1 Аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразование. Параметры типичных ацп и цап

Вид материала

Подобный материал:

1 2 3

Основные параметры ЦСП

Тип арифметики.

Разрядность данных.

Быстродействие.

Тактовая частота и Время командного цикла.

Количество выполняемых команд за единицу времени.

Количество выполняемых операций с плавающей точкой за единицу времени.

Количество выполняемых операций MAC за единицу времени.

Адресуемый объём памяти.

Количество и параметры портов ввода-вывода.

Выбор ЦСП целиком определяется назначением разрабатываемой системы. Например, для массовых мобильных устройств важна дешевизна процессора, низкое энергопотребление, в то время как стоимость разработки системы отходит на второй план. С другой стороны, для измерительного оборудования, систем обработки звуковой и видеоинформации важны эффективность процессора, наличие развитых инструментальных средств, многопроцессорность и т. д.

Цифровые сигнальные процессоры строятся на основе т. н. «Гарвардской архитектуры», отличительной особенностью которой является то, что программы и данные хранятся в различных устройствах памяти — памяти программ и памяти данных. В отличие от архитектуры фон Неймана, где процессору для выборки команды и двух операндов требуется минимум три цикла шины, ЦСП может производить одновременные обращения, как к памяти команд, так и к памяти данных, и указанная выше команда может быть получена за два цикла шины. В реальности, благодаря продуманности системы команд и другим мерам, это время может быть сокращено до одного цикла. В реальных устройствах память команд может хранить не только программы, но и данные. В этом случае говорят, что ЦСП построен по модифицированной гарвардской архитектуре.

22-1. Методы анализа и синтеза цифровых фильтров. Архитектура цифровых фильтров.

См.вопрос 12-2

Линейный цифровой фильтр характеризуется передаточной функцией. Передаточная функция может описать, как фильтр будет реагировать на входной сигнал. Таким образом, проектирование фильтра состоит из постановки задачи, а затем производится расчет передаточной функции, которая определяет характеристики фильтра.

Передаточная функция фильтра имеет вид:

где порядок фильтра - большее N или M. В данном случае это формула БИХ-фильтра. Если знаменатель равен единице, то получаем формулу КИХ-фильтра (без обратной связи).

Способы реализации цифровых фильтров

Различают два вида реализации цифрового фильтра: аппаратный и программный. Аппаратные цифровые фильтры реализуются на элементах интегральных схем, тогда как программные реализуются с помощью программ, выполняемых ПЛИС, процессором или микроконтроллером. Преимуществом программных перед аппаратным является лёгкость воплощения, а также настройки и изменений, а также то, что в себестоимость такого фильтра входит только труд программиста. Недостаток — низкая скорость, зависящая от быстродействия процессора, а также трудная реализуемость цифровых фильтров высокого порядка.

Также см. вопросы про БИХ и КИХ фильтры

22-2. Среда программирования LabView.

LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) – среда прикладного графического программирования, используемая в качестве стандартного инструмента для проведения измерений, анализа их данных, последующего управления приборами и исследуемыми объектами.

Сфера применения LabVIEW непрерывно развивается. В образовании она включает лабораторные практикумы по электротехнике, механике, физике. В инженерной практике – объекты промышленности, транспорта, в том числе воздушного, подводного и надводного флотов, космические аппараты.

Данная платформа полностью перекрывает потребности трех базовых областей применений:

Автоматизированные системы измерения и тестирования

Промышленные системы контроля и управления

Проектирование и отладка встраиваемых систем

Для приложений автоматизированного тестирования LabVIEW предоставляет широкий набор средств для ввода и вывода сигналов с различного аппаратного обеспечения, а также функции специализированного анализа, необходимые для проведения измерений в различных областях. Кроме этого, платформа содержит целый спектр инструментов для задач автоматизации и обработки данных:

Интерактивные измерения.

Автоматизированные системы испытаний.

Для проведения автоматизированных измерений LabVIEW содержит пакеты анализа, оптимизированные для различных измерительных задач:

Тестирование линий связи – средства обработки и генерации сложных модулированных сигналов и усовершенствованные функции для проведения спектральных измерений, расширяющие возможности библиотек, содержащихся в базовом комплекте LabVIEW

Измерение виброакустических сигналов – модули для исследования динамических акустических сигналов с целью оценки качества звука, или проведения структурных испытаний

Мониторинг состояния машин и механизмов– специализированные алгоритмы порядкового анализа вращающихся частей механизмов (вэйвлет-анализ, совместный частотно-временной анализ)

Обработка изображений

23-1. Основные задачи по обработке сигналов и способы их решения. Область применения систем цифровой обработки.

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

Большинство реальных сигналов (например, звуковых) являются непрерывными функциями. Для обработки на компьютере требуется перевести сигналы в цифровую форму (Необходимость квантования объясняется тем, что в вычислительных устройствах значение сигнала должно быть представлено числом конечной разрядности). Один из способов это сделать – равномерно по времени измерить значения сигнала на определенном промежутке времени и ввести полученные значения амплитуд в компьютер. Если делать измерения достаточно часто, то по полученному дискретному сигналу можно будет достаточно точно восстановить вид исходного непрерывного сигнала.

Области применения цифровой обработки:

телекоммуникационные системы (кодирование, модуляция, демодуляция, декодирование, сжатие и восстановление речевых сообщений, подавление эха, защищенная связь);

радиолокация;

гидролокация;

сейсмология (предсказание землетрясений);

медицина (обработка томограмм, электрокардиограмм, диагностическое формирование изображений, обработка сигнала в слуховых аппаратах);

добывающая и обрабатывающая промышленность (диагностика и контроль);

идентификация диктора (определение, кто из ограниченного числа дикторов произнес данную фразу);

верификация диктора (определение, является ли говорящий тем, за кого он себя выдает);

анализ временных рядов (трафика в локальных и глобальных сетях передачи данных, колебания численности населения, курсов акций, курсов валют и т.д.)

обработка телевизионных и компьютерных изображений.

Недостатки:

1. Относительно низкое быстродействие устройств ЦОС по сравнению с аналоговыми устройствами, которое ограничивает сверху диапазон частот обрабатываемых сигналов.

2. Относительно высокое энергопотребление.

Возможность цифровой обработки широкополосных сигналов определяется, с одной стороны, используемой элементной базой, с другой стороны, сложностью алгоритма обработки.

23-2. Аппаратные средства компании National Instruments.

????????

Blog

1 Аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразование. Параметры типичных ацп и цап