DE3733772C2 - Multi-signal processor system - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Multi-Signalprozessorsystem mit mehreren digitalen Signalverarbeitungsmodulen, gemäß dem Oberbegriff des einzigen Patentanspruchs.The invention relates to a multi-signal processor system with several digital signal processing modules, according to the preamble of the only claim.
Derartige Multi-Signalprozessorsysteme werden beispielsweise bei der Verarbeitung und insbesondere der Datenreduktion von digitalen Musiksignalen, aber auch in vielen anderen Einsatzgebieten, wie der Radartechnik, der Mustererkennung etc. benötigt. Such multi-signal processor systems are, for example in processing and especially data reduction of digital music signals, but also in many other areas of application, such as radar technology, pattern recognition etc. needed.
Ein gattungsgemäßes Multi-Signalprozessorsystem mit mehreren digitalen Signalverarbeitungsmodulen, die einen Datenstrom abarbeiten, einem lokalen Kommunikationskanal, der den Datenverkehr zwischen benachbarten Modulen abwickelt, und einem globalen Kommunikationskanal, den ein Kommunikationskontroller steuert, ist aus dem Zeitschriftenartikel "Vorteile des kaskadierbaren Signalprozessors" von Peter Eckelmann in "Elektronik" 1986, S. 149 bis 156 bekannt. Dieses bekannte Multi-Signalprozessorsystem ermöglicht zwar eine einfache Steuerung der einzelnen digitalen Signalverarbeitungsmodule, es ist aber kein wahlfreier Datenaustausch und vor allem keine dynamische Datenpfadumverteilung zwischen den einzelnen Signalverarbeitungsmodulen möglich:A generic multi-signal processor system with several digital signal processing modules that create a data stream process a local communication channel that handles data traffic between neighboring modules, and a global communication channel that a communication controller controls, is from the magazine article "Advantages of the cascadable signal processor" by Peter Eckelmann in "Electronics" 1986, pp. 149 to 156 known. This well-known multi-signal processor system enables simple control of the individual digital signal processing modules, however, it is not an optional data exchange and most importantly, no dynamic data path redistribution between the individual signal processing modules possible:
Eine über den von einem Mikroprozessor gesteuerten Kommunikationskanal abgewickelte Datenpfadverteilung wäre nämlich im Vergleich zu den kaskadierten Signalverarbeitungsmodulen zu langsam, so daß der globale Kommunikationskanal ausschließlich zur Systemsteuerung benutzt werden kann.One via the communication channel controlled by a microprocessor developed data path distribution would be compared to the cascaded signal processing modules too slow, so the global communication channel can only be used for system control.
Einzel-Signalprozessoren, die u. U. auch in Multi-Signalprozessorsystemen einsetzbar sind, sind aus der US-PS 38 12 470 und den Zeitschriftenartikeln "UDPI 01 - ein neuer Universal-Digital-Signalprozessor" von Dieter Baecher in "der elektroniker", 1986, S. 32 bis 39 und "Signalprozessoren: Paradepferde der Digitaltechnik" in "Funkschau", 1986, S. 51 bis 53 bekannt.Single signal processors that u. U. also in multi-signal processor systems can be used are from US-PS 38 12 470 and the magazine articles "UDPI 01 - a new one Universal digital signal processor "by Dieter Baecher in "der elektroniker", 1986, pp. 32 to 39 and "signal processors: Top horses of digital technology "in" Funkschau ", 1986, pp. 51 to 53.
Die bekannten Signalprozessoren sind so aufgebaut, daß der Datenfluß zwischen den einzelnen Signalverarbeitungsmodulen fest verdrahtet oder mittels eines Programms gesteuert wird. In jedem Falle ist bei den bekannten Systemen der Datenfluß schwer zu ändern oder erreicht keine ausreichend hohen Durchsatzraten, wie sie für die digitale Signalverarbeitung im Audiobereich benötigt werden. Eine optimale Anpassung an die jeweilige Aufgabe erfordert in der Regel eine Änderung der Hardware des Systems oder aufwendige Kommnunikationsstrukturen, wie beispielsweise Kreuzschienenverteiler.The known signal processors are designed so that the Data flow between the individual signal processing modules hardwired or controlled by a program becomes. In any case, in the known systems Data flow difficult to change or not enough high throughput rates as used for digital signal processing in the audio area. An optimal one Adaptation to the respective task usually requires a change in the hardware of the system or complex Communication structures, such as crossbar distributors.
