Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине: «Процессоры для цифровой обработки сигналов»




Скачать 162.72 Kb.
НазваниеПояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине: «Процессоры для цифровой обработки сигналов»
Дата конвертации06.04.2013
Размер162.72 Kb.
ТипПояснительная записка
Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Тульский государственный университет

Кафедра электронных вычислительных машин


Вычислительная система цифровой обработки сигналов в реальном времени


ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по дисциплине:

«Процессоры для цифровой обработки сигналов»



Выполнил:

студент гр. 250261 Косухин К.Ю.

Обозначение КП:

К2.002.103

Руководитель работы:

Новиков А.В.

Работа защищена:

_____________оценка_______________

Члены комиссии:

__________________________________




__________________________________




__________________________________



Тула 2010

УТВЕРЖДАЮ
Заведующий кафедрой
____________________ «____»_________ 201 г.


З А Д А Н И Е


на курсовую работу по дисциплине__Процессоры для цифровой обработки сигналов_

студенту группы ____250261__________________________________________
Тема работы __ Вычислительная система цифровой обработки сигналов в реальном времени ____________________________________________________________
__________________________________________________________________

Входные данные__процессор ADPS, звук частотой 48000 Гц, тип фильтра MAX (вычисление максимального значения по окну)_______________________________
__________________________________________________________________
Задание получил _____Косухин К.Ю.______________ «____»________ 201 г.

График выполнения работы
Выдача задания «____» __________________201 г.
Срок предоставления готовой работы «____»_______________ 201 г.

Замечания консультанта_____________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

К защите. Консультант (руководитель) ________________________________
«____»____________201 г.

Графические материалы прикладываются к заданию.
При защите курсового проекта наличие рецензии обязательно.

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

3

К2.002.103.ПЗ

Разраб.

Косухин К.Ю.


Провер.

Новиков А.В.

Реценз.


Н. Контр.


Утверд.


Вычислительная система.

пояснительная записка

Лит.

Листов

20

ТулГу, гр.250261

Оглавление

Выбор элементной базы. 11

Разработка программного обеспечения спецвычислителя 15

Заключение 20

Библиографический список 21


Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

4

К2.002.103.ПЗ


Введение

Цель данного курсового проекта заключается в выполнении с целью закрепления знаний по курсу «Процессоры для цифровой обработки сигналов» и развития навыков самостоятельного проектирования вычислительных систем.

Задачами курсового проекта являются:

  • практическое овладение методикой проектирования вычислительной системы на основе современной элементной базы;

  • оценка параметров проектируемой системы и применения мер по повышению качества проектирования.Тематика курсового проекта

  • В курсовом проекте проектируется вычислительная система, предназначенная для реализации заданного цифрового фильтра и структурно состоящая из устройств:

  • - спецвычислитель, выполняющий цифровую фильтрацию аналогового сигнала (вход и выход спецвычислителя - аналоговые).

  • - персональной ЭВМ (ПЭВМ) типа IBM PC, связанной со спецвычислителем по одному из стандартных последовательных интерфейсов (RS-232, RS-485, USB, CAN), выполняющей управлением параметрами фильтрации.

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

5

К2.002.103.ПЗ


Проектируемая система должна работать в режиме реального времени, т.е. запаздывание потока результатов от потока входной информации не должна превышать заданного интервала времени.


Задачами проектирования являются:

  1. разработка функциональных и принципиальных электрических схем спецвычислителя;

  2. разработка программного обеспечения спецвычислителя;

  3. оценивание параметров всей системы в целом на основе исходных данных и полученных параметров проектируемого спецвычислителя;


К параметрам проектируемой системы, частным и общим, относятся:

- время задержки выходной последовательности данных относительно входной (или время выполнения алгоритма);

- производительность спецвычислителя и всей системы в целом.

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

6

К2.002.103.ПЗ


Техническое задание

Разработать систему для фильтрации звука частотой 48 кГц, используя тип фильтра MAX (вычисление максимального значения по окну).

