Моделирование КИХ фильтра в программном симуляторе ЦПОС TMS320C25 - Программирование, компьютеры и кибернетика курсовая работа

Главная

Программирование, компьютеры и кибернетика
Моделирование КИХ фильтра в программном симуляторе ЦПОС TMS320C25

Описание архитектуры процессора TMS320C25. Моделирование фильтра в модуле FDATool программной среды Matlab. Алгоритм нерекурсивной фильтрации сигнала. Расчет массива отсчетов входного сигнала. Моделирование фильтра при различных частотах входного сигнала.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет
Институт физики, нанотехнологий и телекоммуникаций
Кафедра «Радиотехника и телекоммуникации»
Моделирование КИХ фильтра в программном симуляторе ЦПОС TMS320C25
по дисциплине «Применение программируемой элементной базы в РТС»
Задание на задание на курсовое проектирование
Рассчитать фильтр с указанными параметрами несколькими методами и написать программу, реализующую рассчитанный фильтр на процессоре TMS320C25.
3. Частота дискретизации: FS=10 кГц; частота среза: Fc1=1.2 кГц.
Задание на задание на курсовое проектирование
1. Описание архитектуры процессора TMS320C25
2. Моделирование фильтра в модуле FDATool программной среды Matlab
2.1 Алгоритм нерекурсивной фильтрации сигнала
2.2 Расчет коэффициентов КИХ фильтра
2.3 Расчет массива отсчетов входного сигнала
3. Программа моделирования КИХ фильтра
3.3 Корректировка программы КИХ фильтра
3.4 Моделирование КИХ фильтра при различных частотах входного сигнала
3.5 Обработка результатов моделирования КИХ фильтра
Цель данной работы - расчёт фильтра с указанными параметрами несколькими методами и написание программы, реализующей рассчитанный фильтр на процессоре TMS320C25.
В процессе выполнения курсового проекта предполагается выполнение следующих пунктов:
1. Описание архитектуры процессора TMS320C25.
2. Моделирование фильтра в модуле FDATool программной среды Matlab двумя методами.
3. Описание программы работы фильтра на выбранной программируемой элементной базе.
4. Сравнение результатов моделирования в Matlab и на симуляторе ЦПОС.
1. Описание архитектуры процессора TMS320C25
Высокая производительность сигнальных процессоров семейства TMS320 обеспечивается внутренней Гарвардской архитектурой (разделение шин данных и программ), использованием специальных команд, ориентированных на цифровую обработку сигналов (ЦОС), выполняемых аппаратными средствами микросхемы.
Второе поколение процессоров Texas Instruments, относящееся к классу16-тиразрядных процессоров с фиксированной точкой, включает в себя - TMS32020 (командный цикл 200 нс), TMS320C25,TMS320C25-50(внешняя тактовая частота 50 МГц), TMS320E25 (ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием), TMS320C26 (внутренне ОЗУ на 1568 слов). Архитектура этих устройств базируется на архитектуре процессора первого поколения TMS32010.
Характеристики процессора TMS320C25:
? внутренняя память данных (RAM) - 544 слова.
? внутренняя память программ (ROM) - 4 Кслова.
? адресуемая внешняя память программ/данных - 128 Кслов (64КЧ16 - память данных, 64КЧ16 - память программ).
? 16-разрядныйпараллельный интерфейс.
? прямой доступ к памяти от внешних устройств.
? 32-разрядные умножитель MPL и арифметико-логическое устройство ALU с32-разрядным аккумулятором.
? одноцикловые команды умножения/накопления.
? масштабирующий сдвигатель от 20 до 216.
? набор команд, поддерживающих операции с плавающей точкой.
? возможность перемещения блоков памяти программ/данных.
? возможность многократного повторения команд.
? 8 вспомогательных регистров для хранения данных и для косвенной адресации памяти с возможностью автоинкремента/автодекремента.
? отдельное арифметическое устройство для операций со вспомогательными регистрами.
