Blackfin

Este artículo es sobre el microprocesador DSP. Para otras aplicaciones, vea Blackfin (desambiguación).

Blackfin

Diseñador	Analog Devices
Brocas	32-bit
Introducido	2000
Diseño	RISC
Endianness	Pequeño
Registros
8 registros de 32 bits

Blackfin

ADI Blackfin Logo
Producido	Desde 2008 a la actualidad
Comercializado por	Analog Devices
Diseñado por	Analog Devices
Fabricante común	Analog Devices

El Blackfin es una familia de 16 o 32 bits microprocesadores desarrollado, fabricado y comercializado por Analog Devices. La familia se caracteriza por su built-in, punto fijo procesador de señal digital Funcionalidad (DSP) de 16 bits Multiplicar – se acumula (MACs), acompañado de la en-viruta por un pequeño y ahorro de energía microcontrolador. El resultado es un bajo consumo de energía, arquitectura de procesador que se puede ejecutar sistemas operativos mientras que al mismo tiempo maneja tareas numéricas complejas tales como unificada en tiempo real H.264 codificación de vídeo. Hay varios kits de desarrollo de hardware para el Blackfin. Open source incluyen sistemas operativos para el Blackfin uClinux.

Detalles de arquitectura

Los procesadores Blackfin de utilizan un 32-bit RISC microcontrolador modelo de programación en un SIMD arquitectura, la cual fue co-desarrollado por Intel y Analog Devices, como MSA (señal Micro arquitectura).

La arquitectura del procesador Blackfin fue anunciada en diciembre de 2000 y demostró por primera vez en la Conferencia de sistemas embebidos en junio de 2001.

La arquitectura Blackfin incorpora aspectos de ADI mayores SHARC arquitectura y de Intel XScale arquitectura en un solo núcleo, procesamiento de señal digital (DSP) y funcionalidad del microcontrolador. Hay muchas diferencias en la arquitectura de núcleo entre Blackfin/MSA y ARM/XScale o SHARC, pero la combinación proporciona mejoras en el rendimiento, programabilidad y consumo de energía con diseños tradicionales de arquitectura DSP o RISC.

La arquitectura Blackfin abarca varios modelos de CPU, cada uno apuntando a aplicaciones específicas. Analog Devices mantiene una completa lista de productos.

Características de la arquitectura

Características principales

montado Blackfin BF535

¿Qué es considerado como el "núcleo" Blackfin es contextualmente dependiente.

• Para algunas aplicaciones, el DSP es central. Combina dos hardware de 16 bits Mac40-bits dos ALUsy un 40-bit Cañón desplazador. Esto permite que el procesador ejecute hasta tres instrucciones por ciclo de reloj, dependiendo del nivel de optimización realizado por el compilador o Programador. Dos bucles anidados overhead cero y cuatro circular buffer DAGs (generadores de datos dirección) ayuda en escribir código eficiente que requiere muy pocas instrucciones.
• Otras aplicaciones de enfatizan la RISC núcleo. Incluye protección de memoria, diferente modos (usuario, núcleo) de funcionamiento, solo-ciclo opcodes cachés de datos y la instrucción, y prueba de instrucciones poco, accesos byte, palabra o número entero y una variedad de periféricos de la en-viruta.

El ISA también cuenta con un alto nivel de expresividad, permitiendo que el programador de la Asamblea (o compilador) altamente optimizar un algoritmo para las funciones del hardware actuales.

Memoria y DMA

El Blackfin utiliza un mapa de memoria direccionable byte, plana. Memoria interna de L1, memoria interna de L2, memoria externa y control absoluto asignado a memoria registros residen en este espacio de direcciones de 32 bits, para que desde un punto de vista de la programación, el Blackfin tiene una Arquitectura de von Neumann.