Die Adaption am Parameter, die nicht direkt aus dem eigentlichen Signal ableitbar ist, ist nicht oder nur mit erheblicher Einflußnahme auf den normalen Programmablauf möglich. Die Adaption unter Echtzeitbedingungen ist damit meistens ausgeschlossen.The adaptation to the parameter that is not directly from the actual Signal can be derived, is not or only with considerable influence on the normal program flow possible. The adaptation under real-time conditions is now mostly excluded.
Darüber hinaus ist die Programmentwicklung auf solchen Systemen aufwendig und erfordert in der Regel zusätzliche Einrichtungen.In addition, program development is based on such Systems complex and usually requires additional Facilities.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Multi-Signalprozessorsystem gemäß dem Oberbegriff des einzigen Patentanspruchs derart weiterzubilden, daß ein wahlfreier Datenaustausch und eine dynamische Datenpfadverteilung zwischen den einzelnen Modulen möglich wird.The invention has for its object a multi-signal processor system according to the preamble of the only one Develop claim so that an optional Data exchange and dynamic data path distribution between the individual modules.
Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch angegeben.An inventive solution to this problem is in the claim specified.
Erfindungsgemäß besteht der globale Kommunikationskanal aus einem ersten, langsamen Kommunikationskanal, über den die Systembeobachtung und Systemsteuerung und/oder die Parameteradaption erfolgt, und einem zweiten schnellen Kommunikationskanal. Da der lokale Kommunikationskanal den Datenverkehr zwischen Nachbarmodulen abwickelt, kann der globale Kommunikationskanal weniger aufwendig gestaltet werden. Dennoch erlaubt es der zusätzliche Kommunikationskanal, daß der Datenfluß ohne Schaltungsänderung geändert werden kann, und daß eine Adaption ohne Einflußnahme auf das Programm möglich ist, so daß die Programmentwicklung erleichtert wird.According to the invention, the global communication channel exists from a first, slow communication channel over which system monitoring and control and / or Parameter adaptation takes place, and a second quick Communication channel. Because the local communication channel Handles data traffic between neighboring modules global communication channel designed less complex will. Nevertheless, the additional communication channel allows that the data flow changed without changing the circuit can, and that an adaptation without influencing the program is possible so that the program development is facilitated.
Die Aufteilung in einen ersten langsamen und einen zweiten schnellen Kommunikationskanal hat den Vorteil, daß das schnelle Kommunikationssignal immer dann, wenn Rekursionen benötigt werden oder sich der langsame globale und der lokale Kommunikationskanal gegenseitig beeinflussen, alle noch benötigten Datenpfade bereitstellt.The division into a first slow and a second fast communication channel has the advantage that fast communication signal whenever recursions needed or the slow global and the mutually influence local communication channel, all provides the required data paths.
Weiterhin erlaubt der schnelle globale Kommunikationskanal einen wahlfreien Datenaustausch, der durch den als Vermittlungsknoten arbeitenden Kommunikationscontroller realisiert wird. Dabei ist insbsondere eine dynamische Datenpfadverteilung möglich, die daten- und/oder algorithmusabhängig sein kann.Furthermore, the fast global communication channel allows an optional data exchange by the as a switching node working communication controller realized becomes. In particular, there is a dynamic data path distribution possible, depending on the data and / or algorithm can be.
Darüber hinaus ist eine Umverteilung der Verbindungen nach bestimmten Kriterien möglich, beispielsweise können die Verbindungen zyklisch umgeschaltet werden.In addition, there is a redistribution of the connections after certain criteria possible, for example Connections are switched cyclically.
Das erfindungsgemäße Multi-Signalprozessorsystem unterstützt damit viele Parallelarbeitskonzepte, beispielsweise die Datenreduktion von Audiosignalen, aber auch andere digitale Signalverarbeitungsprobleme.The multi-signal processor system according to the invention supports with it many parallel working concepts, for example data reduction of audio signals, but also others digital signal processing problems.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben, in der zeigtThe invention is described below using an exemplary embodiment described in more detail with reference to the drawing, in the shows
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Multi-Signalprozessorsystems, und Fig. 1 is a block diagram of a multi-signal processor system according to the invention, and
Fig. 2 den Aufbau eines Moduls. Fig. 2 shows the structure of a module.