? последовательный порт для построения мультипроцессорных систем, подключения кодеков и последовательных АЦП и ЦАП.
?циклы ожидания для связи с медленными внешними устройствами или памятью.
? три внешних маскируемых прерывания.
Функциональная схема процессора TMS320C25 (рисунок 1.1) включает следующие аппаратные средства:
? ALU - 32-разрядноеарифметико-логическоеустройство, оперирующее с числами в дополнительном коде;
? ACCH (31-16),ACCL(15-0)-32-разрядный аккумулятор - накопитель старших и младших разрядов, соответственно;
? MULTIPLIER - параллельный 16Ч16 умножитель;
? ARAU - 16-разрядноеустройство беззнаковой арифметики, для операций над адресами (данными), содержащимися во вспомогательных регистрах;
? AR0-AR7- файл16-разрядных вспомогательных регистров, используемых для адресации памяти данных и хранения других данных;
? ARP - 3-разрядный указательный регистр. Содержит номер одного из вспомогательных регистров;
? DATA BUS - 16-разрядная внутренняя шина данных;
? PROGRAMM BUS - 16-разрядная внутренняя шина программ;
? DAB - 16-разрядная шина адреса памяти данных;
? DRB - 16-разрядная шина непосредственного адреса памяти данных (образуется объединением содержимого DP - регистра и семи младших бит кода команды;
? AFB - 16-разрядная шина вспомогательных регистров AR(n);
? RSR - входной 16-разрядный сдвиговый регистр последовательного порта;
? XSR - выходной 16-разрядный сдвиговый регистр последовательного порта;
? DRR - 16-разрядный регистр-приемник последовательного порта;
? DXR - 16-разрядный регистр-передатчик последовательного порта;
? IMR - 6-разрядный регистр масок прерываний;
? GREG - 8-разрядный регистр местоположения и размера глобальной памяти;
? PRD - 16-разрядный регистр периода для загрузки таймера;
? DP - 9-разрядный указатель страницы адреса памяти данных;
? RAM (B0) - ОЗУ (256Ч16) с произвольным доступом для хранения данных или программ;
? RAM (B1) - ОЗУ (256Ч16) с произвольным доступом для хранения данных;
? RAM (B2) - ОЗУ (32Ч16) с произвольным доступом для хранения данных;
? ROM - память программ, объемом 4КЧ16;
? PC - 16-разрядныйсчетчик команд для адресации памяти команд;
? PFC - 16-разрядныйсчетчик предзахвата команд;
? MCS - однословный стек для временного хранения содержимого PFC;
? Stack - аппаратный стек объемом 8Ч16 для размещения значений PC во время прерываний или программных вызовов;
? QIR - 16-разрядный регистр для хранения предварительно захваченной команды;
? IR - 16-разрядный регистр выполняемой команды;
? RPTC - 8-разрядный счетчик повторения одной команды;
? IFR - 6-разрядный флаговый регистр для захвата внешних или внутренних прерываний;
? ST0, ST1 - 16-разрядные регистры состояния для хранения управляющих битов и битов состояния;
Архитектура TMS320C25 построена вокруг двух основных шин - шины команд (Program Bus) и шины данных (Data Bus). Шина команд служит для передачи кодов команд и непосредственных операндов, расположенных в памяти программ. Шина данных подсоединяет CALU (ALU, SHIFTER, ACC и MPL) к ОЗУ данных (RAM).
