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UNIVERSIAD CATÓLICA DE CUENCA
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
CAPITULO I
“INTRODUCCIÓN A LA TECNOLOGÍA DSPIC Y FUNCIONAMIENTO”
1.1 Introducción a la tecnología DSPIC
Los avances en la Electrónica, particularmente en las técnicas de fabricación
de los circuitos integrados han tenido y sin duda continuarán teniendo, un
gran impacto en la Industria y en la Sociedad.
No se trata de una técnica nueva,
sino que al no ser muy aplicada en
nuestro medio no se le ha dado la importancia respectiva por lo que surge la
necesidad de investigar y comprobar cuan eficiente es.
En la formación de los Ingenieros Eléctricos y Electrónicos se incluye el
estudio de los sistemas de procesamiento de señales, digitales, puesto que
están presentes en nuestro entorno como la voz o las imágenes en formato
electrónico. Para ello el primer paso es estudiar la teoría matemática que
soporta el análisis y el diseño de los sistemas en el tiempo discreto
complementado desde las primeras etapas de muestreo hasta las
aplicaciones de procesado de audio más habituales, pasada por las
transformadas matemáticas.
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A partir de estos conocimientos, vemos la necesidad de investigar acerca de
la Tecnología DsPIC hacer uso de los simuladores sobre ordenadores
personales que permiten diseñar los algoritmos que se aplicarán sobre la voz
o el audio o en otras áreas, a partir de unas especificaciones previas así
como modificar los coeficientes de los filtros resultantes para estudiar dichos
sistemas.
Para todo esto, existen multitud de aplicaciones, libros y tarjetas sobre las que
se puede trabajar pero todas ellas aisladas. Surge, por tanto, la necesidad de
integrar todo este proceso para facilitar el estudio de la teoría hasta la práctica
pasando por las simulaciones en PC.
Además consideramos fundamental que los dsPIC con los que se trabaje sea
sencillo de utilizar e integrar en diseños de PCB’s realizados por los alumnos
por los que han elegidos los dsPICs. De ésta manera no solo aprenden a
trabajar en tiempo real sobre un hardware comprado, sino que pueden
implementar sus algoritmos sobre las tarjetas que ellos mismo diseñen,
monten y prueben lo cual favorece el aprendizaje integral, autónomo y
significativo del alumno.
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1.2. Funcionamiento del DSPIC
1.2.1 Que son los dsPIC
Los dsPIC nacen después de los Procesadores Digitales de Señales DS,
que eran desarrollados durante años por otras empresas.
Microchip, fabricante de los dsPIC, los ha bautizado con el nombre de DSC
(Digital Signal Controller) que puede ser traducido como Controlador Digital
de Señal.
Un DSC es un potente microcontrolador (MCU) de 16 bits al que se le han
añadido las principales capacidades de los DSP. Es decir, los DSC poseen
todos los recursos de los mejores microcontroladores embebidos de 16 bits
conjuntamente con las principales características de los DSP, permitiendo su
aplicación en el extraordinario campo de procesamiento de las señales
analógicas y digitalizadas.
Un DSC ofrece todo lo que se puede esperar de un microcontrolador:
velocidad, potencia, manejo flexible de interrupciones, un amplio campo de
funciones periféricas analógicas y digitales, opciones de reloj, protección
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“brown–out”, perro guardián, seguridad del código, simulación en tiempo
real, etc. Además, su precio es similar al de los microcontroladores.
Uniendo adecuadamente las capacidades de un DSP con un potente
microcontrolador de 16 bits, el DSC reúne las mejores características de los
dos campos y marca el comienzo de una nueva era en el control embebido.
La serie dsPIC30F ocupa una situación muy cercana a los DSP y a los
microcontroladores de 32 bits, es decir; no alcanza pero se acerca bastante
a
los
niveles
de
rendimiento
y
prestaciones
de
los
grandes
microcontroladores y de los DSP siendo su precio mucho más ventajoso.
1.2.2 La razón de ser de los DSP
La mayor parte de las señale procesadas del mundo real son analógicas. La
luz solar, la temperatura, la velocidad del viento, etc. son claros ejemplos de
las magnitudes que se deben manejar cuando se intentan medir, analizar o
predecir fenómenos naturales. Igualmente sucede en los procesos indústrialas
en los que los parámetros habituales son analógicos, como el espesor de la
chapa, la distancia que separa a un robot móvil de un obstáculo o la presión
ejercida por el émbolo de un motor.
Hasta el año 1980 aproximadamente el tratamiento de las señales
comentadas se realizaba con circuitos electrónicas analógicos implementados
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a la base de componentes activos y pasivos en los que se destacaban el
amplificador operacional (A.O)
Figura 1. amplificador operacional.
Se puede definir a un DSP como un computador digital monochip orientado
al procesamiento de la información procedente de
una secuencia de
muestras de una señal analógica, por eso reciben el nombre de
Procesadores Digital de Señal DSP. Están optimizados para resolver una
serie de algoritmos que soportan un campo de aplicaciones concretos, pero
cada vez más extensos.
La reciente proliferación de los modelos de DSP se ha producido por dos
motivos:
1.- Las innumerables ventajas que conlleva el procesamiento digital.
2.- El incremento exponencial tanto en número como en complejidad de las
aplicaciones en el campo de procesamiento digital de señales.
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Figura 2. La moderna tecnología de telefonía móvil maneja muchos
algoritmos que son resultados de los DSP.
1.2.3 Principales Características de los Dspic
Rango de funcionamiento
 Voltaje de alimentación de 2,5 a 5.5V
 Temperatura interna de -40° a 85°C y externa de -40° a 125° C.
CPU de alto rendimiento
 Núcleo RISC con arquitectura Harvard modificada.
 Juego de instrucciones optimizado para el lenguaje C.
 Bus de dato 16 bits.
 Bus de instrucciones de 24 bits.
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 Repertorio de 84 instrucciones. La mayoría de la palabra de tamaño y
ejecutable en un ciclo.
 Banco de 16 registros de propósito general de 16 bits.
 2 acumuladores de 40 bits, con opciones de redondeo y saturación.
 Modos complejos de direccionamiento indirecto: modular o circular.
 Manejo de la pila con software.
 Multiplicador para enteros y fraccionarios de 16 x 16.
 División de 32/16 y 16/16.
 Operación de multiplicación y acumulación en un ciclo.
 Registro de desplazamiento de 40 bits.
Controlador de Interrupciones
 Latencia de 5 ciclos.
 Hasta 45 fuentes de interrupción, 5 externas.
 7 niveles de prioridad.
 4 excepciones especiales.
Entradas y Salidas digitales
 Hasta 54 patitas programables de E/S digitales.
 25mA de consumo por cada patita de E/S.
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Memorias
 Memoria de programa FLASH
 Memoria de datos EEPROM de hasta 4 KB con 1.000.000 de ciclos de
borrado/escritura.
 Memoria de datos SRAM de hasta 8 KM.
Manejo de Sistema
 Flexibles opciones para el reloj de trabajo (externo, cristal, resonador,
RC interno, totalmente integrado PLL, etc.)
 Temporizador programable de “power – up”.
 Temporizador / estabilizador el oscilador “Start-up”.
 Perro guardián con oscilador RC propio.
 Monitor de fallo de reloj.
Control de alimentación
 Conmutación entre fuentes de reloj en tiempo real.
 Manejo de consumo de los periféricos.
 Detector programable de voltaje bajo.
 Reset programable de “browout”.
 Modos de bajo consumo IDLE y SLEEP.
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Temporizadores, módulos de captura, comparación y PWM
 Hasta 5 temporizadores de 16 bits, pudiendo concatenar parejas para
alcanzar 32 bits y pudiendo trabajar en tiempo real con oscilador
externo de 32 KHz.
 Módulo de entrada de 8 canales para la captura por flanco ascendente,
descendente o ambos.
