Diseño y prototipado de un sintetizador digital basado en una arquitectura system on chip (SoC)

Abstract

[ES] En el presente trabajo se aborda el diseño y prototipado de un sintetizador digital de audio sobre una arquitectura System on Chip (SoC). El diseño se plantea sobre la herramienta Simulink® y, mediante plug-ins para generación automática de código, se convierte el modelo visual del sistema en código C, desplegable en el procesador software, y en código VHDL, sintetizable para su despliegue en el chip FPGA, ambos integrados en el SoC de la placa de desarrollo utilizada. En primer lugar, se aborda el diseño de las etapas de la cadena de síntesis, valorando diferentes opciones de diseño en cada una de ellas, con el fin de obtener las características sonoras deseadas. Tras validar el diseño inicial, se plantea su separación dos bloques de procesado software y hardware, para posteriormente realizar la conversión a precisión finita del bloque hardware. Tras la comprobar que el nuevo modelo mantiene las prestaciones del modelo original, se genera automáticamente el código y se despliega en el SoC de la placa de desarrollo, donde se realiza la validación final del sistema. El resultado final es un sintetizador digital de audio implementado en un SoC, aprovechando las ventajas del procesado software y de la lógica programable.

[EN] The present work approaches the design and prototyping of a digital audio synthesizer based on a System on Chip (SoC) architecture. The design is leveraged on the Simulink® tool and, by means of plug-ins for the automatic code generation, the system visual model turns into C code, deployable on the software processor, and into synthesizable VHDL code, for its deployment in the FPGA chip, both integrated in the SoC of the development board. First, the design of the stages of the synthesis chain is carried out, evaluating different design options for each one of them, in order to achieve the desired sound characteristics. After validating the initial design, the system is partitioned into 2 blocks: a processing software block and hardware logic block, for later carrying out the conversion to finite precision of the hardware block. After checking that the new model maintains the features of the original model, the code is automatically generated and deployed in the SoC of the development board where the final validation of the system is carried out. The final result of the work is in a digital audio synthesizer implemented in a SoC, taking advantage of the processed software and the programmable logic.