министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Московский физико-технический институт
( государственный университет )
УТВЕРЖДАЮ |
Проректор по учебной работе |
22 июня 2007 г. |
П Р О Г Р А М М А
курса по выбору АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ | |
по направлению 511600 | |
все факультеты | |
кафедра радиотехники | |
курсы II–IV | |
семестр весенний | Зачет с оценкой – |
лекции – 32 (час) | весенний семестр |
практические (семинарские) | Экзамен – нет |
занятия – нет | |
лабораторные занятия – нет | Самостоятельная работа – |
2 часа в неделю | |
ВСЕГО ЧАСОВ – 32 |
Программу составил к. ф.-м. н., асс.
Программа утверждена на заседании кафедры радиотехники
25 мая 2007 года
Заведующий кафедрой
1. Основы анализа сигналов. Аналоговые системы.
Комплексная форма представления сигналов. Разложение сигналов в ряд Фурье. Преобразование Фурье и его свойства.
Характеристики линейных систем: импульсная и переходная характеристики; комплексный коэффициент передачи. Описание линейных систем с помощью дифференциальных уравнений.
Спектральный и временной подходы к прохождению сигнала через линейную аналоговую систему.
2. Дискретные сигналы
Дискретизация по амплитуде, по времени и по частоте.
Аналого-цифровое преобразование.
Теорема о выборках Котельникова–Шеннона и ее использование на практике. Перенос выводов теоремы о выборках на область частот. Дискретное преобразование Фурье. Взаимные соответствия перехода из временной области в частотную и обратно.
3. Спектральный анализ в дискретном исполнении
Фильтрация сигнала в частотной области.
Быстрое преобразование Фурье (БПФ). Алгоритм БПФ с прореживанием по времени.
Перенос спектра.
4. Цифровые фильтры
z-преобразование. Связь z-преобразования с преобразованиями Лапласа и Фурье. Свойства z-преобразования.
Принцип действия цифровых фильтров. Фильтр с конечной импульсной характеристикой (КИХ) и с бесконечной импульсной характеристикой (БИХ). Частотный коэффициент передачи цифрового фильтра, системная функция.
Примеры перехода от аналогового прототипа к цифровому фильтру.
5. Сигнальные процессоры
Структура сигнального процессора, реализующего алгоритм цифровой фильтрации с КИХ и БИХ.
Архитектура 32-разрядного сигнального процессора AT32AP7000. Система команд. DSP-инструкции. Аппаратная реализация умножения за один такт. Контроллер прерываний. Прямой доступ к памяти.
Пример программирования сигнального процессора.
Шум на входе цифрового фильтра вследствие дискретизации входного сигнала по амплитуде.
6. Реализация БПФ и цифровой фильтрации на микроконтроллерах общего назначения
Идеология микроконтроллерных систем. Гарвардская архитектура и архитектура фон-Неймана.
Структурная схема 8-разрядного AVR микроконтроллера фирмы Atmel. Назначение функциональных блоков. Система прерываний. Таймеры. Аналоговый компаратор. Аналого-цифровой преобразователь.
Примеры программирования AVR микроконтроллера, реализующего алгоритм БПФ и логику работы цифрового фильтра с БИХ.
7. Программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС)
Основные принципы построения систем на основе ПЛИС. Микросхемы FPGA и CPLD.
Языки описания аппаратных средств: Verilog, VHDL. Реализация основных узлов комбинационных и последовательностных логических устройств. Конечные автоматы.
Блок-схема реализации БПФ в ПЛИС.
Реализация цифровых фильтров: (а) путем повторения в ПЛИС структурной схемы цифрового фильтра; (б) путем хранения в памяти входной числовой последовательности и коэффициентов фильтра.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Цифровая обработка сигналов. Практический подход. – М.-СПб.-Киев: Вильямс, 2004.
2. Баскаков С. И. Радиотехические цепи и сигналы. – М.: Высшая школа, 2005.
3. Применение микроконтроллеров. Учеб. пособие. – М., МФТИ, 2007.
4. Микроконтроллеры AVR семейств Tiny и Mega фирмы ATMEL/ – М.: Додэка-XXI, 2006.
5. Основы теории дискретных сигналов и цифровых фильтров. – М.: Высшая школа, 1982.
6. Цифровая обработка сигналов для инженеров и технических специалистов. Практическое руководство. – М.: ИДТ», 2007.
7. Языки VHDL и VERILOG в проектировании цифровой аппаратуры. – М.: СОЛОН-Пресс, 2003.
8. , Разработка систем цифровой обработки сигналов на базе ПЛИС – М.: Горячая линия – Телеком, 2007.
9. Основы цифровой обработки сигналов. Ч. 1. Свойства и преобразования дискретных сигналов. Учеб. пособие. – М.: МФТИ, 2005.
10. Цифровая обработка сигналов. – СПб.: Питер, 2007.
11. Уэйкерли Дж. Проектирование цифровых устройств. В 2-х т. – М.: Постмаркет, 2002.
12. Цифровые фильтры. – М.: Сов. радио, 1980.
Подписано в печать 22.06.07. Формат 60´841/16. Бумага офсетная.
Печать офсетная. Усл. печ. л. 0,25. Тираж 25 экз. Заказ № ф-
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Московский физико-технический институт (государственный университет)
Отдел автоматизированных систем “физтех-полиграф”
Моск. обл., г. Долгопрудный, Институтский пер., 9