TMS320C25 обладает высокой степенью параллелизма, т.е. в то время когда происходит обработка данных в CALU, арифметические операции могут выполняться в арифметическом устройстве вспомогательных регистров (ARAU). Это позволило создать мощный набор одноцикловых команд, выполняющих арифметические, логические операции и операции, манипулирующие битами. [1,2]
2. Моделирование фильтра в модуле FDATool программной среды Matlab
2.1 Алгоритм нерекурсивной фильтрации сигнала
Структура устройства, реализующего данный алгоритм, показана на рисунке 2.1. Формирование отсчета выходного сигнала производится в течение интервала дискретизации T непрерывного сигнала , через который на вход устройства поступают отсчеты входного сигнала . Интервал времени T задается частотой дискретизации при . Целочисленный аргумент является номером входного и выходного отсчетов. [3]
Рисунок 2.1. Алгоритм нерекурсивной фильтрации сигнала
Алгоритм обработки заключается в следующем. На вход устройства поступает отсчет сигнала и записывается в первую ячейку памяти линии задержки, состоящей из таких ячеек. В других ячейках памяти находятся сигналы , принятые на предыдущих тактах работы устройства. После этого отсчеты с выходов элементов памяти поступают на умножители, на вторые входы которых поступают коэффициенты фильтра. Результаты произведений складываются и формируют отсчет выходного сигнала . Последний этап работы нерекурсивного фильтра заключается в сдвиге содержимого линии задержки на один элемент вправо, при этом первый элемент освобождается для приема нового отсчета сигнала . С его приходом цикл работы нерекурсивного фильтра повторяется.
Набор из коэффициентов при определяет тип нерекурсивного фильтра - ФНЧ, ФВЧ, полосовой фильтр, преобразователь Гильберта. Величина называется порядком нерекурсивного фильтра.
Аналитически алгоритм работы нерекурсивного фильтра можно записать в виде:
где - конечная импульсная характеристика (КИХ) фильтра;
Формула (2.1) представляет собой свертку отсчетов входного дискретного сигнала и отсчетов конечной импульсной характеристики фильтра. Нерекурсивный фильтр, реализующий алгоритм обработки (2.1), часто называют КИХ фильтром.
2.2 Расчет коэффициентов КИХ фильтра
Расчет фильтра производится в среде MatLab с использованием пакета Filter Design and Analysis Tool (FDATool).
- Граничная частота полосы прозрачности = 1.2 кГц;
- Метод расчета - с использованием сглаживающего окна Кайзера с параметром =2,5 (используем в первом случае);
- Второй используемый метод расчёта - метод с использованием окна Хэмминга.
После ввода заданных параметров осуществляется расчет КИХ фильтра (с помощью кнопки Design Filter). [4]
Окно Кайзера с параметром в=2,5; порядок фильтра =19; частота дискретизации = 10 кГц; граничная частота полосы прозрачности фильтра = 1.2 кГц.
Листинг 2.1.Массив коэффициентов h(k) КИХ фильтра в редакторе Edit в среде MatLab. При расчёте фильтра использовался метод Кайзера с в=2.5.
% Generated by MATLAB(R) 8,4 and the Signal Processing Toolbox 6,22,
% Generated on: 08-May-2015 07:14:18
% Filter Structure : Direct-Form FIR
Для дальнейшей обработки коэффициентов h(k) произведено копирование массива коэффициентов в буфер обмена и введите их в электронную таблицу Excel. После ряда манипуляций (значения коэффициентов h(k) переведены в область целых чисел, вычислены и шестнадцатеричные значения и сформированы их 4-хразрядные значения) таблица обработки данных представлена в следующем виде.
Таблица 2.1. Представление коэффициентов в форме 4-х разрядных шестнадцатеричных чисел. При расчёте фильтра использовался метод Кайзера с в=2.5.
Вышеприведённые характеристики были получены для расчёта методом окна Кайзера с параметром в=2.5. Теперь проведём расчёт другим методом - посредством окна Гаусса с параметром б =1,4. В итоге получаем АЧХ и импульсную характеристику КИХ фильтра, рассчитанного методом окна Гаусса с параметром б =1,4.
Листинг 2.2.Массив коэффициентов h(k) КИХ фильтра в редакторе Edit в среде MatLab. При расчёте фильтра использовался метод Гаусса с б=1.4.
% Generated by MATLAB(R) 8,4 and the Signal Processing Toolbox 6,22,
% Generated on: 14-May-2015 17:52:54
% Filter Structure : Direct-Form FIR
Таблица 2.2. Представление коэффициентов в форме 4-х разрядных шестнадцатеричных чисел. При расчёте фильтра использовался метод Гаусса с б=1.4.