La memoria SRAM interna L1, que funciona a la velocidad de reloj principal del dispositivo, se basa en un Arquitectura de Harvard. Memoria de instrucciones y datos son independientes y conectan a la base mediante buses de memoria dedicada que permite velocidades alta sostenida entre el núcleo y memoria L1.

Porciones de la instrucción y datos L1 SRAM pueden configurarse opcionalmente como caché (independientemente).

También tienen ciertos procesadores Blackfin entre 64KB y 256KB de memoria L2. Esta memoria funciona más lentamente que la velocidad de reloj del núcleo. Código y datos pueden ser mezclados en L2.

Los procesadores Blackfin apoyan una variedad de memorias externas incluyendo SDRAM, DDR-SDRAM, FLASH NOR, NAND FLASH y SRAM. Algunos Blackfin también incluye interfaces de almacenamiento masivo como ATAPI y SD/SDIO. Pueden ayudar a cientos de megabytes de memoria en el espacio de memoria externa.

Junto con el importante sistema de núcleo y memoria es una DMA motor que puede funcionar entre cualquiera de sus periféricos y la memoria principal (o externa). Los procesadores tienen típicamente un canal DMA dedicado para cada periférico, que permite muy alta rendimiento de procesamiento para las aplicaciones que pueden aprovecharlo como vídeo de definición estándar en tiempo real (D1) de codificación y descodificación.

Características del microcontrolador

La arquitectura contiene la CPU, memoria y I/O en habitual microprocesadores o Microcontroladores. Estas características de los sistemas operativos permiten.

• Unidad de protección de la memoria: Todos los procesadores Blackfin contienen un Unit(MPU) de protección de memoria. El MPU proporciona protección y almacenamiento en caché de estrategias a través del espacio de memoria. El MPU permite Blackfin apoyar sistemas operativos completa muchos, RTOSs y los granos como ThreadX, µC/OS-II o (noMMU) Linux. Blackfin MPU no proporciona la traducción de direcciones como un tradicional Unidad de gestión de memoria (MMU) así no soporta memoria virtual o direcciones de memoria separadas por proceso. Por esta razón Blackfin actualmente no soporta los sistemas operativos que requieren memoria virtual como la mueca de dolor o QNX. Equivocadamente, en la mayoría de la documentación Blackfin, MPU se denomina una MMU.

• Modos de usuario/Supervisor: Blackfin admite tres modos de tiempo de ejecución: supervisor, usuario y emulación. En el modo supervisor, todos los recursos del procesador son accesibles desde el proceso en ejecución. Sin embargo, cuando está en modo de usuario, los recursos del sistema y las regiones de memoria pueden ser protegidas (con la ayuda del MPU). En un sistema operativo moderno o RTOS, el núcleo típicamente se ejecuta en modo supervisor y subprocesos y procesos se ejecutará en modo de usuario. Si se cuelga de un hilo o intentos de acceder a un recurso protegido (memoria, periféricos, etc.) se iniciará una excepción y el núcleo será capaces de cerrar el hilo/proceso ofensivo. La guía oficial de ADI sobre cómo usar el Blackfin en entornos no-OS es la interrupción de la prioridad más baja para el código de uso general para que todo el software se ejecuta en el espacio de supervisor. Esto no sería tan grave deficiencia si el Blackfin tenía más de 9 vectores de interrupción.

• Longitud variable, RISC-Como conjunto de instrucciones: Blackfin soporta instrucciones de 16, 32 y 64 bits. Comúnmente utiliza control instrucciones se codifican como opcodes de 16 bits mientras que DSP complejo y funciones matemáticamente intensivas se codifican como opcodes de 32 y 64 bits. Esta codificación de longitud variable de operación permite Blackfin lograr buena densidad de código arquitecturas de microprocesador equivalente al moderno.

Características de procesamiento de medios de comunicación

El conjunto de instrucciones Blackfin contiene extensiones de procesamiento de medios de comunicación para ayudar a acelerar el procesamiento de pixel operaciones comúnmente utilizadas en compresión de vídeo y compresión de imagen y algoritmos de descompresión.

