Texas Instruments DaVinci Series

Texas Instruments DaVinci Series to rodzina procesorów tej firmy zoptymalizowana pod przetwarzanie sygnałów wideo.

Zakres nazwy Texas Instruments DaVinci Series

Texas Instruments DaVinci Series to określenie platformy procesorów i układów typu system-on-chip (SoC), projektowanych przede wszystkim do urządzeń przetwarzających obraz, dźwięk oraz strumienie multimedialne. Nie oznacza jednego konkretnego modelu ani jednej, identycznej architektury. Do rodziny DaVinci należą między innymi układy TMS320DM643x, TMS320DM644x, TMS320DM646x, TMS320DM36x oraz późniejsze procesory TMS320DM814x. Poszczególne układy różnią się rdzeniem obliczeniowym, wyposażeniem, częstotliwością pracy, interfejsami i przeznaczeniem.

Wspólną cechą tej platformy jest połączenie programowalnego procesora ogólnego przeznaczenia z wyspecjalizowanym procesorem sygnałowym DSP (Digital Signal Processor) albo z dodatkowymi sprzętowymi blokami obróbki obrazu. Dzięki temu urządzenie może wykonywać kod sterujący, obsługiwać system operacyjny i komunikację, a jednocześnie realizować operacje związane z kodowaniem, dekodowaniem, skalowaniem lub analizą obrazu. DaVinci stosowano w projektach takich jak rejestratory wideo, kamery sieciowe, wideotelefony, przystawki telewizyjne i urządzenia samochodowej rozrywki multimedialnej.

Połączenie rdzenia ARM i procesora DSP

Jednym z dobrze udokumentowanych przykładów platformy jest TMS320DM6446. Ten układ zawiera 32-bitowy rdzeń ARM926EJ-S oraz procesor sygnałowy TMS320C64x+. Rdzeń ARM pełni funkcję nadrzędną: uruchamia oprogramowanie, konfiguruje peryferia, zarządza pamięcią i kontroluje współpracę z podsystemem DSP. Procesor C64x+ jest zoptymalizowany pod wykonywanie wielu operacji arytmetycznych na danych sygnałowych, co ma znaczenie przy pracy z obrazem i dźwiękiem.

Rdzenie C64x+ należą do rodziny stałoprzecinkowych procesorów DSP TMS320C6000 i wykorzystują architekturę VLIW (Very Long Instruction Word). W wybranych modelach DaVinci procesor może pobierać i wykonywać wiele instrukcji w jednym cyklu, o ile kompilator lub programista poprawnie rozłoży niezależne operacje w potoku wykonawczym. Nie należy jednak utożsamiać wszystkich układów DaVinci z DM6446. Przykładowo TMS320DM8147 korzysta z rdzenia ARM Cortex-A8 oraz procesora zmiennoprzecinkowego DSP TMS320C674x, dlatego jego możliwości i organizacja podsystemów są inne niż w starszych układach ARM926EJ-S z C64x+.

Bloki wideo, pamięć i interfejsy urządzenia

Procesor DaVinci nie ogranicza się do samego rdzenia CPU. W zależności od modelu układ może zawierać podsystem wejścia i wyjścia obrazu, sprzętowe moduły wspierające kodeki, kontroler pamięci, interfejsy komunikacyjne oraz bloki odpowiedzialne za przesyłanie danych między pamięcią i jednostkami obliczeniowymi. W dokumentacji TMS320DM644x opisano między innymi Video Processing Front End (VPFE) do pobierania danych obrazu oraz Video Processing Back End (VPBE) do przygotowania obrazu dla wyjścia.

Przykładowy TMS320DM6446 obsługuje pamięć DDR2 oraz interfejsy takie jak I2C, SPI, UART, USB, Ethernet 10/100 przez EMAC i VLYNQ. Warianty z tej rodziny mogą mieć również wejścia i wyjścia wideo oraz kontrolery pamięci masowej, na przykład dla NAND Flash. Konkretna konfiguracja zależy od numeru układu i obudowy, dlatego podczas identyfikacji nie wystarcza samo oznaczenie DaVinci. Trzeba odczytać pełny symbol z obudowy, sprawdzić rewizję krzemową oraz porównać schemat płyty z właściwą kartą katalogową.

Znaczenie oznaczenia podczas naprawy płyty urządzenia

Uszkodzenie układu DaVinci może powodować brak startu urządzenia, zatrzymanie inicjalizacji obrazu, brak zapisu nagrań, artefakty wideo albo utratę komunikacji sieciowej. Takie objawy nie wskazują automatycznie na awarię samego procesora. Podobne symptomy wywołują problemy z zasilaniem rdzenia i pamięci, uszkodzona pamięć DDR2, błędny obraz w pamięci Flash, przerwane połączenia BGA, niesprawny zegar taktujący lub awaria zewnętrznych układów wejścia i wyjścia obrazu.

Diagnostyka wymaga więc pomiaru napięć zasilających, sprawdzenia sygnału resetu i zegara, obserwacji komunikacji podczas uruchamiania oraz weryfikacji pamięci i nośnika z oprogramowaniem startowym. W urządzeniach opartych na DM644x istotne jest rozróżnienie problemu po stronie ARM i problemu po stronie DSP. Rdzeń ARM może uruchamiać system i odpowiadać przez interfejs sieciowy, podczas gdy DSP lub podsystem wideo nie wykonuje poprawnie operacji kodowania. Warszawskie Pogotowie Komputerowe zajmuje się profesjonalną naprawą laptopów, komputerów PC i ich podzespołów, a ocena płyty z procesorem DaVinci wymaga dodatkowo dokumentacji konkretnego modelu oraz dostępu do odpowiednich punktów pomiarowych.