A0M38SPP Signálové procesory v praxi

Atributy předmětu
Kód předmětu: 
A0M38SPP
Název: 
Signálové procesory v praxi
Garant: 
Sedláček R.
Vyučující: 
Sedláček R.
Kredity: 
5
Rozsah: 
2p+2l
Semestr: 
Z
Zakončení: 
Z,ZK
Typ: 
A
Etapa: 
M
Role: 
V
Tento předmět vznikl za podpory Fondu rozvoje vysokých škol v roce 2010 (projekt č.1419/2010).
 
RYCHLÉ ODKAZY    
Informace o předmětu [zpět na Rychlé odkazy]
Předmět je určen pro všechny studenty magisterských programů ČVUT FEL, kteří má zájem o aplikace signálových procesorů a zárověň chtějí prohloubit své znalosti z této oblasti. Cílem není čistě teoretická výuka algoritmů a metod číslového zpracování signálu, ale důraz je kladen na prakticky orientovanou výuku, tj. použití reálného hardware (vývojových kitů) pro řešení jednolivých jednoduchých algoritmů. K dispozici je celkem pět samostaně vybavených pracovišť. Kapacita každého cvičení je 10 studentů, tzn. jedno pracoviště je určeno pro max. dva studenty.
Sestava každého pracoviště:
1 x vývojový kit ADSP-BF548 EZ-KIT LITE ( obsahuje signálový procesor BF548 řady BLACKFIN od firmy Analog devices)
1 x PC - naistalovaný software: VisualDSP+ (integrované IDE prostředí pro programování signálových procesorů firmy Analog Devices) , MATLAB
1 x funkční generátor s vnitřním čítačem (20 MHz)
1 x dvoukanálový osciloskop (100 MHz)
Stručná charakteristika kitu ADSP-BF548 EZ-KIT LITE [zpět na Rychlé odkazy]
ADSP- BF548 procesor: 400 MHz, 25 MHz clock in oscilátor
DDR SDRAM: 64 MB
Burst Flash: 32 MB
NAND Flash: 2 Gb
SPI Flash: 16 Mbit
Hard disk: Toshiba 40 GB 2,5'' drive
klávesnice 4x4 tlačítka
AC97 audio kodec
UART
USB Debug interface
slot pro SD kartu
2xCAN
Anotace [zpět na Rychlé odkazy]
Základní architektura používaných signálových procesorů, jejich hlavní přednosti a rysy. Popis důležitých bloků procesoru (ALU, MAC). Vývojové a podpůrné prostředky pro návrh ladění. Základní metody číslicového zpracování signálu včetně praktické implementace na signálových procesorech v rámci cvičení. Ukázka HW návrhu s použitím signálového procesoru. V rámci cvičení realizace zadaného nebo vlastního rozsáhlejšího projektu.
Tématické okruhy přednášek [zpět na Rychlé odkazy]
1. Základní architektura signálových procesorů, hlavní přednosti, typické aplikace v praxi, přehled hlavních výrobců
2. Vnitřní uspořádání, jednotka ALU, MAC, čítače instrukcí, způsoby adresování, adresní prostory
3. Algoritmus přímé číslicové syntézy (DDS) a jeho implementace na signálovém procesoru
4. Algoritmus FIR a IIR filtru, návrh pomocí programu MATLAB
5. Adaptivní filtrace, kritérium LMS
6. Algoritmus FFT, metody výpočtu a implementace FFT na signálovém procesoru
7. Korelační a autokorelační metody
8. Převzorkování diskrétního signálu, decimace a interpolace
9. Číselné formáty pro zobrazení dat v paměti (celočíselný, zlomkový), saturační aritmetika, vliv kvantování hodnot na výpočet
10. Periférie signálových procesorů - sériové porty, časovače, DMA, multiprocesorová komunikace
11. Bootování DSP, přerušovací systém, řadič přerušení
12. Knihovní modul SYSTEM SERVICES
13. Příklad HW koncepce s použitím signálového procesoru
14. Rezerva
Laboratorní cvičení [zpět na Rychlé odkazy]
1. Úvodní cvičení - seznámení s SW a HW vybavením pro ladění, podpůrné prostředky, (demo projekt - blikání s LED)
2. Instrukční soubor pro ADSP5xx, zápis programu v asembleru a v jazyce C
3. Návrh DDS algoritmu včetně implementace (my_audio_project)
4. Návrh FIR filtru pomocí programu MATLAB a jeho implementace (podklady MATLAB, my_audio_project )
5. Návrh IIR filtru pomocí programu MATLAB a jeho implementace
6. Implementace DFT na signálovém procesoru (ukázkový příklad na výpočet DFT)
7. Implementace korelační a autokorelační funkce
8. Samostatná práce na projektu
9. Samostatná práce na projektu
10. Samostatná práce na projektu
11. Samostatná práce na projektu
12. Samostatná práce na projektu
13. Samostatná práce na projektu
14. Hodnocení výsledků, zápočet
Požadavky ke zkoušce [zpět na Rychlé odkazy]
Účast na přednáškách je dobrovolná, nicméně doporučená. Účast na laboratorních cvičení je povinná. Předmět je zakončen zkouškou, pro získání zápočtu je nutné splněnit podmínky pro udělení zápočtu (viz. níže). V rámci řešení individuálního projektu je možné získat max. 40 bodů (25 bodů - SW, 15 bodů - zpráva týkající se řešení projektu v rozsahu min. 5 stran. Zpráva zpravidla obsahuje zadání projektu, popis řešení, mohou též být vloženy důležité části zdrojových souborů pro nastavení, konfiguraci a pod. Dalších 60 bodů je možné získat ve zkouškovém testu (10 otázek/6 bodů).
Požadavky za zápočet:
1) 100% účast na cvičení (po dohodě možnost nahrády).
2) Předvedení dosažených výsledků řešení individuálních projektů.
3) Odevzdání dokumentace k řešení samostatného projektu (celkové max. bodové hodnocení 40 bodů).
Bodové hodnocení
Doporučená literatura [zpět na Rychlé odkazy]
[1] Digital signal processing : [principles, algorithms, and applications]. John G. Proakis, Dimitris G. Manolakis. Prentice Hall, 2007.
[2] Mixed-signal and DSP design techniques. Norwood. Analog Devices, 2000.
[3] B.A. Shenoi: Introduction to digital signal processing and filter design, Wiley, 2005. (volně dostupné z IP adresy ČVUT)
Další elektronické zdroje [zpět na Rychlé odkazy]
Literatura
The Scientist and Engineer's Guide to Digital Signal Processing By Steven W. Smith, Ph.D. (elektronické kniha o číslicovém zpracování signálů)
Referenční manual k LCD - SHARP LQ043T1DG01

