SounDSPlus_dual_mono_FPGA_SM5865

[demon_rt]

Почитав положительные отзывы о ЦАП на SM5865 и посмотрев характеристики всемизвестного Lynx d47 решил собрать подобный девайс. Управление и ЦФ реализованы в ПЛИС. Устройство собрано по архитектуре двойного моно, соответственно две отдельных взаимозаменяемых аналоговых платы.

Измерения:

[EDDiE]

И последние новости по проекту. В ПЛИС реализована функция генерации меандра. Теперь можно тестить усилки))

усилки надо тестить комплексным сигналом. sia_2 писал каким именно

[Yurgen]

Люди в ЛС спрашивают, чем отличается ЦФ на FPGA от того же SM5847 Пример для х8

SM5847
Вложение 329884
FPGA DSP FIR
Вложение 329885

Интересно, есть ли на слух разница. SM5847 очень хороший ЦФ.

---------- Сообщение добавлено 00:03 ---------- Предыдущее сообщение было 00:00 ----------

Да мастерклок
Вложение 329993

Говорят что у si570 и подобных есть спуры

some-si5351-spectrum-measurements/

Поскольку для sm5865 не требуется генератор на 2048Fs, может лучше было поставить парочку кристековских 950 серии, или ГКП-154?

[demon_rt]

Интересно, есть ли на слух разница. SM5847 очень хороший ЦФ

Хороший, понятие относительное, сравните подавление на графиках при 40 КГц, пересчитав шкалу Х.

Говорят что у si570 и подобных есть спуры

some-si5351-spectrum-measurements/

По ссылке совсем не то. Джиттер si5351 - до 150ps против 0.6ps у Si570.

Поскольку для sm5865 не требуется генератор на 2048Fs, может лучше было поставить парочку кристековских 950 серии, или ГКП-154?

Задача была сконструировать несущую плату, на которую можно устанавливать модули ЦАП любой конфигурации, и получением мастерклока ко всем вариантам овесемпленга от x1 до ,,,

[dortonyan]

Ошибаетесь. DSP работают на частоте до 500МГц, без проблем, они для этого собственно и интегрированы в ПЛИС. Логика же уже при 300 МГц испытывает большие проблемы верефикации времменных параметров, а на 500 она просто не работает.

И что с того? Вы понимаете, что быстродействие, т.е. кол-во обсчитанных тапов в единицу времени зависит не только от тактовой частоты?
Приведу пример.
Допустим нам надо обсчитать первую ступень х2 аля SM5847 на 168 тапов. Для этого стандартный DSP блок (т.е. без заточек под тип фильтра) выполнит 168 умножений. Но если написать специализированное ядро для обсчета полуполосного фазолинейного фильтра. То за счет нулевых коэф-тов кол-во умножений сокращается вдвое (грубо). Т.е. получается 84 умножения. Далее используем св-во симметрии ИХ и сокращаем кол-во умножений еще вдвое. И того всего 42 умножения, вместо 168, которые будет пилить скоростной DSP. Я уже молчу, о том, что разбитие на х2 ступени еще раза в 1,5..2 снижает кол-во умножений.
И это ускорение только за счет арифметики. А можно еще сам процесс умножения распараллелить, на 2..4 и более умножителя, ускорив кратно обсчет. Т.е. быстродействие ограничивается только ресурсами плисины и фантазией (умениями) разработчика.

[demon_rt]

И что с того? Вы понимаете, что быстродействие, т.е. кол-во обсчитанных тапов в единицу времени зависит не только от тактовой частоты?

Естественно

Но если написать специализированное ядро для обсчета полуполосного фазолинейного фильтра. То за счет нулевых коэф-тов кол-во умножений сокращается вдвое (грубо).

