POLITECNICO DI MILANO
Studio e implementazione di una
architettura basata sul
DIOPSIS®740 per audio ad alta
qualità. Il caso del convertitore
Stereo/Surround 5.1
Relatore: Prof. Anna Antola
Correlatore: Ing. Marco Domenico Santambrogio
Matteo Rossi
Roberto Urso
A.A. 2005/2006
Sommario
Introduzione:
Obiettivi del lavoro di tesi
Il sistema Dolby Digital 5.1
Il processore DIOPSIS®740 e la scheda JTST
Sviluppo del progetto:
Struttura dell’applicazione
Implementazione su D740
Test e risultati
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Obiettivi del lavoro di tesi
Obiettivi generali:
Studio dell’architettura dual-core Atmel
DIOPSIS®740
Realizzazione di un’applicazione che sfruttasse il
parallelismo offerto dal processore
Obiettivo specifico:
Implementazione di un convertitore
stereo/surround che rispondesse ai requisiti
dell’audio ad alta qualità
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Il sistema Dolby Digital 5.1
Cinque canali disposti
attorno allo
spettatore, per creare
una scena sonora che
lo coinvolga
Sesto canale (LFE)
dedicato alla
riproduzione delle
basse frequenze:
Maggiore dinamica
Minori distorsioni
Posizionamento
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Il processore DIOPSIS®740
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Integra un
controllore
ARM7 e un
DSP mAgic
L’ARM ha
accesso
diretto a
diverse
periferiche
DSP floatingpoint a 40 bit
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Il processore DIOPSIS®740
La memoria del mAgic è
mappata all’interno di
quella dell’ARM
mAgic in System Mode:
ARM può leggere e
scrivere in tutte le
pagine
mAgic in Run Mode:
ARM può leggere e
scrivere solo nella
pagina 4
La pagina 5 è
raggiungibile tramite
DMA
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La scheda JTST
Scheda prototipo per
lo sviluppo di
applicazioni D740
4 ingressi + 4
uscite audio
stereo
2 porte seriali
1 porta USB
LED display a 7
segmenti
Bootloader
precaricato
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Struttura dell’applicazione
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Requisiti:
Progettazione di funzioni che regolino i volumi dei
canali in uscita in funzione della posizione della
sorgente sonora;
Taglio in frequenza dei campioni destinati al canale
LFE;
Supporto della porta seriale per gestione in real-time
delle coordinate del suono;

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Il tutto mantenendo un’ottima qualità del suono
(campionamento a 48.8 kHz), quindi eseguendo
tutte le elaborazioni in 0.2 ms
Struttura dell’applicazione
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Calcolo dei livelli dei canali:
Calcolo tramite matrici preimpostate
Occupazione di memoria
Scarsa flessibilità
Variazioni di volume non omogenee
Calcolo tramite distanza euclidea
Occupazione di memoria azzerata
Flessibilità
Transizioni fluide  ottima qualità del suono
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Struttura dell’applicazione
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Taglio in frequenza tramite FFT:
Occupazione di memoria elevata
Numero di cicli macchina
(2049 disponibili, 12932 richiesti)
Taglio in frequenza tramite filtro IIR:
Filtri a risposta impulsiva infinita:
Bassa occupazione di memoria
Computazionalmente semplici
Implementazione di un filtro
passa-basso analogico RC
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Implementazione su D740
Organizzazione dei task:
ARM si occupa di
campionare/sintetizzare
il suono e gestire la
comunicazione con il PC
mAgic elabora i
campioni sulla base dei
parametri forniti
dall’ARM
I dati sono trasferiti
tramite la memoria
PARM
Un semaforo controlla la
sincronizzazione dei
due processori
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Risultati dei test
Abbiamo registrato un file WAV collegando il PC
all’uscita dei canali Centrale e LFE
Canale
centrale
Canale
LFE
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La forma d’onda mostra l’efficacia del filtro IIR
implementato
Risultati della simulazione
Tramite gli strumenti messi a disposizione
dall’ambiente di sviluppo, abbiamo analizzato il
profilo del Program Memory Address del mAgic DSP
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Conclusioni
Il mAgic spende molto tempo nell’attesa che il
semaforo sia attivato
Possibilità di implementare altre elaborazioni sui
campioni
Possibilità di aumentare il numero degli ingressi
e assegnare ad ognuno una posizione nello
spazio
Idea: utilizzare la porta USB presente sulla scheda
per inviare al PC il suono già compresso in formato
digitale AC-3
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Fine presentazione
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