Лабораторная работа №2 Разработка цифровой системы фильтрации сигнала. Цель работы
|
Скачать 63.57 Kb.
|
|
Лабораторная работа №2 Разработка цифровой системы фильтрации сигнала. Цель работы: разработка собственной системы обработки сигнала, реализующей КИХ-фильтрацию, на базе типового аппаратного и программного обеспечения стартового набора разработчика DSK6713 фирмы Texas Instruments. Постановка задачи Будем рассматривать следующую задачу. Имеем сумму двух гармонических сигналов с частотами f1 = 50 Гц и f2 = 1000 Гц. Требуется разработать устройство, осуществляющее подавление одного из этих сигналов и передачу другого на выход без изменений. На практике данная задача может, например, соответствовать случаю выделения слабого высокочастотного сигнала на фоне мощных наводок от сети переменного тока 50 Гц. Алгоритм обработки сигнала Из теории обработки сигналов известно, что для выделения одних частотных компонентов и подавления других эффективно использовать фильтры частотной селекции, среди которых наиболее широкое применение находят фильтры с конечной импульсной характеристикой - КИХ-фильтры. КИХ-фильтр описывается следующим выражением:  , (1)где x[n] – это входной сигнал; h[n] – импульсная характеристика КИХ-фильтра; N – порядок фильтра; y[n] – выходной сигнал. Формула (1) представляет собой математическую модель алгоритма цифровой обработки, который требуется реализовать в разрабатываемом устройстве. Проектирование фильтра, то есть определение требуемой импульсной характеристики, может быть выполнено различными средствами, в частности, с помощью среды MATLAB. В процессе проектирования задаются параметры фильтра: частота дискретизации, полоса подавления и полоса пропускания, уровень подавления, порядок фильтра и ряд других. В случае применения системы MATLAB, коэффициенты фильтра, удовлетворяющие заданным параметрам, формируются автоматически. Таким образом, на данном этапе становится полностью известен параметр N и вектор h[k], k = 0, 1, ..., N-1. В ходе выполнения работы проектирование фильтра студентом не осуществляется. Требуемый вектор коэффициентов предоставляется преподавателем. Программное обеспечение Реализация алгоритма (1) в устройстве обработки сигнала означает разработку соответствующей программы на языке низкого или высокого уровня, представляющей набор команд для цифрового процессора, являющегося ядром цифровой системы. Будем использовать язык программирования высокого уровня Си. Таким образом, требуется разработать на языке Си функцию с именем, например, my_FIR(), на вход которой в качестве аргумента подается текущий входной отсчет сигнала, а выходом является отсчет выходного сигнала. Причем связь входного и выходного сигналов описывается выражением (1). Шаблон функции может выглядеть следующим образом: short my_FIR(short in_sample) { short out_sample; ... return out_sample; } В процессе подготовки к лабораторной работе №2 студенту предлагается самостоятельно написать текст программы фильтрации. Разработанная функция фильтрации в ходе выполнения лабораторной работы №2 будет встраиваться в типовой программный проект, исследование которого проводилось в рамках лабораторной работы №1. Аппаратное обеспечение В качестве аппаратной реализации разрабатываемого устройства будем использовать отладочную плату стартового набора разработчика DSK6713, знакомству с которой была посвящена лабораторная работа №1. Контрольные вопросы для получения допуска к выполнению лабораторной работы
Выполнение работы 1. Включение платы DSK и подготовка к работе Для включения DSK необходимо получить у преподавателя комплект проводов. Необходимые подключения: USB-кабель для подключения DSK к ПК и кабель питания для подачи напряжения питания +5 В через адаптер от розетки 220 В. Включение плат осуществляется под присмотром преподавателя. После включения платы необходимо открыть среду CCS. Для входа в среду требуется пароль, вводимый преподавателем. После запуска CCS необходимо установить соединение ПК и CCS с платой DSK. Для этого необходимо в среде CCS в пункте меню “Debug” выбрать подпункт “Connect”. Получите у преподавателя комплект проводов и наушников для подключения к плате DSK устройств генерации и воспроизведения аудио. В качестве источника аудиосигнала используется ПК. А в качестве устройства воспроизведения – наушники. Подключите разъем аудиовыхода ПК к линейному входу платы DSK (обозначение LINE IN на плате), а разъем выхода наушников платы DSK (обозначение HEADPHONE OUT на плате) - к наушникам. Подключения осуществлять под присмотром преподавателя. 2. Рабочая папка Создайте в рабочей папке своей группы папку «lab2» и скопируйте в нее все содержимое папки «Netshare\DSK6713\». 3. Открытие старого проекта В среде CCS откройте проект (меню “Project”->”Open”). Имя проекта “loop_intr.pjt”. Этот проект анализировался на лабораторной работе №1. Вспомните его состав. Найдите часть кода, где должна производиться обработка сигнала. Прослушайте аудиосигнал, проходящий через плату без обработки. Для этого включите воспроизведение музыкального фрагмента на ПК. В среде CCS выполните построение проекта (Project -> Build) и запустите выполнение программы (Debug -> Run). Теперь наша задачая сотоит в модификации проекта с целью добавления к нему разработанной функции фильтрации. 