Fig. 1 zeigt ein Multi-Signalprozessorsystem, das ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens zur Sig nalverarbeitung von Audio-Stereo-Signalen ausgelegt ist. Fig. 1 shows a multi-signal processor system, which is designed without limitation of the general inventive concept for signal processing of audio-stereo signals.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Ste reokanäle bereits nach der Signalquelle in einen linken Kanal L und einen rechten Kanal R zerlegt. Jeder Kanal weist digitale Signalverarbeitungsmodule M1, M2 bzw. M3 und M4 auf.In the illustrated embodiment, the Ste Reo channels already in a left after the signal source Channel L and a right channel R disassembled. Every channel has digital signal processing modules M1, M2 and M3 and M4 on.
Zur Verbindung der Signalverarbeitungsmodule M1 ... M4 mit dem jeweils benachbarten Modul bzw. der digitalen Signal quelle für den jeweiligen Stereokanal und entsprechenden nachfolgenden Einheiten, wie Lautsprechern LS, ist ein erster Kommunikationskanal 1 vorgesehen. Da der Kommunika tionssignal 1 zur Signalverarbeitung in Art einer "Makro pipelining" dient, wird der Kommunikationskanal 1 auch als lokaler Kommunikationskanal bezeichnet.A first communication channel 1 is provided for connecting the signal processing modules M1 ... M4 to the respectively adjacent module or the digital signal source for the respective stereo channel and corresponding subsequent units, such as loudspeakers LS. Since the communication signal 1 is used for signal processing in the manner of "macro pipelining", the communication channel 1 is also referred to as a local communication channel.
Zusätzlich sind ein langsamer Kommunikationskanal 2 und ein schneller Kommunikationskanal 3 vorgesehen, die je weils eine globale Verbindung sämtlicher Module M1 ... M4 benötigen.In addition, a slow communication channel 2 and a fast communication channel 3 are provided, each of which requires a global connection of all modules M1 ... M4.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Realisierung des langsamen Kommunikationskanals 2. Die Module M beste hen aus einem digitalen Signalprozessor DSP und einem Mikrocontroller MCU. Die Mikrocontroller der einzelnen Module sind in Reihe geschaltet. Über ein spezielles Soft ware-Protokoll wird die Verbindung aufgebaut und wieder unterbrochen. Der langsame globale Kommunikationskanal 2 ist damit in Art eines normalen lokalen Netzes aufgebaut, mit dem Unterschied, daß der Pfad dem lokalen System nicht bekannt ist und der Verbindungsaufbau von außen kontrol liert wird, also keine lokale Arbitrierung stattfindet. Fig. 2 shows an exemplary embodiment of an implementation of the slow communication channel 2. The modules M consist of a digital signal processor DSP and a microcontroller MCU. The microcontrollers of the individual modules are connected in series. The connection is established and interrupted again using a special software protocol. The slow global communication channel 2 is thus set up in the manner of a normal local network, with the difference that the path is not known to the local system and the connection establishment is checked from the outside, that is, no local arbitration takes place.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird der langsame Kommunikationskanal 2 für die Systemsteuerung und Parame teradaption verwendet. Der schnelle globale Kommunika tionskanal 3 stellt dagegen alle noch benötigten Datenpfa de bereit.In the embodiment shown, the slow communication channel 2 is used for system control and parameter adaptation. The fast global communication channel 3 , on the other hand, provides all the data paths that are still required.
Der schnelle Kommunikationskanal wird mittels eines soge nannten Kommunikationscontrollers oder Kommunikationslin kers KL realisiert und hat gegenüber dem langsamen Kommu nikationskanal 2 Vorrang.The fast communication channel is realized by means of a so-called communication controller or communication clinker KL and has priority over the slow communication channel 2 .
Die einzelnen Module werden in diesem Fall über einen mikroprozessorähnlichen Bus verbunden. Im Gegensatz zu den bekannten multimasterfähigen Bussen verhalten sich die einzelnen Module weitgehend passiv. Das System wird von dem übergeordneten "Kommunikationslinker" KL kontrolliert. Das System ist deshalb mit einem Master-Slave-System zu vergleichen. Es eröffnet jedoch gegenüber diesen viele neue Möglichkeiten:In this case, the individual modules are divided into one microprocessor-like bus connected. In contrast to the known multimaster-capable buses behave individual modules largely passive. The system is from controls the superordinate "communication linker" KL. The system is therefore closed with a master-slave system to compare. However, it opens up many to these New opportunities:
Die Verbindungspfade sind nur dem übergeordneten Control ler KL bekannt. Der Datenaustausch wird aber von den ein zelnen Untermodulen angefordert. Den Verbindungsaufbau übernimmt dann der übergeordnete Controller. Er übernimmt aber nicht die Daten selbst, sondern stellt sie direkt einem anderen Modul oder auch mehreren Modulen zur Verfü gung, die entsprechend der Verbindungsstruktur die Daten benötigen. Es sind daher auch 1 auf n Verbindungen mög lich. Der Kommunikationscontroller fungiert im wesentli chen nur als Vermittlungsknoten. The connection paths are only the higher-level control ler KL known. The data exchange is however by the one individual sub-modules requested. The connection establishment the higher-level controller then takes over. He takes over but not the data itself, but provides it directly another module or several modules the data according to the connection structure need. Therefore 1 on n connections are possible Lich. The communication controller essentially works chen only as a switching node.