Signálové procesory Analog Devices (obecný přehled všech DSP)
Manuály k softwaru a hardwaru (Rozcestník na webu Analog Devices)
Getting started with ADSP-BF548 EZKIT

Další užitečné informace, software ke stažení [zpět na Rychlé odkazy]
 
Zadání samostatných projektů [zpět na Rychlé odkazy]
Zadání č. 1 - Elektronické hodiny s alarmem
Zadání č. 2 - Elektronický wattmetr
Zadání č. 3 - Dvoukanálový funkční generátor
Zadání č. 4 - FFT analyzátor pracující v reálném čase
Zadání č. 5 - Dvoukanálový čítač / měřič doby periody
Zadání č. 6 - Implementace OS microClinux pro BF 5xx
Zadání č. 7 - Časový server pro sítě ethernet
Zadání č. 8 - Knihovna pro ovládání LCD displeje
Zadání č. 9 - Digitální osciloskop (jednokanálový)
Zadání č. 10 - Audio ekvalizér
Zadání č. 11 - Implementace OS mikroClinux do inteligentní kamery VISOR
Zadání č. 12 - Implementace webserveru na platformě OS mikroClinux
Zadání č. 13 - Implementace FIR a IIR filtrů v jazyce symbolických adres
Zadání č. 14 - Dvoukanálový funkční generátor řízený z PC přes UART
Zadání č. 15 - Přehrávání obrazového streamu z DVBT tuneru připojeného k USB na LCD displeji