4. Добавление функции обработки В среде Code Composer Studio создайте новый файл, размещаемый в вашей рабочей папке с именем, например, “my_FIR.c”. В этом файле напишите текст разработанной вами программы фильтрации. Подключите к проекту (Project -> Add to Project) новый файл. Убедитесь в корректности программы. 5. Построение и отладка проекта. Выполнить построение проекта (Project -> Project Build). В случае наличия ошибок, исправьте тексты программ. Проведите отладку проекта. В случае, если построение порходит без ошибок и исполняемый код загружается на плату, запустите проект на выполнение. 6. Выполнение программы и проверка результата. Выполняя программу, проанализируйте на слух характер обработки сигнала. Под руководством преподавателя, поменяйте коэффициенты фильтра и вновь проанализируйте результат обработки. На вход платы можно подавать гармонические сигналы или фрагменты музыкальных произведений. 7. Вывод характеристик фильтра и сигналов. Для случая подачи на вход платы гармонических сигналов постройте средствами среды CCS входной и выходной сигналы во временной и частотной области, а также импульсную и частотную характеристики фильтра. Для этого необходимо выполнить следующие действия. Выводим окно графического отображения: View -> Graph -> Time/Frequency. В появившемся окне задаем следующие параметры: Start Address -> имя массива (сигнала и коэффициентов фильтра) Acquisition buffer size -> размер массива Display data size -> размер массива DSP data type -> 32-bit floating-point Чтобы вывести частотную характеристику, необходимо дополнительно задать: Display Type -> FFT Magnitude – модуль быстрого преобразования Фурье. Чтобы сместить и уменьшить окно отображения, нужно нажать правую кнопку мыши, снять галочку с пункта Float in Main Window. Содержание отчета
Литература: 1. Солонина А.И. и др. Алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигналов. – СПб.: БХВ-Петербург, 2001. 2. Цифровая обработка сигналов. Практическое руководство для инженеров и научных работников / Стивен Смит. — М.: Додэка-XXI, 2008 3. Цифровые процессоры обработки сигналов TMS320C67x компании Texas Instruments: Учебное пособие / В.В. Витязев, С.В. Витязев; Рязан. гос. Радиотехн. универ. Рязань, 2007. |
Похожие:
 |
Лабораторная работа №9 59 Лабораторная работа №10 72 Лабораторная... Рабочая тетрадь для выполнения лабораторных работ по мдк. 03. 01. «Техническое обслуживание и ремонт компьютерных систем и комплексов»... |
 |
Лабораторная работа 1 4 лабораторная работа 2 13 лабораторная работа... Интернете разнообразную информацию – описательную, графическую, картографическую и пр. При разработке сайтов необходимо уметь работать... |
|
Лабораторная работа №1 Разработка описания и анализ информационной... Цель работы: описать и проанализировать информационную систему, распределить роли в группе разработчиков |
|
Лабораторная работа №2 ... |
|
Лабораторная работа по курсу «Информационные системы анализа и оптимизации бизнес-процессов» ... |
|
Лабораторная работа №4 Разработка сетевого приложения на языке Си Цель работы: Ознакомление с построением фильтров tcp/ip пакетов. Ознакомление с методами шифрования с открытым ключом на примере... |
|
Лабораторная работа №10. Изучение принципа действия и функциональной... Лабораторная работа № Изучение принципов построения системы автоматической подстройки частоты (апч) радиолокационной станции |
|
Лабораторная работа №3 ... |
|
Методические указания для студентов по выполнению лабораторных работ... Лабораторная работа 4, 5 Исследование регистров, счетчиков и дешифраторов Лабораторная работа 6, 7 Исследование генератора псевдослучайной... |
|
Лабораторная работа №27 Лабораторная работа №28 Контрольные работы... Пм «Сборка монтаж (демонтаж) элементов судовых конструкций, корпусов, устройств и систем металлических судов» |
|
Лабораторная работа 1 Тема работы: Установка операционной системы.... Оответствии с инструкциями преподавателя, последовательность действий, описанных в частях 1 и 2, может быть скорректирована с учетом... |
|
Лабораторная работа №1 Тема. Основы работы с электронной таблицей Excel Цель. Приобрести практические навыки по созданию и оформлению эт, вводу данных, использованию функции Автосумма |
|
Лабораторная работа №1. 7 Проектирование форм документов. 7 Цель... Методические указания к лабораторным работам по дисциплинам: «Проектирование информационных систем в экономике», «Информационные... |
|
Лабораторная работа выполняется в среде Linux и на оборудовании d-link Цель работы: Ознакомление с основными приемами работы с сетями tcp-ip, настройки интерфейсов, маршрутизации tcp ip пакетов. Научиться... |
|
Лабораторная работа №1 Цель работы состоит в изучении основных инструкций отладчика Debug, ознакомлении со структурой микроэвм ibm pc и освоении особенностей... |
|
Лабораторная работа №1 «Создание общих ресурсов и управление ими» Лабораторная работа №6-7 «Изучение типов серверов, их настройка и конфигурирование» |