mecanismo de funcionamiento de las

interrupciones en un DSP de la familia C6000.

OT2_8 Conocer los mecanismos básicos de inicialización de

un DSP de la familia C6000.

OT2_9 Conocer una implementación práctica de un sistema

basado en DSP ejemplificada en un development

starter kit como el DSK6713.

OT2_10 Conocer y comprender los elementos fundamentales

integrados en el entorno de desarrollo Code Composer

Studio (CCS).

OT2_11 Construir aplicaciones básicas utilizando el entorno

CCS para el DSK6713.

OT2_12 Comprender las funcionalidades esenciales del sistema

operativo DSPBIOS Tabla 5. Objetivos detallados del Tema 2



1.- Introducción a los DSPs de Texas Instruments

• Presentación de las familias de DSP de Texas.


• Breve descripción de las familias C2000, C5000 y C6000 indicando su

enfoque y ámbito de utilización.

• Descripción y presentación de eXpressDSP.

2.- Introducción a la familia de DSP C6000

• Descripción de la arquitectura C6000

• Niveles de memoria

• Paralelismo de la arquitectura C6000

• Interrupciones en C6000

• Arranque del sistema (/boot)

3.- Presentación del DSK6713 y del entorno de programación.

• Descripción de la plataforma hardware a utilizar DSK6713

• Presentación del CodeComposer y ciclo de diseño

6.3.2.2. Parte práctica (Introducción a CCS con el DSK6713 (6 horas))

• Tutorial guiado de iniciación con un ejemplo sencillo explicando el ciclo de

diseño de una aplicación con CCS

• Introducción a DSPBIOS y sus recursos mediante la utilización de algunos

ejemplos sencillos, pueden ser los mismo de la sección anterior

• Práctica 1. Realización por parte del alumno de los siguientes ejercicios

Generador de señales.

Ejemplo de DSPBIOS

6.3.3. Actividades no presenciales (19 horas).

Actividades de estudio (11 horas).

Bibliografía en Ingles:

Code Composer Studio™ v3.1 IDE Getting Started Guide (SPRU509)

TMS320C6000 CPU and Instruction Set Reference Guide (SPRU189). Capítulo de

Introducción.

“Real-Time Digital Signal Processing: Based on the TMS320C6000”. Nasser

Kehtarnavaz, Publisher: Newnes , July 2004, ISBN: 0750678305, Pages: 320

Chapters 1, 3 and 4.

Asistencia al laboratorio en los huecos de libre acceso para utilizar el entorno del

DSK6713 (8 horas).


Los indicadores de evaluación de este tema se presentan en la Tabla 6, resaltándose aquellos

que se han considerado de obligada adquisición.


OT2_1 Comprender la necesidad y utilidad

de los procesadores digitales de señal

y sus diferencias esenciales con un

procesador convencional


identificar en un diagrama de

bloques lo elementos que

distinguen a un DSP de un CPU

convencional

Preguntas explicitas en un


acerca de la utilidad de las

unidades de ejecución, de

las instrucciones

específicas, etc

OT2_2 Conocer algunos ejemplos sencillos El alumno enumera algunas de Preguntas explicitas en un



de aplicaciones y servicios que se

basan en el uso de DSPs.

las aplicaciones actuales en las

que se utiliza un DSP


OT2_3 Conocer el conjunto de herramientas

que se incluyen en una tecnología

específica de aplicación de los DSPs.


las funcionalidades de las

herramientas que se incluyen en

la tecnología expressDSP



OT2_4 Conocer y comprender la arquitectura

básica de los DPSs de la familia

C6000 de Texas Instruments




diagrama de bloques de un DSP

de la familia C6000



OT2_5 Comprender el modelo de memoria

de los DSPS de la familia C6000

particularizados para el C6713.


distintos niveles de memoria

que aparecen distinguiendo sus

funcionalidades y limitaciones



OT2_6 Comprender la implementación del

paralelismo en las arquitecturas

VLIW.