 Módulo de salida de comparación hasta 8 canales, en modo simple o
doble de 16 bits.
 Modo PWM de 16 bits.
Módulos de comunicación
 Hasta 2 módulos SPI 3 líneas.
 Interfaz I/O con CONDEC.
 Hasta 2 módulos UART.
 Módulo de interfaz CODEC que soporta de protocolos I2S y AC97.
 Hasta 2 módulos CAN 2-OB.
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Periféricos para control de motores
 PWM para control de motores de hasta 8 canales con 4 generadores
de “duty-cicle”, modo complementario o independiente y tiempos
muertos de programación.
 Módulo de codificación de cuadratura.
Conversor analógico/digital
 Módulo conversor A/D de 10 bits y 500 Ksps, con 2 o 4 muestras
simultáneas y hasta 16 canales de entrada. Conversión posible en el
modo SLEEP.
 Módulo conversor A/D de 12 bits y 100 Ksps con hasta 16 canales de
entrada y conversión posible en modo anterior.
1.3. Aplicaciones del DSPIC
Se han agrupado en seis campos principales las aplicaciones más abundantes y
apropiadas para los dsPIC, aunque la realidad amplía este número continuamente.
1.3.1 Voz y Sonido
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Suele ser habitual en este campo utilizar un DSP para el procesamiento
algorítmico de las señales y un microcontrolador para su control. Ambos
dispositivos pueden ser sustituidos por un dsPIC30F, reduciendo el volumen y
el coste total, ya que posee el rendimiento suficiente en MIPS para las aplicaciones de voz y sonido, como eliminación de ruidos, reconocimiento de voz y
reproducción de sonido digital. También puede actuar como complemento
de un DSP principal en la realización de funciones adicionales como
monitorizador digital, ecualizador, radio por satélite, etc.
Aplicaciones recomendadas en voz y sonido
En cuanto a la aplicaciones de voz y sonido tenemos:,
• Sistemas de eliminación de ruidos.
• Control de «subwoofer» autoalimentado.
• Reproducción de sonido digital.
• Efectos de instrumentos musicales.
• Micrófono activado por la voz.
• Reconocimiento de voz.
• Puerto para manos libres.
• Auriculares para reducción de ruido.
• Altavoces de teléfonos.
• Redes distribuidas de altavoces.
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Figura 3. Manos libres del Nokia
Características del dsPIC3OF para aplicaciones de voz y sonido:
• Preparado para usar librerías DSP.
• Interfaz CODEC: AC97yI2S.
• Conversor A/D 12 bits, 100 Ksps.
• Herramientas de diseño de filtros digitales.
• Librería de aplicación de reconocimiento de voz.
• Reducción del coste total del sistema.
• Reducción de espacio.
• Librería de eliminación de ruidos.
• Librería de cancelación de ruidos acústicos.
• Análisis de datos dsPICworks™ y software DSP.
Entre las características más adecuadas para las aplicaciones de voz y
sonido destacan en los dsPIC3OF la posibilidad del uso de librerías especiales,
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paquetes para diseño de filtros digitales, librera para reconocimiento de voz,
conversor A/D de 12 bits, 100 Ksps, interfaz CODEC AC97 y I2S. T
1.3.2 Automoción
Microchip es un proveedor cualificado ds-9000 para los mayores fabricantes de
automóviles. La mayoría de sus productos se adaptan a los requisitos de
temperatura exigidos por la industria de automoción. Sus productos gozan de un
largo ciclo de vida.
Aplicaciones recomendadas en la industria del automovilismo
• Dirección hidráulica asistida eléctricamente.
• Caja de cambios y embrague electrónico.
• Control de estabilidad y balanceo.
• Cancelación de ruido.
• Monitor avanzado de la batería. »
Control ador principal de airbag.
• Controlador de ignición.
• Airbag de impacto lateral.
• Sensor de presencia de ocupante.
• Control del combustible.
• Sensor de lluvia.
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• Tensores de cinturones de seguridad.
• Control de potencia.
Características del dsPIC3OF para la automación:
• Capacidad de un DSP.