Речь не об этом. Сколько вы логики потратите даже для реализации оптимизированного фильтра? Сейчас ни кто не пишет фильтры на логических элементах, объясню почему на примере Virtex4. Для реализации умножителя 16x16 бит требуется 280 LUT4s (look-up tables), а для реализации на DSP потребуется только - 1 блок аппаратных умножителей (DSP). Только логику еще нужно оптимально развести внутри ПЛИС, соединив все LUTs, трассировочными линиями, и не факт, что на высокой частоте это будет корректно работать. На DSP же все вычисления выполняются внутри одного аппаратного блока, (созданного специально для задач ЦОС), и трассировочные ресурсы для соединения сумматоров и умножителей, просто не задействуются.

[dortonyan]

Сколько вы логики потратите даже для реализации оптимизированного фильтра?

Подождите. Изначально тезис был о том, что аппаратный DSP всегда быстрее. Я показал, что не всегда. Вы согласны с этим? Сколько для этого понадобится ресурсов - другой вопрос.
И вообще без разницы, на чем реализован ЦФ. Главное чтобы он был компактен, имел малое потребление и малый уровень помех (и желательно был недорог). А какими блоками вы его построите - дело десятое. Именно по этому я делал ЦФ lcmxo2, осознавая отсутствие аппаратных блоков умножения, а не потому что мне не нравятся аппаратные блоки. Для аудио ЦФ ее ресурсов и так хватает с большим запасом, но при этом у нее большой выбор корпусов и встроенная flash.

Сейчас ни кто не пишет фильтры на логических элементах

Спорный тезис. Если так рассуждать, то можно заявить что сейчас никто не использует 8-битные процы, потому что уже полно 32-х битных. И ассемблерный код, очевидно, тоже никто не использует, потому что есть С.
Каждой задаче - свой способ решения.
Были бы микрухи в мелких корпусах, с малым потреблением, со встроенной флешью и с выделенным DSP ядром - использовал бы них. Но таковых к сожалению нет.

Только логику еще нужно оптимально развести внутри ПЛИС, соединив все LUTs, трассировочными линиями, и не факт, что на высокой частоте это будет корректно работать.

Извините, но видимо вы не совсем понимаете о чем пишите. Для этих целей не надо никаких извращений с трассами. Компилятор сам все сделает, а анализатор таймингов посчитает макс. частоту, на которой схема будет корректно работать. Если эта частота выше фактической тактовой, то нет проблем.

[demon_rt]

Изначально тезис был о том, что аппаратный DSP всегда быстрее

Да он всегда быстрее, я и не отрицаю. Я Вам привел пример реализации умножителя двумя путями. На DSP он будет быстрее, компактнее и думаю по энергопотреблению меньше, чем на логике.

Сколько для этого понадобится ресурсов - другой вопрос.

Как раз таки вопрос актуальный.

Извините, но видимо вы не совсем понимаете о чем пишите.

Я прекрасно знаю о чем пишу. И прекрасно знаю как криво разводятся проекты с заполнением выше 70%, как на маленьких ПЛИС так и на больших UltraScale. И никакой компилятор вам не поможет, пока вы "ручками" не закрепите в логике все ключевые места. Поверьте даже современные компиляторы не умеют расставлять приоритеты при трассировке. Вот по этому, то что можно реализовать на специализированных блоках, лучше делать на них. Память тоже легко сделать на распределенной логике, но какой объем получите?? И с какой максимальной частотой она будет работать?? Для этого в ПЛИС есть интегрированная BRAM. Другое дело, если в вашей ПЛИСке нет ни DSP ни BRAM, то уж приходится городить на чем есть.

[Turbo_man]

Допустим нам надо обсчитать первую ступень х2 аля SM5847 на 168 тапов.

У неё 169 тапов в первом блоке. У вас описка?

[dortonyan]

Да он всегда быстрее

Как вам будет угодно, я устал объяснять.

На DSP он будет быстрее, компактнее и думаю по энергопотреблению меньше, чем на логике.

И перестаньте выделенные блоки называть dsp. DSP - это digital signal processing. ЦФ на логике тоже будет выполнять функции DSP.

Я прекрасно знаю о чем пишу.

Извините, но похоже что все таки нет.