El alumno identifica el ciclo de

ejecución de instrucciones en la

arquitectura VLIW



OT2_7 Conocer el mecanismo de

funcionamiento de las interrupciones

en un DSP de la familia C6000.

El alumno identifica las fuentes

de interrupción y el mecanismo

de gestión de las mismas en el

DSP



OT2_8 Conocer los mecanismos básicos de

inicialización de un DSP de la familia

C6000.


recursos hardware utilizados

para realizar el proceso de

inicialización.



OT2_9 Conocer una implementación práctica

de un sistema basado en DSP

ejemplificada en un development

starter kit como el DSK6713.


distintos elementos hardware

que existente en el DSK6713 y

la interconexión existente entre

ellos. Especialmente identifica:

la memoria DRAM, el

convertidor (CODEC), los

switch/LEDS y los conectores.

Preguntas explicitas sobre

los esquemas del DSK6713

donde identifique

elementos hardare e

interconexiones.

OT2_10 Conocer y comprender los elementos

fundamentales integrados en el

entorno de desarrollo code composer

studio (CCS).

El alumno identifica la utilidad

del entorno CCS como

herramienta para crear y

depurar aplicaciones. Identifica

la utilidad y conoce los

recursos de DSPBIOS como

sistema operativo que permite

desarrollar aplicaciones

software. Especialmente conoce

el mecanismo de scheduling de

DSPBIOS para manejar objetos

HWI, SWI, TSK, PRD e IDL.

El alumno conoce además la

utilizada cd XDAIS y otras

herramientas de expressDSP.


desarrollo de las prácticas

y diseños propuestos en los

que se exigirán

modificaciones para


alumno con las

herramientas.

OT2_11 Construir aplicaciones básicas

utilizando el entorno CCS para el

DSK6713.

El alumno es capaz de construir

y depurar aplicaciones básicas

con CCS y DSPBIOS:

-Que utilicen tareas periódicas

PRD y de tipo CLK.

-Que utilicen tareas TSK.

-Que utilicen tareas HWI y

SWI.

-Que utilicen las utilidades de

depuración basadas en LOG.


desarrollo de las prácticas

y diseños propuestos en los

que se exigirán

modificaciones para


alumno con las

herramientas.



OT2_12 Comprender las funcionalidades

esenciales del sistema operativo

DSPBIOS


modificar el funcionamiento de

los ejercicios/prácticas

propuestas o realizadas por él

para cambiar las

especificaciones de

funcionamiento

Evaluación de las

modificaciones en

exámenes orales en el

laboratorio. Lectura de

memorias.


6.4 Tema 3: Periféricos y acceso a memoria externa en la familia C6000.

Diseño de Aplicaciones (1,39 ECTS: 12 horas presenciales).

6.4.1. Objetivo del bloque.

Describir y utilizar los periféricos de puertos serie McBSP, los timers, el controlador EDMA y

el acceso a memoria externa con el EMIF.



OT3_1 Conocer y comprender la utilidad de cada uno de los

periféricos que tiene la familia C6000.

OT3_2 Conocer, comprender y utilizar la librería de

programación Chip Support Libray.

OT3_3 Conocer, comprender y utilizar la librería de

programación Board Support Libray.

OT3_4 Conocer y comprender el mecanismo básico de

funcionamiento del puerto McBSP del DSP (se excluye

el modo multicanal)

OT3_5 Conocer, comprender y utilizar los registros de

configuración del McBSP y su mecanismo de generar

interrupciones.

OT3_6 Configurar DSPBIOS para manejar interrupciones

hardware (HWI) del McBSP

OT3_7 Conocer la programación del McBSP utilizando el

CSL

OT3_8 Conocer y analizar la interconexión de un CODEC de

audio a un DSP utilizando el McBSP.

OT3_9 Conocer las prestaciones básicas y el mecanismo de

configuración de un CODEC de Audio para

aplicaciones de procesado digital de la señal.

OT3_10 Conocer y comprender la interacción del DMA con los

bloques de memoria.