• Potencia de un MCU.
• Librerías CAN y OSEK.
• Productos de 18 a 80 pines.
• Uno o dos módulos CAN 2.0B.
• Ciclo de vida duradero.
• Memoria FLASH de gran Habilidad con duraciones medias de un millón de
ciclos de borrado/escritura y retención de datos de más de 40 años.
Los dsPIC disponen de librerías CAN y OSEK y tienen un ciclo de vida duradero
como lo exigen las aplicaciones en esta área, en la que es importante la retención
de información de la memoria.
1.3.3 Control de motores
Los dsPIC30F son idóneos para la regulación de la velocidad, la posición y la
dirección de giro de los motores, así como en el control de la anchura de
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impulsos tanto en el campo de control de los motores de corriente continua
como de corriente alterna.
Aplicaciones recomendadas en el control de motores
• Calefacción, ventilación y aire acondicionado.
• Control electrónico de la potencia hidráulica.
• Control de potencia.
• Gobierno de apertura de puertas.
• Tensor de cinturones de seguridad.
• Máquinas de gimnasia.
• Aspiradores.
• Control de estabilidad.
• Herramientas eléctricas.
• Refrigeración.
• Bombas industriales.
• Lavadoras.
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Figura4. Bomba industrial centrífuga horizontal de «drotec».
Características del dsPIC30F para el control de motores:
• Una o dos patitas de error.
• Seis u ocho salidas PWM.
• PWM complementario o independiente.
• PWM alineado al centro o alineado al extremo.
• Variantes de 28, 40, 64 y 80 patitas.
• Conversor A/D de 10 bits y 500 Ksps.
• Funcionamiento con 5 V nativos para ambientes ruidosos.
• Diseño de algoritmos de control de motores.
Entre las características significativas de los dsPIC3OF para este campo de
aplicaciones se i el módulo PWM, los temporizadores programables y el conversor
AD de 10 bits y 500 Ksps.
1.3.4. Control de sensores
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Los DSC de 18 y 28 patitas de esta familia combinan un conversor AD de 12 bits,
con periféricos de comunicación y la capacidad DSP para crear fácilmente
«sensores inteligentes», que pueden ayudar a controladores principales
sobrecargados de tareas.
Aplicaciones recomendadas en el control de sensores
• Detección PIR avanzada de 2 dimensiones.
• Sensores químicos y de gas.
• Detector de rotura de cristales.
• Módulos giroscópicos.
• Detección de fallo del área eléctrica.
• Detección de golpes.
• Sensor de vibraciones.
• Sensor de torsión.
• Sensor de lluvia.
• Sensor de presión.
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Figura 5. Sensores de presión efe «controlcomp».
Características del dsPIC30F para control de sensores:
• Capacidad de un DSP.
• Alta velocidad de captura de entradas.
• Cooversor A/D, 12 bits, 100 Ksps.
• Puertos de comunicación SPI, I2C™ y UART.
• Herramientas de diseño de filtros digitales.
• Memoria FLASH configurable capaz de actualizar algoritmos.
Entre las características más adaptadas al campo del control de sensores la
familia dsPIC30F dedicada al mismo dispone de memoria FLASH configurable
que permite actualizar los algoritmos con el tiempo, memoria EEPROM para datos,
captura de entradas a alta velocidad, conversor AD de 12 bits.
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1.3.5. Regulación y monitorización de sistemas de alimentación
La incorporación en los dsPIC3OF de salidas múltiples con modulación de anchura
de pulsos (PWM) y de un conversor AD rápido les hace muy apropiados para las
funciones de conversión y manejo de alimentación.
Aplicaciones recomendadas para la regulación y monitorización de sistemas de
alimentación:
• Monitorización de la alimentación en servidores.
• Equipamiento para la gestión de alimentación.
• Corrección del factor de potencia.
• Convertidores AC-DC.
• Convertidores DC-DC.
• Vehículos eléctricos.
• Inversores.
• Fuentes de alimentación ininterrumpibles (UPS).