И прекрасно знаю как криво разводятся проекты с заполнением выше 70%, как на маленьких ПЛИС так и на больших UltraScale. И никакой компилятор вам не поможет, пока вы "ручками" не закрепите в логике все ключевые места. Поверьте даже современные компиляторы не умеют расставлять приоритеты при трассировке. Вот по этому, то что можно реализовать на специализированных блоках, лучше делать на них.

При чем здесь заполнение и какие-то ключевые места? Вы представляете как работает синхронная логика? Какая разница как компилятор разтусует вентили. Главное чтобы в итоге задержка в между двумя синхронными триггерами не превышала периода тактовой частоты. Задержка эта высчитывается анализатором таймингов по итогу компиляции и размещения логики. Ну разместит автотрассировщик не оптимально, ну получится задержка на 1нс больше, и что с того, если суммарная задержка все равно меньше периода тактовой частоты? Схема будет работать точно так же.
Я понимаю, что могут быть ситуации, когда логика работает на пределе быстродействия, или приходится использовать какие-то асинхронные сигналы, или надо выровнять фронты для работы с внешними схемами. Но это скорее специфичные частные случаи. В правильно спроектированной синхронной логической схеме эти размещения ни на что не влияют. Если в синхронной схеме (не на пределе быстродействия) для работоспособности приходится настраивать оптимизацию, или заниматься ручной трассировкой, то это просто кривой проект.

Вот по этому, то что можно реализовать на специализированных блоках, лучше делать на них.

Ни разу с этим не спорил. Полностью поддерживаю. Но, главное - не на чем реализовать, а - как.

Память тоже легко сделать на распределенной логике, но какой объем получите?? И с какой максимальной частотой она будет работать?? Для этого в ПЛИС есть интегрированная BRAM. Другое дело, если в вашей ПЛИСке нет ни DSP ни BRAM, то уж приходится городить на чем есть.

Вы так излагаете, как будто я из бедности не могу себе позволить плисину с выделенными аппаратными умножителями. ))) Я же вроде выше описал, что и почему применяю. Ну нет подходящих (по моим критериям) плисин с аппаратными умножителями, тупо нет, ни за какие деньги.
Про память я ничего не говорю, ее я тоже использую выделенными блоками. Все что есть выделенное, надо использовать.

Offтопик:

У неё 169 тапов в первом блоке. У вас описка?

Ну я же написал "аля". Для примера 168 удобнее, лучше делится на два.

[tomtit]

Уважаемые сэры, посмотрите мою ветку 5-8 летней давности про фильтры на ФПГА.
Реплика SM5842 делается на маленьком спартане 3 элементарно, еще и на кучу всего остального хватает.
А 5842 это то, с чего я начал свое образование в этой области, даже коэффициенты опубликовал, можете сами проверить АЧХ.

Правда потом я придумал, как экономно реализовать
однокаскадную архитектуру и завязал с каскадированными полуполосниками.
Тактовой 33МГц вполне хватает. Дизайн с нулевым тайминг score.

З.Ы.
В 5842/47 нет ничего особенного, любой студент с Матлабом сделает то же самое
за 5 минут. Аудиомифология в общем.

[Alex]

Вы так излагаете, как будто я из бедности не могу себе позволить плисину с выделенными аппаратными умножителями. )))

Ну, поставить такую как поставил себе demon_rt таки не каждый себе позволит. Осообено, если покупать ее за свои

Реплика SM5842 делается на маленьком спартане

А смысл делать реплику?

[demon_rt]

А смысл делать реплику?