Выбираемый процессор должен быть модели ADSP. Размерность входного звука составляет 8 разрядов.

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

7

К2.002.103.ПЗ


Анализ исходных данных

Анализ задания позволяет сделать следующие предварительные выводы:

Требование обработки 8-канального звука нас не ограничивает выбором только лишь среди 8-битных процессоров (которые так редки сегодня). Хотя АЦП и ЦАП лучше выбрать именно 8-разрядные.

Выбор алгоритма вычисления заданной функции должен учитывать следующие особенности:

  1. Алгоритм должен реализовывать работу с входными данными, ограничиваясь частотой входного звука (48 кГц).

  2. Алгоритм должен реализовывать выполнение операций с 8-битными числами, хотя на входе и на выходе мы имеем 16-битные порты; это обусловлено выбором типа процессора.Теоретические сведения

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

8

К2.002.103.ПЗ


Цифровая обработка сигналов (ЦОС, DSP - англ. digital signal processing) — преобразование сигналов, представленных в цифровой форме.

Любой непрерывный (аналоговый) сигнал s(t) может быть подвергнут дискретизации по времени и квантованию по уровню (оцифровке), то есть представлен в цифровой форме. Если частота дискретизации сигнала Fd не меньше, чем удвоенная наивысшая частота в спектре сигнала Fmax (то есть f_d\geq 2\cdot f_{max}), то полученный дискретный сигнал s(k) эквивалентен сигналу s(t) (см. теорему Котельникова). При помощи математических алгоритмов s(k) преобразуется в некоторый другой сигнал s1(k) имеющий требуемые свойства. Процесс преобразования сигналов называется фильтрацией, а устройство, выполняющее фильтрацию, называется фильтр. Поскольку отсчёты сигналов поступают с постоянной скоростью Fd, фильтр должен успевать обрабатывать текущий отсчет до поступления следующего (чаще - до поступления следующих n отсчётов, где n - задержка фильтра), то есть обрабатывать сигнал в реальном времени. Для обработки сигналов (фильтрации) в реальном времени применяют специальные вычислительные устройства — цифровые сигнальные процессоры.

Всё это полностью применимо не только к непрерывным сигналам, но и к прерывистым, а также к сигналам, записанным на запоминающие устройства. В последнем случае скорость обработки непринципиальна, так как при медленной обработке данные не будут потеряны.

Различают методы обработки сигналов во временной (англ. time domain) и в частотной (англ. frequency domain) области. Эквивалентность частотно-временных преобразований однозначно определяется через преобразование Фурье.

Обработка сигналов во временной области широко используется в современной электронной осциллографии и в цифровых осциллографах. А для представления сигналов в частотной области используются цифровые анализаторы спектра. Для изучения математических аспектов обработки сиг

В последние годы при обработке сигналов и изображений широко используется новый Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

9

К2.002.103.ПЗ


математический базис представления сигналов с помощью "коротких волночек" - вейвлетов. С его помощью могут обрабатываться нестационарные сигналы, сигналы с разрывами и иными особенностями и сигналы в виде пачек.

Выбор элементной базы.


Так как по заданию нам необходим ADSP процессор, способный работать с 8-битными входными данными, нам подойдет почти любой процессор этой серии. Главным критерием в выборе стали – наличие двух последовательных портов и дополнительный вход для динамического изменения ширины окна. По заданным критериям я выбрал ADSP-2184.

Это 16-разрядный Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

10

К2.002.103.ПЗ


процессор имеющий частоту 33 МГц.




Внешний тактирующий кристалл для процессора выглядит следующим образом




Выбор АЦП пал на 8-битный последовательный MAX1107 корпорации MAXIM.




ЦАП -Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

11

К2.002.103.ПЗ

- 8-битный последовательный MAXIM MAX52.



Оба АЦП и ЦАП могут работать с частотой до 2 МГц, это удовлетворяет требованию – обработать 48кГц сигнал.

Принципиальная схема индикации приведена в приложении.