OT3_11 Conocer y comprender el mecanismo básico de

funcionamiento del controlador de DMA del DSP y la

mejora en rendimiento que supone para un sistema.

OT3_12 Conocer, comprender y utilizar los registros de

configuración del EDMA.

OT3_13 Configurar DSPBIOS para manejar interrupciones

hardware (HWI) del EDMA



OT3_14 Conocer los tipos de movimientos de datos soportados

por un controlador de EDMA. Tabla 7. Objetivos detallados del Tema 3



1.- Introducción y Timers

• Revisión de la arquitectura del DSP. Breve descripción de los periféricos del DSP.

• Descripción y utilidad del TIMER.

• Utilización de los TIMERs con Chip Support Library.

2.- El puerto serie McBSP

• Diagrama de bloques del McBSP y trama típica de intercambio de datos.

• Tramas en Funcionamiento multicanal.

• Manejo del McBSP con CSL. Ejemplo.

• Interrupciones del McBSP. Gestión y manejo en CSL. Configuración en CCS.

• Descripción y manejo del AIC23 .

• Ejemplo. Descripción de la práctica a realizar en el laboratorio. Lectura por

interrupción de la señal de entrada del AIC23.

3.- EDMA.

• Diagrama de bloques del EDMA y descripción del funcionamiento básico.

• Tipos de transferencias soportadas por el EDMA. Gestión de eventos e interrupciones.

• Ejemplo de programación del EDMA con CSL. Transferencia simple y transferencias

con doble buffer (método del PING-PONG).

6.4.2.2. Estudio de casos (3 horas).

• Descripción de un ejemplo: Manejo de la adquisición del AIC23 con un buffer simple

gestionado por EDMA.

6.4.2.3. Parte práctica (Adquisición y generación de señales con el DSK6713

(3 horas))

• Practica de generación de señales utilizando el DSK6713 con MCBSP, interrupciones

y AIC23.

• Práctica de adquisición de señales con int, MCBSP AIC23.

• Modificación para incluir el EDMA con PING- PONG.

6.4.2.4. Evaluación (3 horas)

Actividad de evaluación que se realizará en el horario de clase donde se medirá la

destreza del alumno en la utilización de los recursos de la placa de evaluación DSK6713

(periféricos internos y externos al DSP) con una prueba de hora y media de duración.

Adicionalmente, existirá un examen con preguntas cortas, también de hora y media de

duración, donde el alumno deberá explicar y conocer los aspectos esenciales de los

periféricos de los DSPs de la arquitectura C6000.


6.4.3. Actividades no presenciales (25 horas).

Actividades de estudio y preparación de controles (13 horas)

Asistencia al laboratorio para utilizar los recursos (12 horas)

Bibliografía.

TMS320C6000 DSP Peripherals Overview Reference Guide Capitulos McBSP y

EDMA.

6.4.4. Indicadores de evaluación.

Los indicadores de evaluación de este tema se presentan en la Tabla 8, resaltándose aquellos

que se han considerado de obligada adquisición.

Objetivo Descripción Indicador Evaluación

OT3_1 Conocer y comprender la utilidad de

cada uno de los periféricos que tiene

la familia C6000.


identificar en el diagrama de

bloques de un C6000 los

distintos periféricos que se

incluyen

Preguntas explicitas en

un examen escrito o tipo

test acerca de la utilidad

y prestaciones esenciales

de cada uno de los

periféricos

OT3_2 Conocer, comprender y utilizar la

librería de programación Chip

Support Libray.

El alumno es capaz de conocer

como se añade al entorno CCS

la librería CSL, accede a su

ayuda e identifica las

funciones en C para gestionar

un periférico determinado.

El ejercicio de

laboratorio o diseño

incorpora necesariamente

el uso de CSL para

manejar el timer del DSP

con CSL

OT3_3 Conocer, comprender y utilizar la

librería de programación Board

Support Libray.