• Control industrial para la carga de baterías.
• Detección de fallos por arco.
• Interrupción de circuitos.
Características del dsPIC3OF para la regulación y monitorización de
sistemas de alimentación:
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• Conversor A/D, 10 bits, 500 Ksps.
• PWM alineado al centro o alineado al extremo.
• Una o dos patitas de error.
• Seis u ocho salidas PWM.
• Modulo PWM independiente o complementario.
• Frecuencia PWM de 58,6 KHz en resolución de 16 bits.
• Variantes de 28, 40, 64 y 80 patitas.
• Conversor A/D de 10 bits y 500 Ksps.
El muestreo AD sincronizado con el ciclo de modulación de anchura de pulsos, el
conversor AD de 10 bits y los módulos PWM son prestaciones idóneas de los modelos
dsPIC30F, para este campo de aplicaciones.
1.3.6. Conexión a Internet
La disponibilidad del módulo Ethernet TCP/IP y librerías de aplicación para MÓDEM
permiten añadir fácilmente a los diseños la conectividad.
Aplicaciones recomendadas para la conexión a Internet
• Diagnóstico remoto para equipos industriales.
• Instrumentación médica remota.
• Contadores eléctricos de gas y agua.
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• Monitorización remota.
• Máquinas expendedoras de venta.
• Sistemas de seguridad.
• Apertura de puertas industriales.
Características del dsPIC30F para la conexión a Internet:
• Interfaz UART.
• Librería software TCP/IP
• Librerías de aplicación para módem.
• Módulo ETHERNET.
• Reducido coste total del sistema.
• Reducido tamaño del sistema.
• Librerías encriptadas.
• Librería de módems embebidos.
• RTOs para multitarea.
1.4
Dispositivos que se requiere para usar el servicio DSPIC
1.4.1 Herramientas para el desarrollo del software
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Microchip ha arropado a los dispositivos dsPIC3OF con un conjunto de herramientas
potentes y muchas de ellas gratuitas, que permiten desarrollar el software que
envuelve las aplicaciones de estos componentes.
Entre las mencionadas herramientas se destacan las siguientes:
• MPLAB IDE: Entorno de desarrollo integrado.
• MPLAB ASM30: Ensamblador.
• MPLAB SIM30: Simulador software.
• MPLAB C30: Compilador de lenguaje C.
• MPLAB VDI: Inicializador por pantalla.
• Herramientas para diseño de algoritmos DSP.
• Librerías.
MPLAB IDE
El MPLAB IDE es una herramienta gratuita que proporciona un entorno sencillo y
potente para el desarrollo del software necesario con dsPIC30F. Está disponible
para Windows XP, 2000, Me, 98SE, NT y sirve para gestionar todas las partes en
las que se descompone un proyecto, proporcionando ventanas intuitivas, un editor
completo, un depurador a nivel del lenguaje fuente ASM, C, etc.
Todas las herramientas para dsPIC30F trabajan fácilmente bajo la sombra de
MPLAB IDE, que incluye todas las características que pueden esperarse de un
entorno de desarrollo de 32 bits.
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El MPLAB IDE no sólo incluye software sino también la posibilidad de usar
herramientas hardware de Microchip. Las características más importantes de
MPLAB IDE son:
• Diseñado para Windows XP, 2000 y Windows NT.
• Ventanas de visualización flexibles.
• Ratón bajo inspección variable.
• Realización y gestión de proyectos.
• Editor de código completo.
• Integración de la versión de control.
MPLAB-ASM30
El MPLAB-ASM30 es un macro ensamblador gratuito que permite trabajar con total
flexibilidad en lenguaje ensamblador. Dispone de los módulos MPLAB LINK30 y el
MPLAB LIB30 que permiten el linkado eficiente y la creación y mantenimiento de
librerías.
MPLAB SIM30
Otra herramienta gratuita es el simulador software MPLAB SIM30, que simula el
comportamiento del CPU y de sus periféricos asociados como los conversores
A/D, el UART, la memoria EEPROM y FLASH, las líneas de E/S, los
temporizadores, etc. Es ideal para el desarrollo de algoritmos.