Periféricos

Los procesadores Blackfin contienen una amplia gama de periféricos de conectividad.

• ATAPI
• PUEDE: Un área amplia, baja velocidad bus de serie que es bastante popular en electrónica automotriz e industrial.
• DMA con soporte de memoria a memoria DMA y DMA periférico
• EMAC)Ethernet Controlador de acceso a medios)
• I²C (también conocido como TWI (interfaz de dos hilos)): una velocidad más baja, compartió bus serie.
• MXVR: una mayoría (Los medios de comunicación orientado a sistemas de transporte) Regulador de la interfaz de red.
• PPI (interfaz periférica paralela): Entrada-salida un paralelo puerto que puede utilizarse para conectar a LCDs, video codificadores (DACs video), video decodificadores (video ADCs), los sensores CMOS, CCD y dispositivos genéricos, paralelos, alta velocidad. El PPI puede ejecutar hasta 75 MHz y puede configurarse de 8 a 16 bits amplia.
• PWM y temporizadores/contadores
• Reloj en tiempo real
• SPI: Un bus rápido serie utilizado en muchas aplicaciones de alta velocidad electrónica embebida.
• DEPORTE: Alta velocidad síncrona puerto serie que puede soportar TDM, I²S y un número de otros modos de encuadre configurable para la conexión a ADCs, DACs, otros procesadores, FPGAs, etc..
• UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter): permite la comunicación bidireccional con RS232 dispositivos (PCs, módems, periféricos de PC, etc..), MIDI dispositivos, IRDA dispositivos.
• USB 2.0 OTG (On-The-Go)
• Temporizador de vigilancia

Porque todo el control periférico de registros son asignado a la memoria en el espacio de dirección normal, son muy fáciles de configurar.

Hardware herramientas de desarrollo

Plataforma de evaluación Blackfin BF537 EZ-Kit-Lite

Software de herramientas de desarrollo

ADI proporciona su propia cadena de herramientas de desarrollo de software, CROSSCORE ® (VisualDSP ++), pero otras opciones también están disponibles, tales como Software Green Hillsde MULTI IDE, el GNU GCC Herramientas para la familia de procesadores Blackfin, la OpenEmbedded proyecto, módulo encajado LabVIEW de National Instruments o Microsoft Visual Studio mediante el uso de De AxiomFount AxiDotNet (integrado Micro de .NET Framework– basado en) soluciones.

Sistemas operativos compatibles, RTOSs y granos

Blackfin soporta numerosos sistemas operativos comerciales y de código abierto.

OS/RTOS/granos en Blackfin

Título	Licencia	Comentarios
Kernel de Linux	Licencia Pública General de GNU	Integrado en el núcleo principal, distribuido como parte de la ΜClinux
ThreadX	Propietario
Núcleo	Propietario
Fusión RTOS	Propietario
ΜC/OS-II	Propietario
velOSity micronúcleo	Propietario
INTEGRIDAD	Propietario
RTEMS	Licencia Pública General de GNU
RTXC Quadros	Propietario
T2 SDE	Licencia Pública General de GNU
VDK	Propietario	Núcleo en tiempo real de ADI. Naves con VisualDSP ++.
TOPPERS/JSP	Licencia Pública General de GNU
scmRTOS	Licencia MIT	Extremadamente pequeño "Single-Chip microcontrolador sistema operativo en tiempo real"
Micro de .NET Framework	Licencia Apache 2.0	Versión independiente de Microsoft. Versión integrada de AxiomFount.

Véase también

• SHARC
• TigerSHARC

Enlaces externos

• Sitio web de procesador Blackfin
• Referencia de programación de procesadores Blackfin
• Blackfin.uCLinux.org Herramientas de código abierto y Linux kernel para Blackfin
• T2 SDE Un sistema de compilación apoyando la compilación cruzada para Blackfin

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