El alumno es capaz de conocer

como se añade al entorno CCS

la librería BSL, accede a su

ayuda e identifica las

funciones en C para gestionar

un recurso determinado.

El ejercicio de

laboratorio o diseño

incorpora necesariamente

el uso de BSL para

manejar el los switches ,

los LEDS, y el CODEC

de la tarjeta DSK6713.

OT3_4 Conocer y comprender el mecanismo

básico de funcionamiento del puerto

McBSP del DSP (se excluye el modo

multical)


elementos esenciales del

McBSP. Registros de

configuración, pines del

periféricos, modos esenciales

de funcionamiento para uso

con una o dos fases sin

multicanal.

Pregunta explicita donde

se analice la

inicialización del puerto

McBSP en el DSk6713

para utilizar el CODEC.

OT3_5 Conocer, comprender y utilizar los

registros de configuración del

McBSP y su mecanismo de generar

interrupciones.

El alumno interpreta el

significado de los registros de

configuración del McBSP y

como se genera las

interrupciones


se configure el McBSP

para realizar una

transferencia

determinada.

OT3_6 Configurar DSPBIOS para manejar

interrupciones hardware (HWI) del

McBSP

El alumno es capaz de asignar

un HWI a la interrupción por

TX o RX del McBSP

El ejercicio de

laboratorio requiere

asignar la HWI al

periférico.

OT3_7 Conocer la programación del McBSP

utilizando el CSL

El alumno conoce las

funciones básicas del CSL

para gestionar el McBSP.


se analice la

inicialización del puerto

McBSP en el DSk6713

para utilizar el CODEC


Objetivo Descripción Indicador Evaluación

OT3_8 Conocer y analizar la interconexión

de un CODEC de audio a un DSP

utilizando el McBSP.

El alumno conoce los pines

utilizados del DSP para

conectar un CODEC.


se interconecten un DSP

y un CODEC mediante el

McBSP

OT3_9 Conocer las prestaciones básicas y el

mecanismo de configuración de un

CODEC de Audio para aplicaciones

de procesado digital de la señal.

El alumno conoce la

funcionalidad de los registro

del AIC23 como CODEC para

aplicaciones de audio.

El ejercicio de


modificar el contenido de

los registros internos del

AIC23.

OT3_10 Conocer y comprender la interacción

del DMA con los bloques de

memoria.

El alumno distingue las

funciones que realizar el

controlador de EDMA de la

familia C67xx.


enumere las funciones

que realiza el EDMA del

DSP.

OT3_11 Conocer y comprender el mecanismo

básico de funcionamiento del

controlador de DMA del DSP y la

mejora en rendimiento que supone

para un sistema.

El alumno distingue entre un

evento y una interrupción

hardware y la reducción de

carga que supone mover los

datos de manera directa a

memoria.


se analicen las diferencias

entre adquirir datos por

interrupción o EDMA.

OT3_12 Conocer, comprender y utilizar los

registros de configuración del

EDMA.

El alumno conoce las

funciones básicas del CSL

para gestionar el EDMA.


se analice la

inicialización del EDMA

en el estudio de casos que

se presentará en clase.

OT3_13 Configurar DSPBIOS para manejar

interrupciones hardware (HWI) del

EDMA

El alumno es capaz de asignar

un HWI al EDMA

El ejercicio de


asignar la HWI al

periférico.

OT3_14 Conocer los tipos de movimientos de

datos soportados por un controlador

de EDMA.

El alumno diferencia un

movimiento de 2D y 3D en el

EDMA


se analicen las diferencias

entre ambos modos.