Разработка программного обеспечения спецвычислителя


Основная цель спецвычислителя – читать данные из первого последовательного порта, применять фильтрацию с помощью скользящего окна и отдавать отфильтрованное значение на выходной последовательный порт.

Так как скользящее окно способно меняться динамически через порт, подключенный к внешнему устройству, то алгоритм работы фильтра будет следующий

Вход

w[i], m

i += 1

max = w[0]

j = 0, m - 1

w[i] > max

max = w[i]

put_dac(max)

Выход

i >= m

0

1

1

i = 0

0


В данном алгоритме переменная “iИзм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

12

К2.002.103.ПЗ


” и массив w(отвечающий за скользящее окно) должны быть статичны, чтобы сохранять состояние при каждом выходе из процедуры.

Сама же настройка процессора в программном обеспечении сведется к настройке последовательных портов.

За входной порт возьмем SPORT1 потому что он имеет прерывание IRQ0, которое используется, при появлении новой порции данных от АЦП. Так же, настроя частоту чтения порта на 48 кГц, мы избавимся от потребности в таймере - порт будет сам читать данные и выполнять прерывание с нужной нам частотой. Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

13

К2.002.103.ПЗ


Последовательный порт для вывода данных SPORT0 настроим на ту же частоту обновления.

Данные для настраиваемого размера окна будем получать по порту DATA.

Алгоритм написан на языке C, используя 16-разрядный компилятор.

Файл с кодом главной функции выглядит очень скромно:

Program.c

#include "io.h"


int main() {

init_sports();

while(1);

}

Это говорит о том, что нам здесь нужно только настроить порты, прерывания и ждать.

В файле io.c находится функционал работы с портами:

io.h

#ifndef _IO_H

#define _IO_H


short get_adc();

void put_dac(short value);

int m_get();

void init_spИзм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

14

К2.002.103.ПЗ


orts();


// private

void SPORT1_receive();


#endif



io.c

#include "io.h"

#include "functional.h"


register int SPORT0;

register int SPORT1;

register int DATA;

register short SPORT1_RCR1;

register int SPORT1_RCLKDIV;

register short SPORT0_TCR1;

register int SPORT0_TCLKDIV;


static int i = 0;


short get_adc() {

return (short)SPORT1;

}


void put_dac(short value) {

SPORT0 = value;

}


int m_get() {

return DATA;

}


void init_sports() {

//receivig port

SPORT1_RCR1 = 1;

SPORT1_RCLKDIV = 687; // CpuFrequency:33000000 / SoundFrequency:48000 = 687.5;


//transfering port

SPORT0_TCR1 = 1;

SPORT0_TCLKDIV = 687;

}


void SPORT1_receive() interrupt IRQ0 {

int m = m_get();

if(i >= m)

i = 0;

window_write_by_index(i++, get_adc());

put_dac(window_calculate_max(m));

}Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

15

К2.002.103.ПЗ


Здесь в функции «init_sports» настраиваем последовательные порты на частоту чтения 48000 Гц и ставим режимы работы портам SPORT1 и SPORT0 на прием и передачу соответственно.

Основной алгоритм фильтра вызывается в прерывании «SPORT1_receive».

Функционал, с которым он работает, приведен в файле «functional.c»

functional.h

#ifndef _FUNCTIONAL_H

#define _FUNCTIONAL_H


void window_write_by_index(int index, short value);

int window_calculate_max(int window_size);


#endif



functional.c

#include

#include "functional.h"


#define WINDOW_MAX_SIZE 65535

static short window[WINDOW_MAX_SIZE];


void window_write_by_index(int index, short value) {

index = min(index, WINDOW_MAX_SIZE);

window[index] = value;

}

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

16

К2.002.103.ПЗ


int window_calculate_max(int window_size) {

int i;

int max = window[0];

window_size = min(window_size, WINDOW_MAX_SIZE);

for(i = 1; i < window_size; i++)

if(window[i] > max)

max = window[i];

return max;

}

Заключение


Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

17

К2.002.103.ПЗ

В данной работе была проведена разработка спецвычислителя, выполняющего фильтрацию звука. Разработан алгоритм работы препроцессора. Проведена разработка и синтез принципиальной схемы всех функциональных элементов препроцессора.