Die lokale Datenverwaltung wird von den Untermodulen über nommen. Um die Anforderung an die Übertragungsraten der einzelnen Module gering zu halten, andererseits aber den Kommunikationskanal gut auszulasten, um einen hohen Ge samtdurchsatz zu erreichen, ist eine "Blockmultiplex übertragung möglich", d.h. es wird der Datenverkehr auf verschiedenen Pfaden quasi gleichzeitig abgewickelt.Local data management is handled by the sub-modules taken. To meet the requirement for the transmission rates of the to keep individual modules low, but on the other hand the Use the communication channel well to ensure a high Ge Achieving total throughput is a "block multiplex transmission possible ", i.e. the data traffic is on different paths almost simultaneously.
Da die Datenpfade nur dem übergeordneten Controller be kannt sind, kann der Datenfluß leicht geändert werden, um eine optimale Anpassung an die Applikation zu gewähr leisten.Since the data paths are only the parent controller are known, the data flow can easily be changed to to ensure an optimal adaptation to the application Afford.
Die Datenpfadverteilung kann dabei datenabhängig sein, beispielsweise kann eine leichte Adaption an den Fall eines Stereopaars oder zwei getrennte Monokanäle, ein gestörter Kanal etc. erfolgen. Ferner kann die Daten pfadverteilung algorithmusabhängig gestaltet werden. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn ein Codierverfahren im ersten Durchlauf kein akzeptables Ergebnis gebracht hat und mit veränderten Parametern neu durchgeführt werden muß.The data path distribution can be data-dependent, for example, a slight adaptation to the case a stereo pair or two separate mono channels disturbed channel etc. Furthermore, the data path distribution can be designed depending on the algorithm. This is the case, for example, if a coding method did not produce an acceptable result in the first run and must be carried out again with changed parameters.
Darüber hinaus ist eine Umverteilung der Verbindungen nach bestimmten Schemen möglich, z.B. kann eine zyklische Um schaltung erfolgen.In addition, there is a redistribution of the connections after certain schemes possible, e.g. can be a cyclical order circuit.
Die Erfindung ist vorstehend anhand eines Ausführungsbei spiels ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedan kens beschrieben worden, innerhalb dessen selbstverständ lich die verschiedensten Modifikationen möglich sind:The invention is based on an embodiment game without limiting the general inventive concept kens, within which it goes without saying Various modifications are possible:
Selbstverständlich ist das beschriebene System nicht auf die Verwendung von zwei in Serie geschalteten Signalverar beitungsmodulen beschränkt; es können vielmehr so viele Signalverarbeitungsmodule in Reihe oder auch parallelge schaltet werden, wie dies für den einzelnen Einsatz zweck erforderlich ist.Of course, the system described is not on the use of two signal processors connected in series processing modules limited; rather, there can be so many Signal processing modules in series or in parallel can be switched as this is for individual use is required.
Darüber hinaus ist das System nicht nur zur Verarbeitung digitalisierter Audiosignale, sondern auch zur Verarbei tung beliebiger Datensignale, wie beispielsweise von Ra darsignalen etc. verwendbar.In addition, the system is not just for processing digitized audio signals, but also for processing any data signals, such as from Ra signals etc. can be used.
Claims (2)
- - mehreren digitalen Signalverarbeitungsmodulen (M1 . . . M4), die einen Datenstrom abarbeiten,
- - einem lokalen Kommunikationskanal (1), der den Datenverkehr zwischen benachbarten Modulen (M1 . . . M4) abwickelt, und
- - einem globalen Kommunikationskanal (2, 3), den ein Kommunikationscontroller (KL) steuert,
- several digital signal processing modules (M1... M4) which process a data stream,
- - A local communication channel ( 1 ), which handles the data traffic between neighboring modules (M1 ... M4), and
- - a global communication channel ( 2 , 3 ) that is controlled by a communication controller (KL),
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