6.5 Tema 4: Diseños de aplicaciones basadas en GPP empotrado (0,97

ECTS: 6 horas presenciales)

6.5.1. Objetivos del bloque

• Introducir la arquitectura del OMAP3530

• Introducir los drivers DSPLink y CMEM

• Emplear simultáneamente los dos núcleos de la tarjeta BeagleBoard


Objetivo

Descripción

OT5_1 Conocer y comprender el diagrama de bloques de la

arquitectura del procesador de doble núcleo

OMAP3530

OT5_2 Conocer, comprender y utilizar, en una aplicación, las

llamadas al submódulo MSGQ de la librería DSPLink

para comunicar el núcleo ARM y el DSP mediante un

mecanismo de colas de mensajes


Objetivo

Descripción

OT5_3 Conocer, comprender, configurar y utilizar el driver

CMEM para reservar zonas de memoria de uso

compartido entre el ARM y del DSP Tabla 9. Objetivos detallados del Tema 5



1.- Descripción de la arquitectura del OMAP

2.- Descripción de los drivers DSPLink y CMEM

6.5.2.2. Parte práctica (4 horas)

• Práctica guiada para usar el GPP y el DSP de la BeagleBoard

- Uso del DSP del OMAP (1 hora)

- Uso del ARM y del DSP (3 horas)

6.5.3. Actividades no presenciales (20 horas)

• Lectura del documento OMAP35x Applications Processor, DSP/BIOS LINK

Programmer’s Guide, DSP/BIOS LINK User’s Guide, de Texas Instruments (8 horas)

• Ejercicio de modificación de la práctica guiada (12 horas)


Los indicadores de evaluación de este tema se presentan en la Tabla 10, resaltándose aquel que

se ha considerado de obligada adquisición.


OT5_1 Conocer y comprender el diagrama

de bloques de la arquitectura del

procesador de doble núcleo

OMAP3530





procesador OMAP3550



OT5_2 Conocer, comprender y utilizar, en

una aplicación, las llamadas al

submódulo MSGQ de la librería

DSPLink para comunicar el núcleo

ARM y el DSP mediante un

mecanismo de colas de mensajes


programas sencillos con las

llamadas a la librería DSPLink

en los que parte del

procesamiento lo realiza el

ARM y parte el DSP



la que se exigirán

modificaciones para


alumno en el uso de las

primitivas de comunicación

de DSPLink.

OT5_3 Conocer, comprender, configurar y

utilizar el driver CMEM para reservar

zonas de memoria de uso compartido

entre el ARM y del DSP


programas sencillos que utilicen

CMEM para comunicar datos

entre el ARM y el DSP

mediante un mecanismo de

memoria compartida



la que se exigirán

modificaciones para


alumno en el uso del driver

CMEM.



7. Evaluación

Se propone aplicar una metodología de evaluación continua.

7.1 Componentes de la evaluación

La evaluación se realizará en base a los siguientes componentes:

Entregables individuales: son prácticas y sus correspondientes informes realizados

dentro de una actividad y entregados al profesor. Habrá 5 a lo largo del curso.

Exámenes individuales de laboratorio: son exámenes realizados en el laboratorio y

orientados a que los estudiantes den cuenta de las habilidades empleados en la

realización de un proyecto. Tendrán carácter individual. Se realizarán dos a lo largo del

curso.

Exámenes escritos: son exámenes individuales orientados a que los estudiantes den

cuenta de los conceptos necesarios para la correcta compresión de un proyecto. Se

realizarán dos a lo largo del curso. Coincidirán con los exámenes individuales de

laboratorio

7.2 Condiciones necesarias para superar la asignatura

Para aprobar la asignatura será necesario que el estudiante cumpla con las siguientes

condiciones:

Superar todos los indicadores de logro indicados como de adquisición obligatoria.

Realización de los dos exámenes individuales de laboratorio y de los dos

exámenes escritos.

Obtención de 5 puntos o más en todos los componentes de la calificación final de

la asignatura.

8. Modalidades organizativas. Para la impartición de todas las actividades de la asignatura existirá un único grupo de clase

donde se desarrollarán las clases magistrales, los estudios de casos, la realización de las

prácticas, la ejecución de los proyectos y las evaluaciones.

9. Recursos didácticos. Aula laboratorio

Kit de desarrollo DSK6713 de Texas Instruments

Kit de desarrollo BeagleBoard.

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