Analog devices ADSP-218x

Конечно, вот подробное описание, технические характеристики и информация о парт-номерах и совместимости для семейства процессоров ADSP-218x от Analog Devices.

ADSP-218x: Семейство 16-разрядных цифровых сигнальных процессоров (ЦСП)

Общее описание:

Семейство ADSP-218x — это линейка высокопроизводительных, однокристальных 16-разрядных ЦСП с фиксированной точкой, построенных на проверенной архитектуре ADSP-2100. Эти процессоры стали отраслевым стандартом для встраиваемых систем, требующих эффективной цифровой обработки сигналов в реальном времени. Они широко использовались (и продолжают использоваться в legacy-системах) в телекоммуникационном оборудовании (модемы, голосовые кодеки), аудиопроцессорах, медицинских приборах, промышленных системах управления и военной технике.

Ключевые особенности архитектуры:

• Гарвардская архитектура с тремя шинами: Позволяет одновременно выбирать две операнда и одну инструкцию за один цикл процессора, обеспечивая высокую производительность.
• Внутренняя ОЗУ (IRAM) и ПЗУ (IROM) для программ и данных: Обеспечивает высокоскоростной доступ без состояний ожидания. Объем встроенной памяти — ключевое отличие между моделями.
• Высокоскоростное арифметико-логическое устройство (ALU), умножитель-накопитель (MAC) и сдвигатель (Shifter): Все три блока могут выполнять операции параллельно за один такт, что идеально для алгоритмов ЦОС (БИХ/КИХ-фильтры, БПФ).
• Детерминированное выполнение: Время выполнения любой инструкции известно и постоянно, что критически важно для систем реального времени.
• Встроенные периферийные устройства: Последовательные порты (SPORT), программируемый таймер, host-интерфейс, порты ввода-вывода, что снижает потребность во внешних компонентах.

Технические характеристики (типовые для семейства)

| Параметр | Характеристика | | :--- | :--- | | Архитектура | 16-разряд, фиксированная точка, Гарвардская с 3 шинами | | Тактовая частота | До 80 МГц (наиболее распространены 33, 40, 52, 66, 75 МГц) | | Производительность | 40 MIPS (миллионов инструкций в секунду). Одна инструкция за такт для большинства операций. | | Память программ | Внутренняя (IROM): От 0 до 32 Кслов (48-бит). Внутренняя (IRAM): От 8 до 80 Кслов (16-бит). Внешняя: Адресное пространство до 4М слов (через банки). | | Память данных | Внутренняя (IRAM): От 8 до 80 Кслов (16-бит). Доступ за 0 тактов. Внешняя: До 4М слов. | | АЛУ, MAC, Сдвигатель | Полностью параллельная работа за 1 такт. | | Последовательные порты (SPORT) | 2 синхронных порта (до 50 Мбит/с) с поддержкой μ-law/A-law компандирования, I²S. | | Таймер | 16-бит программируемый таймер с прерыванием. | | Host-интерфейс (HPI) | 8- или 16-битный параллельный интерфейс для связи с внешним хост-процессором (например, микроконтроллером). | | Порт ввода-вывода (Flag I/O) | Программируемые флаговые выводы (до 8) для общего назначения. | | Интерфейс внешней памяти | Параллельный, с программным ожиданием. | | Напряжение питания | Ядро: 3.3В (218xN), I/O: 3.3В или 5В (в зависимости от модели). Более ранние модели — 5В. | | Корпуса | PQFP, MQFP, LQFP (от 128 до 144 выводов). |

Парт-номера (Part Numbers) и совместимые модели

Номенклатура ADSP-218x строится по принципу: ADSP-218XYYZZZ-AAA, где:

• X — основная модель (например, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9).
• YY — показатель объема внутренней ОЗУ (например, 1=16K, 3=24K, 5=32K, 8=80K).
• ZZZ — показатель объема внутреннего ПЗУ (обычно указывается в даташите).
• AAA — суффикс, обозначающий тактовую частоту, напряжение питания и тип корпуса.

Основные модели семейства (в порядке возрастания возможностей):

1. ADSP-2181: Базовая модель. 16К слов ОЗУ, 0К ПЗУ. Флагман начала линейки.
2. ADSP-2183: Улучшенная версия 2181 с большим объемом памяти.
3. ADSP-2184 / ADSP-2185: Очень популярные модели. Имеют 24К слов ОЗУ данных/программ. Отличаются наличием (2185) или отсутствием (2184) внутреннего ПЗУ для загрузки загрузчика (Boot ROM).
   • Пример PN: ADSP-2185KSZ-160 (66 МГц, PQFP).
   • Пример PN: ADSP-2185BSTZ-160 (66 МГц, LQFP).
4. ADSP-2186: Аналогичен 2185, но с 32К слов ОЗУ.
5. ADSP-2187 / ADSP-2188: Модели с 80К слов ОЗУ. 2188 имеет вдвое больше встроенного ПЗУ для загрузки (4K слов) по сравнению с 2187 (2K слов). Пиковая производительность линейки.
   • Пример PN: ADSP-2188BSTZ-300 (75 МГц, 3.3В ядро, LQFP).
6. ADSP-2189: Модель с 32К слов ОЗУ и 32К слов ПЗУ. Предназначена для приложений, где программа хранится на кристалле.
   • Пример PN: ADSP-2189BSTZ-300 (75 МГц, 3.3В ядро, LQFP).

Линейка "N" (Low Voltage):

Поздние версии с пониженным энергопотреблением.

• ADSP-2185N, ADSP-2186N, ADSP-2187N, ADSP-2188N, ADSP-2189N
• Пример PN: ADSP-2189NBSTZ-300 (3.3В ядро и I/O, 75 МГц).

Совместимые и альтернативные модели:

• Прямая совместимость (в пределах семейства): Код, написанный для одной модели ADSP-218x, как правило, полностью совместим с более старшей моделью при условии учета различий в объемах памяти и периферии (например, переход с ADSP-2185 на ADSP-2189). Обратная совместимость (с младшей модели на старшую) требует проверки наличия специфичных ресурсов.
• Совместимость по выводам (Pin-to-Pin): Некоторые модели в одном корпусе имеют совместимую распиновку (например, 2185/2186 в 128-выводном PQFP), что позволяет проводить аппаратную модернизацию.
• Эволюционные замены (от Analog Devices):
  • ADSP-219x: Следующее поколение с улучшенной архитектурой (до 160 МГц), но с сохранением совместимости по набору команд на уровне исходного кода. Требует перекомпоновки платы.
  • Blackfin (например, ADSP-BF5xx): Гибридные процессоры (ЦСП/микроконтроллер) с архитектурой SIMD, значительно более высокой производительностью и низким энергопотреблением. Не совместимы по коду или выводам, но являются современной альтернативой для новых разработок.
  • SHARC (например, ADSP-21xxx): 32-разрядные ЦСП с плавающей точкой для высокопроизводительных применений. Другая архитектура.

Важное примечание: Большинство моделей ADSP-218x в настоящее время имеют статус "Not Recommended for New Designs" (NRND) или "Obsolete" у производителя. Для новых проектов Analog Devices настоятельно рекомендует использовать современные семейства, такие как Blackfin, SHARC или ADSP-CM4xx (с ядром ARM + ускорителями ЦОС). Поиск аналогов для ремонтов или поддержки legacy-систем часто ведется на вторичном рынке или через производителей совместимых компонентов.