2.3 Расчет массива отсчетов входного сигнала
В качестве входного сигнала будем использовать гармоническую функцию . Дискретные отсчеты этой функции можно представить в виде:
где - относительная частота дискретного сигнала .
Заданы следующие значения частоты исходной гармонической функции:
- В левой полосе задерживания КИХ фильтра ==0.8 кГц;
- В полосе пропускания КИХ фильтра ==1.6 кГц;
- В правой полосе задерживания КИХ фильтра ==3.2 кГц.
При заданной частоте дискретизации = 10 кГц для частот , и определим соответствующие относительные частоты дискретных сигналов и их фундаментальные периоды. Результаты расчетов представлены в таблице 2.3.
Таблица 2.3. Определение фундаментального периода
В ходе выполнения работы получим таблицу расчета входного сигнала в форме 4-х разрядных шестнадцатеричных чисел для заданной частоты ==0.8 кГц (Таблица 2.3):
Таблица 2.4. Представление отсчетов входного сигнала для частоты F=F1=0.8 кГц в форме 4-х разрядных шестнадцатеричных чисел.
Аналогично получим данные для ==1.6 кГц и ==3.2 кГц.
Таблица 2.5 . Представление отсчетов входного сигнала для частоты F=F1=1.6 кГц в форме 4-х разрядных шестнадцатеричных чисел.
Таблица 2.6 . Представление отсчетов входного сигнала для частоты F=F1=3.2 кГц в форме 4-х разрядных шестнадцатеричных чисел.
Блок B0 определяется как память программ.
Загрузка указателя DP страницы памяти данных номером 7.
Cчитывание 16-разрядного слова из внешнего порта PA0 ввода/вывода и запись его в ячейку памяти данных с относительным адресом >ХХ на странице №7. В нашем случае это адрес верхней границы (младший адрес) буфера входных отсчетов , который равен >XX=>007F -N+1. Соответствующий абсолютный адрес равен >380+>007F -N+1= >3FF-N+1, что совпадает с распределением памяти на рисунке 3.4.
Абсолютный адрес >03FF последней ячейки 7-ой страницы загружается в регистр AR1 для использования в качестве нижней (старший адрес) границы буфера входных отсчетов . Длина буфера равна N.
Выбор регистра AR1 в качестве рабочего регистра.
Повторить выполнения следующей команды N раз.
Первый операнд команды MACD равен (PMA)= FF00, что соответствует верхней границе (младший адрес) буфера отсчетов импульсной характеристики КИХ фильтра. Указанное значение загружается в счетчик команд PC. Второй операнд (DMA) команды MACD равен содержимому рабочего регистра, в качестве которого был выбран регистр AR1, и соответствует нижней границе (старший адрес >3FF) буфера входных отсчетов . Команда перемножает текущие значения и . Предварительно производится сложение предыдущего произведения с содержимым аккумулятора. Затем ячейка памяти данных, адресуемая через AR1, копируется в следующую более старшую ячейку памяти данных. Содержимое регистра AR1 уменьшается на 1, а содержимое счетчика команд увеличивается на 1.
Команда является вспомогательной для выполнения команд LTA, LTD, MAC, MACD и SQRA.
Команда SACH копирует аккумулятор со сдвигом. 32-разрядное число сдвигается влево на 1 разряд и затем старшие 16 бит помещаются в ячейку >YY памяти данных. В нашем случае ячейка >YY используется для хранения выходного отсчета . Адрес >YY можно выбрать любой в диапазоне от >00 до> 007F -N ячеек памяти данных не занятом отсчетами на странице №7.
Вывод данных из ячейки памяти в порт PA1.
В нашем случае - это организация бесконечного цикла путем перехода к команде считывания очередного выборочного значения сигнала .
3) Цикин И.А. Свойства сигналов, используемых в радиосистемах. Учебное пособие.- Л., изд. ЛПИ, 1980. 64с.
4) Справочная система MATLAB 6. Filter Design Toolbox.
