1. Цифровая обработка сигналов (цос)



Скачать 116.96 Kb.
страница1/6
Дата17.10.2016
Размер116.96 Kb.
  1   2   3   4   5   6

1. Цифровая обработка сигналов (ЦОС)


Программная модель реализации алгоритмов ЦОС учитывает требования стандарта eXpresDSP, внедряемого фирмой TI. Модель предполагает максимальную переносимость разработанного программного кода между различными семействами ЦСП фирмы TI.

1.1. Типы сигналов ЦОС

Цифровая обработка сигналов (ЦОС) изучает дискретные и цифровые сигналы, системы их обработки, а также цифровые процессоры, реализующие данные системы.

Сигнал - это изменение параметров среды распространения в зависимости от передаваемого сообщения, описываемое функцией времени. В качестве среды распространения могут выступать: электромагнитное поле (радиосигнал), воздух (звуковой сигнал), вода (гидроакустический сигнал), почва (сейсмический сигнал) и т. д.

В ЦОС различают четыре типа сигналов:



  • Аналоговый (рис. 1, а) — это сигнал, непрерывный во времени и по значению. Описывается непрерывной (или кусочно-непрерывной) функцией времени x(t). Аргумент и функция могут принимать любые значения из некоторых произвольных интервалов:


Рис. 1. Основные типы сигналов

  • Дискретный (рис. 1, б) — это сигнал, дискретный во времени и непрерывный по значению. Представляет собой последовательность чисел, называемых отсчетами. Описывается решетчатой функцией x(nT), где n = 0, 1, 2, 3… — номер отсчета, а Т — интервал между отсчетами, называемый периодом дискретизации. Обратную величину 1/Т называют частотой дискретизации. Решетчатая функция определена только в моменты времени t = nT и может принимать произвольное значение из некоторого произвольного интервала Xmin x(nT) Xmax.

  • Цифровой (рис. 1, в) — это сигнал, дискретный во времени и квантованный по значению. Описывается решетчатой функцией, которая может принимать только конечное число значений из некоторого конечного интервала. Эти значения называются уровнями квантования, а соответствующая функция — квантованной.

  • Цифро-аналоговый (рис. 1, г) — это сигнал, непрерывный во времени и квантованный по значению. Описывается непрерывной (или кусочно-непрерывной) функцией времени xц(t), причем аргумент может принимать любые значения из некоторого интервала t' t t", а сама функция — только конечное число значений из некоторого конечного интервала x' x x", то есть является квантованной.

В частотной области для описания сигналов используется преобразование Фурье. Оно представляет собой пару соотношений (функции прямого и обратного преобразования), которые устанавливают взаимнооднозначное соответствие между сигналом и спектром. Причем, под спектром понимается функция прямого преобразования Фурье, а под сигналом — функция обратного преобразования Фурье.

2.2. Обобщенная процедура ЦОС

Обобщенная процедура ЦОС включает три этапа:



  • Преобразование входного аналогового сигнала в дискретный сигнал.

  • Обработка дискретного сигнала по заданному алгоритму цифровым сигнальным процессором (ЦСП) и формирование выходного дискретного сигнала.

  • Преобразование дискретного сигнала в выходной аналоговый.

Система ЦОС, реализующая процедуру ЦОС, включает (рис. 2):


Рис. 2. Система цифровой обработки сигналов

  • Аналоговый антиэлайсинговый фильтр низкой частоты (АФНЧ). Обеспечивает корректность преобразования аналогового сигнала в дискретный.

  • Аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Формирует из аналогового сигнала ~x(nT) цифровой x(nT) и выполняет две функции: дискретизацию во времени и квантование по уровням.

  • Цифровой сигнальный процессор (ЦСП). Вычисляет по заданному алгоритму выходной отсчет y(nT) в зависимости от входного отсчета x(nT).

  • Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). Формирует цифро-аналоговый сигнал ~y(t).

  • Аналоговый сглаживающий фильтр низкой частоты (СФНЧ). С его помощью сигнал ~y(t) преобразуется в аналоговый сигнал y(t).

Для программного моделирования алгоритмов ЦОС может быть использована файловая модель. Суть данного подхода заключается в том, что входное воздействие и реакция на него находятся в файлах, которые называются тестовыми векторами. При разработке конкретного алгоритма ЦОС (например, цифровой фильтрации) выбирают воздействие, реакция на которое заранее известна. Таких воздействий может быть несколько.

Обрабатывая входной файл при помощи программной реализации алгоритма, получают выходной файл и убеждаются в соответствии расчетного и полученного результатов. Основные требования файловой модели просты и заключаются в следующем:



  • Наличие только одного заголовочного файла в программном коде. В данном файле производится подключение всех необходимых внешних библиотек, объявление констант, массивов, функций, макросов, пользовательских типов и т. д.

  • Создание контекстной структуры, включающей все необходимые для функционирования программы глобальные указатели, константы, переменные и т. д.

  • Отсутствие статических и динамических переменных и констант. Если их наличие необходимо, они инициализируются как глобальные и включаются в контекстную структуру.

  • Создание глобальных переменных, констант, структур и массивов производится в одном отдельном файле. Все глобальные переменные, константы и т. п. должны быть объявлены в заголовочном файле.

  • Каждая функция располагается в отдельном файле и должна быть объявлена в заголовочном файле.

  • Обмен данными между функциями осуществляется через указатель на контекстную структуру.

  • Программный код функций основывается на базовых операторах языка С.

  • Функции, реализующие алгоритм ЦОС, не должны быть привязаны к конкретному типу ЦСП. Обмен данными с периферийными устройствами ввода-вывода организуется через входной и выходной буфер.

  • Обработка массивов осуществляется через указатели на эти массивы, включенные в контекстную структуру.

  • Функция main() не должна включать программный код, реализующий алгоритм цифровой обработки сигналов. Задача данной функции — заполнить входной буфер данными из файла, вызвать основную функцию алгоритма ЦОС и записать результат из выходного буфера в выходной файл.

Структура файловой модели показана на рис. 3.


Рис. 3. Структура файловой модели программной реализации алгоритма ЦОС

Программный код, набранный в текстовом виде (файлы с расширением «.h» и «.cpp»), необходимо преобразовать в исполняемый модуль (файл с расширением «.exe»). Эта операция называется компиляцией, выполняется компилятором и включает два этапа:



  • трансляция каждого файла с кодом программы (транслируются только файлы с расширением «.cpp», заголовочные файлы подключаются автоматически за счет директивы «#include») в объектные модули (файлы с расширением «.obj»);

  • компоновка (или линковка) объектных файлов в исполняемый модуль.

На первом этапе проверяется соответствие программного кода каждого файла в отдельности требованиям языка С. На втором — взаимосвязь между частями программы (функциями, константами, массивами, подключаемыми внешними библиотеками и т. д.).

Каталог: wp-content -> uploads -> 2015
2015 -> Представление
2015 -> Городу иркутску 355 лет Иркутский хронограф
2015 -> Закон о промышленной безопасности опасных
2015 -> Грузовое судно, которое частично использует солнечную энергию, было построено японскими судостроителями на верфи «Imabari Shipbuilding Industry Ltd»
2015 -> Подготовил:
2015 -> О материально-техническом обеспечении основной профессиональной образовательной программы высшего образования ординатуры
2015 -> Реестр наилучших «зелёных» технологий


Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5   6


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал