Digitális jelfeldolgozó processzorok oktatása programozó hallgatóknak

Az előadások a következő témára: "Digitális jelfeldolgozó processzorok oktatása programozó hallgatóknak"— Előadás másolata:

1 Digitális jelfeldolgozó processzorok oktatása programozó hallgatóknak
Dr. Szabó István, Harasztosi Lajos, Guta Gábor Debreceni Egyetem, Szilárdtest Fizika Tanszék

2 Oktassunk DSP-t ? Mi a DSP jelentése és jelentőssége?
A kurzus felépítése A hallgatói projektek szerepe

3 Mi a DSP? A DSP a Digital Signal Processing vagy Digital Signal Processor betûszó rövidítése, ami magyarul digitális jelfeldolgozást illetve Digitális jelfeldolgozó Processzort jelent. Napjainkra egyre nagyobb jelentõsége van, mind a tudományterületnek, mind az erre tervezett processzoroknak. A DSP processzorok megtalálhatóak a mobiltelefonoktól, MP3 lejátszótól kezdve az orvos diagnosztikai eszközökön át a PC-k ig szinte mindenütt.

4 Mi a DSP? Analóg jelfeldolgozás Digitális jelfeldolgozás DAC ADC 1010
kicsit hangos Analóg jelfeldolgozás Digitális jelfeldolgozás ADC DSP DAC 1010 1001

5 A DSP processzor jellemzői
Gyors aritmetika (összeadás és szorzás) Gyors adatmozgatás (Harward architektura) Belső perifériák (Analóg, digitális, időzítők) Különleges címzési módok (bitfordított, ciklikus)

6 A kurzus felépítése Jelfeldolgozás Programozás Elektronika
F2632 Digitális jelfeldolgozás és jelfeldolgozó processzorok Tematika Lineáris rendszerek és jellemzőik. Fourier sorok, Fourier transzformáció. Konvolúció, Dekovonlúció. Analóg digitális átalakítók. Digitális szűrők. DFT-FFT. Tömörítés. Digitális jelfeldolgozó processorok (DSP*) Felépítés, sajátságok, címzési módok, utasításkészlet, memória modellek. Valós idejű jelfeldolgozás DSP processzorokkal. Az előadásokhoz kapcsolódó gyakorlatok során egy fejlesztő rendszer (DSK) segítségével mintafeladatok megoldásán keresztül sajátítható el a DSP processzorok programozása és alkalmazása: Ismerkedés a DSK rendszerrel, A/D-D/A átalakító vezérlése, FIR és IIR szűrők, FFT, tömörítés: valós idejű kódolás és dekódolás. Jelfeldolgozás Programozás Elektronika

7 Jelfeldolgozás Minatvételezés és digitalizálás, a mintavételezési tétel Jelek statisztikus jellemzése Az idő és a frekvencia tér kapcsolata: Fourier sorok, Fourier transzformáció. Diszkrét Fourier transzformáció, FFT. Lineáris rendszerek, Konvolúció, szűrés Digitális szűrők (impulzus és frekvencia válasz) FIR, IIR Szűrőtervezés, A Z- és a Laplace transzformáció Jel kódolás és moduláció Tömörítési technikák: beszéd, zene, kép, videó

8

9 Programozás A processzor felépítése, utasítás készlete, címzési módok
A fejlesztő rendszer elemei és használatuk A belső perifériák programozásával egyszerű hardwares feladatok (Digitális I/O: led villogtatása, digitális bemenet olvasása) jelgenerálás (PWM: timer: szinusz generálás és vizsgálat)    FFT (speciális címzési módok: gyors fourier transzformáció megvalósítása)    szűrés (ADC: FIR, IIR szűrők tervezése és megvalósítása)    kommunikáció (SCI, CAN) Motor vezérlési feladat (AC, DC, léptető motor)

10

11 Elektronika Az impedancia fogalma, fazorok
Passzív analóg szűrők felépítése és jellegzetességei A műveleti erősítő Analóg - Digitális és Digitális - Analóg átalakítók Soros és párhuzamos jeltovábbítási technikák

12 DSK és a segédáramkörök

13 Felszereltség 5 TMS320f243 (TI a versenyre) 3 TMS320C31 1 AD-DSP
5 TMS320f2047 (TI f243 helyett) 2 TMS320C5402 (TI) 2 TMS320C6711 (TI) 2 TMS320C6211 (TI) CCS 2.0 (TI) Labview (NI) 5 számítógép (2 Mat-Inf) Oktatási anyagok, programok

14 A hallgatói projektek szerepe
Az ismeretek integrálása Motiváció Csapatmunka, munkamegosztás Alkalmazási lehetőségek feltárása Megmérettetés

15 Megmérettetés TI DSP and analog challenge 2000
Nevezett: 266 világszerte,74 európai, 1 magyar Beküldte: 241 világszerte,59 európai, 1 magyar Bekerültünk a legjobb tizenötbe! (UDDSPG) Canada,China,Hungary,Indonesia,Japan, Japan, Israel,Singapore,South Africa, Sweden, Taiwan, United Kingdom,United States Az első három Israel,United States,Japan

16 A versenymű Implementing a Speedometer for Walking and Running
with the TMS320F243 DSP Controller University of Debrecen Gábor Guta, Attila Érsek, Norbert Gosztonyi, Sándor Melo, Dr. István Szabó

17 A hardware

18 Csapatmunka

19 Tesztelés

20 A szenzor: MEM gyorsulásmérő
Mikro Elektrom Mechanikai Szenzor 0.1 mikrogram tömeg 1,3 mikron távolság a lemezek közt 2 nanometeres érzékenység

21 A jelek (séta és futás)

22 Egy kis biomechanika

23 Oktassunk DSP-t ! Az egyik legdinamikusabban informatikai ágazat
Izgalmas megoldásra váró problémák Alapvetően interdiszciplináris, csapatmunkát kíván Alkalmazás és projekt orientált megközelítés Egy eredményesen megoldott hallgatói projektből megszülethet egy jól használható kutatási eszköz vagy egy sikeres termék.