5) Ветров Ю.В., Радченко Н.Н. Применение программируемой элементной базы в радиотехнических системах. Учебное пособие. СПб., Издательство Политехнического Университета, 2010
Описание объекта управления - флотомашина ФПМ-16. Определение передаточной функции формирующего фильтра сигнала помехи. Имитационное моделирование САУ при действии сигнала помехи. Определение соотношения "Сигнал/шум" на выходе фильтра и выходе САУ. курсовая работа [1021,4 K], добавлен 23.12.2012
Порядок и методика моделирования входного сигнала, общие принципы представления сигналов математическими моделями. Взаимосвязь математических моделей с компьютерными, их место и значение на современном этапе. Пакеты для моделирования различных процессов. реферат [1,1 M], добавлен 19.04.2009
Обзор программного обеспечения для проектирования устройств фильтрации, исследование их возможностей и свойств, обоснование выбора. Моделирование фильтра на схемотехническом уровне в системе Electronic Workbench в частотной и временной областях. курсовая работа [2,8 M], добавлен 13.03.2012
Моделирование фильтра на функциональном уровне. Анализ характеристик во временной и частотной областях. Программа построения характеристик и численного расчета выражений. Оболочка построения принципиальной схемы фильтра и получения характеристик. курсовая работа [1,8 M], добавлен 20.12.2010
Разработка программного обеспечения на языке C. Определение сигнала на выходе цепи, формирование его передаточной характеристики. Расчет длительности переднего фронта входного и выходного сигнала. Выбор структуры, отладка и тестирование программы. курсовая работа [83,0 K], добавлен 26.09.2014
Моделирование информационной системы, представляющей собой узел коммутации сообщений, который состоит из входного буфера, процессора, двух выходных буферов и двух выходных линий. Организация экспериментов с данной моделью, оценка ее адекватности. курсовая работа [207,5 K], добавлен 15.02.2012
Моделирование движения пешехода и составление блок-схемы программы. Построение изображения выходного сигнала в MathCAD и нормирование переходной характеристики. Модель программы обслуживание покупателей на языке GPSS/PC-2, описание команд и операндов. курсовая работа [635,4 K], добавлен 01.02.2014
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Моделирование КИХ фильтра в программном симуляторе ЦПОС TMS320C25 курсовая работа. Программирование, компьютеры и кибернетика.
Курсовая работа по теме Этнополитические и экономические факторы развития Северного Кавказа
Дипломная Работа На Тему Обладнання Станції Пристроями Блочної Маршрутно-Релейної Централізації На Основі Електирчної Централізації
Реферат по теме Биосфера, как область взаимодействия общества и природы
Реферат: Atomic Bombs Were Not Necessary Essay Research
Значение Математического Развития В Жизни Ребенка Эссе
Курсовая Работа На Тему Розробка Автоматичного Процесу Деталі Шатун
Учебное пособие: Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов очной и заочной форм обучения специальности 080401 «Товароведение и экспертиза товаров»
Реферат: Детская беспризорность и безнадзорность в России: проблемы и пути решения
Курсовая работа по теме Атмосферные осадки и их химический состав
Аргументы К Эссе Английский Язык Егэ
Реферат По Физре Контрольная Точка Утренняя Гимнастика
Контрольная Работа Содержание Образования В Школе
Эссе Роль Наполеона В Мировой Истории
Реферат На Тему Кредитная Система И Банковская Инфраструктура
Эссе На Тему Цена Победы
Реферат по теме Реклама как носитель социальных ценностей
Реферат по теме Стресс, основные причины и предпосылки его развития
Курсовая работа по теме Правовой статус депутатов
Дипломная работа по теме Особенности гидрологического режима родников Горного Алтая
Реферат: Black Death Essay Research Paper Living in
Система управления в радиозоне - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа
Роль советских географов в решении актуальных народно-хозяйственных задач по исследованию территории страны и инвентаризации природно-ресурсного потенциала - География и экономическая география презентация
Национальный парк "Крюгер" - География и экономическая география презентация