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Figura 6. Ventana del entorno MPLAB-IDE.
MPLAB C30
El MPLAB C30 es un compilador optimizado para el lenguaje C que reduce
considerablemente el código generado para la mayoría de las aplicaciones. Incluye
manejo de cadenas, asignación de memoría dinámica, cronómetro, librerías
matemáticas, etc.
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Para diseñar algoritmos DSP existen herramientas como dsPICworks™, que es
capaz de analiza! visualmente datos y tiempos en aplicaciones en el dominio de la
frecuencia, desarrollar operaciones DSP como la circunvalación, correlación, DCT,
etc.
Tiene una interfaz de usuario simple e incluye funciones DSP comunes como
respuestas de impulsos finitos (F1R), respuestas de pulsos infinitos (IIR),
operaciones de filtrado y operaciones de transformación. Usando como entradas
respuestas de impulsos finitos se pueden realizar filtrados a dichas entradas para
así poder analizarlas.
MPLAB VDI
Configurar un potente microcontrolador o DSP puede resultar una tarea compleja,
pero no sucede así con los dispositivos dsPIC3OF. El MPLAB VDI permite
configurar el procesador gráficamente y cuando se completa la configuración un
clic del ratón genera un código utilizable por programas en C o en Ensamblador.
El MPLAB VDI realiza un chequeo extensivo de errores en las asignaciones y
conflictos con las patitas, en las memorias, en interrupciones, así como en una
selección de condiciones de operación. Los ficheros de código generado son
fácilmente integrados con el resto de la aplicación a través del MPLAB Project.
Herramientas para el desarrollo de algoritmos
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La herramienta de análisis de datos dsPICworks™ hace más sencillo evaluar y
analizar los algoritmos DSP. Se puede ejecutar una variedad de DSP, operaciones
aritméticas y analizar los datos al mismo tiempo y en el mismo dominio de
frecuencia.
Características fundamentales del análisis de datos con dsPICworks™ son:
• Análisis visual de datos en el tiempo y en el dominio de la frecuencia.
• Operaciones DSP: FFT, convolución, correlación, DCT y filtrado.
• Herramientas que generan gráficos de frecuencia en una, dos y tres
dimensiones.
• Opciones de importación y exportación de datos a la interfaz con
MPLAB IDE y MPLAB ASM30.
• Soporta datos enteros, fraccionarios y en coma flotante en notación
decimal y hexadecimal.
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Figura 7.
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Ventana generada por herramientas disponibles para el diseño de
algoritmos DSP.
Dentro de estas herramientas destacan dos tipos:
• Herramientas de diseño de filtros digitales.
La herramienta de filtros digitales realiza diseño y análisis FIR e IIR. Las
especificaciones de frecuencia, el código del filtro y los coeficientes son
generados automáticamente. Las ventanas gráficas de salida incluyen
las características de los filtros.
• Herramienta básica de diseño de filtros digitales.
Incluye la mayoría de las características de la versión completa por la mitad de
precio.
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Figura 8.
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Ventana generada por herramientas para e/ diseño de filtros
digitales.
Finalmente, entre la extensa colección de librerías disponibles se reseñan
las características de algunas de ellas.
Librería matemática
Sigue el estándar IEEE 754 con funciones matemáticas en coma flotante y doble
precisión. Esta librería puede utilizarse en lenguaje Ensamblador y C. Entre las
funciones representadas está el seno, coseno, tangente, arco seno, arco coseno,
arco tangente, logaritmo neperiano, logaritmo en base 10, raíz cuadrada, potencia,
límite, área, módulo y valor absoluto.
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Librería para la supresión del sonido
Esta librería dota al dsPIC de la función de suprimir los efectos del ruido que
interfieren cuando alguien habla. Se trata de ruidos ambientales y es especialmente
usada cuando se trabaja con micrófonos. Este algoritmo es especialmente útil para
aquellos sistemas en los que no está permitido ningún tipo de ruido como sistemas
manos-libres,
altavoces,
circuitos
de
intercomunicación,
auriculares,
videoconferencias o los auriculares que usan los teleoperadores
Esta librería está escrita en lenguaje Ensamblador para optimizar al máximo el
tamaño de código y para obtener una buena velocidad de ejecución.
Librería para la cancelación de eco acústico
Esta librería incluye una función para eliminar el eco generado entre el orador y el
micrófono. Está escrita en lenguaje Ensamblador para optimizar al máximo el
tamaño de código y para obtener una buena velocidad de ejecución.
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Figura 9. Esquema gráfico del funcionamiento para la cancelación de eco
acústico.
Librería de reconocimiento de voz
El mecanismo de reconocimiento de voz para la familia dsPICSOF puede soportar
un amplio campo de aplicaciones e incluye un reconocedor independiente de
orador, más de 100 palabras de vocabulario (inglés -americano), soporta múltiples
perfiles de ruido y es muy adecuado para aplicaciones de control de voz.
Librería de algoritmos DSP
Implementada en lenguaje Ensamblador. Las funciones DSP pueden ser usadas
en Ensamblador o C. Esta librería contiene filtros FIR, filtros LMS, filtros IIR en
cascada, funciones FFT, operaciones de convolución y correlación, operaciones
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matriciales y de vectores, etc. Dispone de 49 algoritmos y todos ellos compatibles
tanto en C como en Ensamblador.
Librería de cifrado de clave simétrica y asimétrica
Esta librería tiene embebidas las siguientes funcionalidades. La primera de ellas es
el cifrado/descifrado de clave simétrica, mediante los algoritmos: AES y Triple-DES.
La segunda de las funcionalidades a reseñar se refiere a las funciones HASH que
implementa para la protección de datos, por ejemplo: SHA, MD5.
Librerías de drivers de periféricos
Dispone de más de 270 funciones en C que configuran los periféricos hardware
como los conversores A/D, temporizadores de propósito general, modulación de
anchura de impulsos (PWM), UART, SPI, I2C, captura de entradas y comparación
de salidas, etc.
Librerías de protocolos TCP/IP
Estas librerías soportan la conexión rápida a Internet y los protocolos de diversas
capas.
CMX-Micronet es una librería embebida de TCP/IP que está especialmente
diseñada para optimizar el uso de los recursos FLASH y RAM del DSC de 16 bits de
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Microchip. Esta librería puede funcionar en modo de bajo consumo o en modo de
trabajo utilizando RTO.
Librerías CAN
Son librerías para soportar los periféricos tipo CAN, los cuales se le pueden acoplar
a los dsPICSOF. Entre las utilidades posibles destacan:
• Introducir filtros CAN.
• Abortar secuencias CAN.
• Establecer máscaras CAN.
Librerías de módems embebidos
Dentro de estas librerías existen tres versiones:
• Librería de módems embebidos V.22/V.22bis.
Esta librería es una colección de algoritmos que es compatible con
V.21/Bell 103, V.22, V.22bis y V.42.
La librería V.22bis incluye código fuente y archivos que contienen módulos de
código objeto necesario para procesar una aplicación. La transmisión y recepción
de módulos de código de datos está codificada en lenguaje Ensamblador para
mejorar la velocidad y disminuir el tamaño de código. Incluye dispositivos
hardware como UART y una interfaz de conversión de datos analógicos. Esta
librería puede ser implementada por la tarjeta de desarrollo dsPICDEM.net.
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• Librería de módems embebidos V.32bis
Esta librería es una colección de algoritmos que es compatible con V.21/Bell 103,
V.22, V.22bis, V.32, V.32bis y V.42.
• Librería de módems embebidos V.32/V.22/V.22bis de «VOCAL Technologies».
Esta librería es una colección de protocolos y módulos de datos (V.32, V.22, V.22bis,
V.32, V.21, Bell 103, Bell 212A y Bell 202).
Esta librería incluye código fuente y archivos que contienen módulos de código
objeto necesario para procesar una aplicación. La transmisión y recepción de
módulos de código de datos está codificada en lenguaje Ensamblador para
mejorar la velocidad y disminuir el tamaño de código. Incluye dispositivos
hardware como UART y una interfaz de conversión de datos analógicos. Esta
librería puede ser implementada por la tarjeta de desarrollo dsPICDEM.net.
Librerías de encriptado
Implementan aplicaciones de seguridad usando librerías de cifrado de clave
simétrica y asimétrica. Las funciones de esta librería son llamadas fácilmente
mediante código C o Ensamblador.
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1.4. Tipos de DsPIC
1.4.1 Familia dsPIC
Microchip ha dividido los diferentes modelos de la serie dsPIC3OF que fabrica
en la actualidad en tres grandes familias caracterizadas por su utilización final.
1. Familia de dispositivos de propósito general.
2. Familia de dispositivos para control de motores y sistemas de
alimentación.
3. Familia de dispositivos para control de sensores.
1.4.1 .1 Familia dsPIC3OF de dispositivos de propósito general
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Figura10. Familia dsPIC30F de dispositivos de propósito general
1.4.1.2 La Familia dsPIC3OF para control de motores y sistemas de
alimentación
Reúne a siete e modelos de DSC diseñados para soportar aplicaciones de control de
motores, tales como motores corriente continua, de inducción simple y de triple fase.
También son adecuados para sistemas de alimentación (UPS), inversores, fuentes
de alimentación conmutadas, para corrección del de potencia y para el control de la
energía de equipos industriales y de alimentación (Figura 11).
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Microchip posee todos los componentes necesarios para el diseño sobre control de
motores, presentándose en la Figura 4.8 una tabla en la que se indica el tipo de
dsPIC3OF adecuado para cada tipo r así como las herramientas y periféricos
analógicos necesarios para el control del mismo.
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Figura 12. Esquema básico para control de motores.
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Figura 13. Soluciones recomendadas dsPIC30F
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1.4.1.3 Familia dsPIC30F para control de sensores
Abarca cuatro dispositivos diseñados para soportar aplicaciones embebidas de altas
prestaciones.
Figura 14. Modelos de dispositivos dsPIC30F para el control de sensores.
CAPITULO II
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2. DSPIC Y MICROCONTROLADORES
2.1 Diferencias entre Microcontroladores y Dspic
Una de las diferencias más importante encontrada entre un dsPIC 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
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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.
2.1 Ventajas y desventajas principales de DSPIC
•
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.
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• 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
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Soluciones válidas. Sin embargo, cuando los circuitos digitales existen y son de
suficiente velocidad se hacen preferibles.
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CAPITULO III
3. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
3.1 Conclusiones
Al realizar esta tesis se ha llegado a las siguientes conclusiones:
 Con los microprocesadores y microcontroladores no fueron capaces de resolver
eficientemente las tareas que el procesamiento digital de señales; se reformaron su
arquitectura que sirvió para dar lugar a los dsPIC.
 La mayor parte de los avances tecnológicos están basados y se basan en los
Sistemas Digitales de Señales; como ya mencionamos anteriormente básicamente
permiten la transmisión de datos con alta precisión.
 Los dsPIC se puede definir como un computador digital monochip orientado al
procesamiento de la información procedente a una secuencia de muestras de
una señal analógica por eso recibe el nombre del Procesador Digital de
Señales.
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3.2 Recomendaciones
El estudio y evaluación de los dsPIC me ha dado una guía para presentar las
siguientes recomendaciones:
 Plantear que el tema de los dsPIC sea incluido como una materia más en el
pensum ya que es un amplio campo para estudiar; cabe recalcar que es muy
relevante debido a las aplicaciones que se puede realizar.
 Fomentar el desarrollo de proyectos basados en estos temas, de manera que
ayude a los estudiantes a ampliar sus conocimientos y desenvolverse mejor
en su vida profesional.
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INDICE
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BIBLIOGRAFIA
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