Пензенский государственный университет Декан ФВТ, профессор Шашков Б.Д. « » . 2001г. Рабочая программа дисциплины "Алгоритмы и средства цифровой обработки сигналов" для специальности 22.01.00 Факультет вычислительной техники Кафедра «Вычислительная техника» Курс 5 Лекции - 34 часа Лабораторные занятия - 17 часов Самостоятельная работа аудиторная - 17 часов внеаудиторная - 34 часа Зачет Всего по дисциплине - 102 часа Пенза 2001 Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры «Вычислительная техника», протокол № от " " 2001г. Зав. кафедрой ВТ д.т.н., профессор Н.П.Вашкевич Председатель методической П.П.Макарычев комиссии ФВТ д.т.н., профессор Лектор: д.т.н., профессор Е.И.Гурин 3 Цель и задачи дисциплины Целью дисциплины является изучение основ теории и практики построения систем обработки сигналов. В результате изучения дисциплины студент должен иметь представление: о направлениях развития теории и практики обработки сигналов с помощью аппаратных и программных средств, об использовании основных алгоритмов для различных целей при обработке сигналов; знать и уметь использовать: основные алгоритмы обработки сигналов , - цифровые сигнальные процессоры совместно с дополнительным оборудованием для обработки сигналов; - программируемые логические интегральные схемы в плане их использования для построения устройств для цифровой обработки сигналов; иметь опыт: разработки программного обеспечения и его отладки различных аппаратных средств и целей обработки сигналов; разработки устройств цифровой обработки сигналов на ПЛИС. Содержание дисциплины 1. Введение. Понятия о цифровой обработке сигналов. Основные 2 часа типы сигналов. Аналоговые, дискретные, цифровые сигналы. Способы описания сигналов. 2. Цифровые фильтры. Алгоритмы и структурные схемы 4 часа цифровых фильтров. Импульсная характеристика фильтра. Рекурсивные и нерекурсивные фильтры. Z-преобразованние. Прямое z-преобразование. Свойства z-преобразования. Обратное z-преобразование. КИХ- и БИХ- фильтры 3. Дискретное преобразование Фурье. Алгоритмы дискретного 4 часа преобразования Фурье. Быстрое основные понятие и алгоритмы БПФ. преобразование Фурье, для 4 4. Цифровые сигнальные процессоры. Процессор TMS320C25. 8 часов Особенности архитектуры. Система команд, способы адресации, оргпнизация памяти, интерфейс ввода-вывода. Организация прерываний, таймер. Примеры программирования, примеры построения систем обработки сигналов на базе ЦСП. Микросхема 1813ВЕ1. 5. Применение ПЛИС для цифровой обработки сигналов. 6 часов Характеристики современных ПЛИС. ПЛИС типа FPGA. Микросхемы фирм XILINX и Altera, особенности структуры: конфигурируемые логические блоки, блоки ввода-вывода, электрические характеристики. Типы связей: линии одиночной длины, линии двойной длины, длинные линии. 6. Основные этапы разработки цифровых устройств на ПЛИС типа 3 часа FPGA: методы ввода схем, трансляция, размещение в криссталле. 7. Методы верификации: моделирование схем, временной анализ, 3 часа граничное сканирование ПЛИС. 8. Конфигурация ПЛИС, аппаратное обеспечение: устройства для 2 часа загрузки конфигурации. Программы загрузки конфигурации. 9. Примеры реализации цифровых фильтров на ПЛИС. 2 часа Итого: 34 часа Перечень лабораторных работ 1. Изучение архитектуры TMS320C25. 2 часа 2. Фильтрация данных с помощью TMS320C25. 6 часов 3. Знакомство с системой проектирования на ПЛИС. 2 часа 4. Построение схемы ЦОС на ПЛИС. 7 часов Итого 17 часов 5 Примечание: лабораторные работы 1-3 строятся на основе симулятора для TMS320C25 на базе ПЭВМ, 4-8 – с использованием системы проектирования на ПЛИС. Самостоятельная аудиторная работа Целью самостоятельной работы является систематизация, углубление теоретических знаний и приобретение практических навыков при решении задач обработки сигналов. При проведении самостоятельной работы рекомендуется более подробное изучение особенностей применения ПЛИС для цифровой обработки сигналов. В ходе выполнения самостоятельной работы студенты должны выполнять разработку заданных структур и алгоритмов, рассматривать особенности заданных ПЛИС и систем проектирования. Рекомендуемая учебная литература Основная литература 1. Пальченков Ю.Д., Попов К.В. Архитектура и программирование цифровых сигнальных процессоров. Из-во ПГТУ, Пенза 1997. 2. Бутаев М.М., Вашкевич Н.П., Гурин Е.И., Коннов Н.Н. Проектирование цифровых устройств на программируемых логических интегральных схемах. Из-во ПГТУ, Пенза 1997. 3. Гольденберг Л.М. и др. Цифровая обработка сигналов: Учебное пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1990. 4. Бриллинджер Д. Временные ряды. Обработка данных и теория: Пер. с англ. - М.: Мир, 1980. 5. Калабеков Б.А. Микропроцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов: Учеб. пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1988. 6. Цифровой процессор обработки сигналов с устройствами ввода-вывода./ Под ред. А.А.Ланге. - Л.: ВАС, 1985. 7. Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов: Пер. с англ. - М.: Мир, 1978. 8. Опенгейм А.В., Шафер Р.В. Цифровая обработка сигналов: Пер. с англ. М.: Связь, 1979. 9. Стешенко В. Б. ПЛИС фирмы ALTERA: проектирование устройств обработки сигналов. - М.: ДОДЭКА. 2000 - 128 с.