Составление программы реализации КИХ-фильтра

Введение

Расчетная часть Заключение Список литературы

программа фильтр сигнальный процессор

TMS320С5х — сигнальные процессоры, которые базируются на модифицированной Гарвардской архитектуре. В этой архитектуре используются два пространства памяти — для программ и для данных со своими шинами адреса и данных. По шине данных памяти программ из программной памяти пересылаются коды команд и непосредственные операнды. По шине данных памяти данных пересылаются данные от разнообразных модулей процессора в память данных и наоборот. Имеются команды обмена данными между памятью программ и памятью данных.

В процессорах TMS320C5х поддерживается высокий уровень параллелизма. Так, пока данные обрабатываются в арифметико-логическом устройстве (ALU), в арифметическом устройстве вспомогательных регистров может производиться инкремент или декремент содержимого этих регистров.

Структурная схема процессора TMS320C50 представлена на рисунке 7, из которой видно, что процессор выполняет арифметические команды, используя 32-х разрядные ALU и аккумулятор (ACC). ALU — универсальный арифметический модуль, который оперирует 16-ти разрядными операндами (непосредственными или из памяти) или/и 32-х разрядными из умножителя или аккумулятора. Аккумулятор используется для хранения результатов, поступающих из ALU, а также для ввода второго операнда в ALU. 32-х разрядный ACC разделен на старшее слово (ACCH) — биты 31:16 и младшее — (ACCL) c битами 15:0. Для быстрого временного сохранения содержимого аккумулятора имеется 32-х разрядный буфер аккумулятора (ACCB).

В дополнение к основному ALU имеется параллельный логический модуль (PLU), который выполняет логические операции над данными, не оказывая влияния на содержимое аккумулятора. PLU упрощает поразрядную установку, очистку и тестирование, требуемое при управлении и при операциях над регистрами состояния.

Аппаратный умножитель выполняет перемножение двух 16-ти разрядных слов с получением 32-х разрядного результата за один командный цикл. Умножитель состоит из трех элементов: собственно умножителя (multiplaer), регистра результата PREG (product register) и временного регистра TREG0. 16-ти разрядный TREG0 хранит множитель, 32-х разрядный PREG содержит результат умножения. В зависимости от используемых команд значение множителя может быть загружено из памяти данных, памяти программ, или непосредственно из команды

Задание

Составить программу для реализации КИХ-фильтра на сигнальном процессоре серии TMS320 фирмы Texas Instruments с подробным описанием выполняемых действий. Частота дискретизации обработки сигнала Fд и другие параметры приведены в таблице 1.

Таблица 1

Расчетная часть

Вариант индивидуального задания определяется по последней цифре номера зачетной книжки студента. Мой вариант — 3,№З.К -12 363

При выполнении задания 3 необходимо перед составлением программы повторить материал лекций и просмотреть литературу [5,6]. Для программной реализации КИХ-фильтра можно использовать любой из сигнальных процессоров семейства TSM320 фирмы Texas Instruments.

В качестве примера рассмотрим фрагменты программирования процессора TSM 320С10, который способен выполнять 5 млн. опер/с. Такая высокая производительность является результатом разработки эффективной системы команд и высокоразвитой конвейерной архитектуры.

КИХ-фильтр описывается разностным уравнением вида

где — отсчеты воздействия;

— отсчеты реакции;

1 - вещественные коэффициенты, полностью определяющие свойства цифрового фильтра;

1 - отсчеты воздействия, задержанные на периодов дискретизации соответственно.

Таблица 2 — Реализация КИХ-фильтра при помощи программы

Таблица 3 — Комментарии к фрагменту программы

Время выполнения этого фрагмента — 16 тактов по 200 нс, т. е. 3,2 мкс. Для реализации заданного фильтра, 20-го порядка требуется выполнить приведенный фрагмент 20 раз, при этом время выполнения будет

T_вып = 3,2*20 = 64 мкс.

При заданной частоте дискретизации, равной 25 кГц каждый отсчет поступает на вход цифрового фильтра через:

Т_д = 1 / 25 = 0,04 мс = 40 мкс.

Программа работы фильтра записывается в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) программ с адреса, заданного соответствующим вариантом таблицы 3.

Заключение

В ходе выполнения данной расчетно-графической работы, я составила программу для реализации КИХ-фильтра на сигнальном процессоре серии TMS320 фирмы Texas Instruments с подробным описанием выполняемых действий, предварительно изучив конспект лекций и соответствующую литературу.

1. Сперанский В. С. Сигнальные микропроцессоры и их применение в системах телекоммуникаций и электроники. Учебное пособие для вузов. — М.: Горячая линия — Телеком, 2008. — 168 с.

2. Солонина А. И., Улахович Д. А., Яковлев Л. А. Алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигналов — СПб: БХВ — Петербург, 2001. — 464 с.

3. Э. Айфичер, Б. Эммануил Цифровая обработка сигналов: практический подход. — М.: Издательский дом «Вильямс», 2004. — 992 с.

4. Лэй Э. Цифровая обработка сигналов для инженеров и технических специалистов: практическое руководство. — М.: ООО «Группа ИДТ», 2007. — 336 с.

5. Гольденберг Л. М. и др. Цифровые устройства и микропроцессорные системы. Задачи и упражнения: учебное пособие.-М.: Радио и связь, 1992.-256 с.

6. Петрищенко С. Н. Сигнальные процессоры. Конспект лекций для бакалавров специальности 5В71 900 — Радиотехника, электроника и телекоммуникации. — Алматы, 2012. — 38 с.