В том-то и дело, что реплику ни кто не собирался делать, а был реализован ЦФ с более достойными характеристиками (графики уже приводил).
А кроме ЦФ в ПЛИС так же реализованы:
- модуль SPDIF приемника до 192 КГц,
- модуль FIFO для пересинхронизации (уход от мастерклока SPDIF)
- модуль обработки данных с Аманеро до 384 КГц (USB)
- модуль управления синтезатором частот (от 10 МГц до 800МГц с шагом 0,1 Гц)
- модуль коммутации входных потоков
- модуль коммутации ЦФ в зависимости от Fs
- модуль обработки команд с энкодера
- модуль отображения (вывод данных на дисплей)
- модуль формирования тестовых сигналов DDS непосредственно в ПЛИС (без подключения внешних устройств)
- модуль формирования потока I2S на ЦАП
- модуль обработки команд с пульта дистанционного управления в формате NEC
- модуль управления аттенюатором на реле

Реплика SM5842 делается на маленьком

Мне лично не интересен этот ЦФ

И перестаньте выделенные блоки называть dsp

Извините, пользуюсь терминологией той фирмы с которой работаю. У Xilinx эти блоки так и называются -DSP

Вы представляете как работает синхронная логика?

Нет конечно, об этой тайне знают только избранные )))

Ну разместит автотрассировщик не оптимально, ну получится задержка на 1нс больше, и что с того, если суммарная задержка все равно меньше периода тактовой частоты? Схема будет работать точно так же.

Вы мыслите в масштабах реализации фильтра в ПЛИС по типу SM5842. Выполняя ЦФ на частоте обработки 30 МГц , скорее всего с проблемами в трассировке и не сталкнетесь

[Yurgen]

А смысл делать реплику?

Так смысла там нет вообще во внешнем крутейшем ЦФ для sm5865 и тем более для PCM1794 с его нойзейпером 3 порядка и OSR= 64. У SM получше архитектура и OSR= 96, но и ему ЦФ SM5847 хватает за глаза.

[demon_rt]

ему ЦФ SM5847 хватает за глаза

По каким критериям вы это определили? Проводили измерения в полосе хотя бы 500 КГц?

[Yurgen]

Измерения чего? Вы бы для начала посмотрели спектр шумов типового нойзшейпера как в этих микросхемах ЦАП.
Измерения можно провести в том же матлабе.

[demon_rt]

Измерения чего?

Подайте 20КГц сигнал на ЦАП и смотрите в полосе пару сотен килогерц.

[Sanny]

Так смысла там нет вообще во внешнем крутейшем ЦФ для sm5865 и тем более для PCM1794 с его нойзейпером 3 порядка и OSR= 64. У SM получше архитектура и OSR= 96, но и ему ЦФ SM5847 хватает за глаза.

Ну,как раз в рамках данного проекта к ЦФ можно добавить модулятор и подавать на ЦАПу ДСД-была соответствующая тема ,там одно из узких мест было ограничение по вычислительной мощности - а здесь дури много...

[Yurgen]

И чем поможет применени ЦФ с более сильным ослаблением, если у самого нойзшейпера шумы больше?

---------- Сообщение добавлено 13:38 ---------- Предыдущее сообщение было 13:37 ----------

Ну,как раз в рамках данного проекта к ЦФ можно добавить модулятор и подавать на ЦАПу ДСД-была соответствующая тема ,там одно из узких мест было ограничение по вычислительной мощности - а здесь дури много...

Так об этом и речь, этот ЦФ как реактивный двигатель к матизу ) в данном контексте

[Alex]

Подайте 20КГц сигнал на ЦАП и смотрите в полосе пару сотен килогерц.

А чем "это" интересно, если это не измерительный прибор а для "слухать музыку"? Там все равно восстанавливающий фильтр все "сотни килогерц" отрежет, да и вроде, дельфинов среди нас не наблюдается.....

[Sanny]

И чем поможет применени ЦФ с более сильным ослаблением, если у самого нойзшейпера шумы больше?


---------- Сообщение добавлено 13:38 ---------- Предыдущее сообщение было 13:37 ----------



Так об этом и речь, этот ЦФ как реактивный двигатель к матизу ) в данном контексте

чем обусловлено восприятия качества звука до конца не определено..

---------- Сообщение добавлено 13:53 ---------- Предыдущее сообщение было 13:49 ----------

В порядке спекуляции- одноступенчатый ЦФ на несколько тысяч тапов-ДСД- ЦАП... тоже самое но несколько сотен тапов...трёхступенчатый фильтр с параметрами , аналогично первому варианту.. - исравнить на слух..