А так же было приобретение практических навыков оформления и выпуска конструкторской документации в соответствии с ГОСТ.

Библиографический список


  1. Байков В.Д, Смолов В.Б. Специализированные процессоры: Итерационные алгоритмы и структуры – М.: Радио и связь, 1985.- 288 с.

  2. Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах: Справочник М: Радио и связь, 1990. – 304 с.

  3. Схемотехника ЭВМ /Под ред. Соловьева Г.Н.-М.:Высш.шк.,1985.- 391 с.

  4. Голдсуорт Б. Проектирование цифровых логических устройств – М.:Машиностроение,1985.- 288 с.

  5. Иоффе М.И. Диагностирование логических схем – М.: Наука, 1989. – с.

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

18

К2.002.103.ПЗ

Миловзоров О.В. Электроника: Учебник для вузов/О.В.Миловзоров, И.Г.Панков. – М.: Высш. шк., 2004. – 288 с.

  1. Громов Ю.Ю.,Татаренко С.И. Программирование на языке СИ: Учебное пособие. -Тамбов,1995.- 169 с.




19

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

К2.002.103.ПЗ

Разраб.

Косухин К.Ю.


Провер.

Новиков А.В.

Реценз.


Н. Контр.


Утверд.



Вычислительная система.

Схема электрическая принципиальная

Лит.

Листов

20

ТулГу, гр.250261



Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

20

К2.002.103.ПЗ


Разраб.

Косухин К.Ю.


Провер.

Новиков А.В.

Реценз.


Н. Контр.


Утверд.


Вычислительная система.

Схема электрическая функциональная

Лит.

Листов

20

ТулГу, гр.250261

Добавить в свой блог или на сайт

Похожие:

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине: «Процессоры для цифровой обработки сигналов» iconПояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине: «Процессоры для цифровой обработки сигналов»
Вычислительная система цифровой обработки сигналов в реальном времени пояснительная записка

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине: «Процессоры для цифровой обработки сигналов» iconПояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине: «Процессоры для цифровой обработки сигналов»
Вычислительная система цифровой обработки сигналов в реальном времени пояснительная записка

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине: «Процессоры для цифровой обработки сигналов» iconПояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Процессоры для цифровой обработки сигналов»
Стивен Смит. Научно-техническое руководство по цифровой обработке сигналов [Электронный ресурс] / Пер с англ фирмы «Автэкс». – С-пб,...

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине: «Процессоры для цифровой обработки сигналов» iconПояснительная записка к курсовому проекту на тему микропроцессорная система для цифровой обработки сигналов

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине: «Процессоры для цифровой обработки сигналов» iconУровень подготовки, необходимый для изучения курса
Ознакомление с классическими и современными методами описания цифровых сигналов и систем их обработки, включая цифровую фильтрацию...

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине: «Процессоры для цифровой обработки сигналов» iconПояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине " микропроцессорные системы "

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине: «Процессоры для цифровой обработки сигналов» iconМетодические указания к курсовому проекту по дисциплине «базы данных»
Методические указания предназначены для студентов четвертого курса специальности «Автоматизированные системы обработки информации...

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине: «Процессоры для цифровой обработки сигналов» iconПояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Основы конструирования и технологии рэс»

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине: «Процессоры для цифровой обработки сигналов» iconПояснительная записка подпись Дата фио руководитель Коберниченко В. Г
В данном курсовом проекте требуется разработать цифровой фильтр с бесконечной импульсной характеристикой на основе процессора цифровой...

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине: «Процессоры для цифровой обработки сигналов» iconПрограмма дисциплины цифровые сигнальные процессоры
Краткая аннотация: Цель курса ознакомление студентов со специализированными средствами цифровой обработки сигналов: цифровыми сигнальными...


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница