Билет № 5

Билет № 5

1. Дискретизация сигналов. Получение, математическое описание и свойства дискретного сигнала.

$C:\Documents and Settings\Nikitosi\Рабочий стол\цос\отверти 2.files\image001.gif$

Дискретный сигнал x(nT) получают из непрерывного (аналогового) сигнала x(t) с помощью электронного ключа, замыкаемого на мгновения через интервалы времени T.

$C:\Documents and Settings\Nikitosi\Рабочий стол\цос\отверти 2.files\image002.gif$ $C:\Documents and Settings\Nikitosi\Рабочий стол\цос\отверти 2.files\image003.gif$

$C:\Documents and Settings\Nikitosi\Рабочий стол\цос\отверти 2.files\image004.gif$

Работа ключа эквивалентна умножению аналогового сигнала на бесконечную последовательность d-функций:

$C:\Documents and Settings\Nikitosi\Рабочий стол\цос\отверти 2.files\image005.gif$

Погрешность такого преобразования выявляют путём сравнения спектров аналогового и дискретного сигналов.

СВЯЗЬ СПЕКТРОВ

Подставляя в формулу преобразования Фурье выражение (1.1) для x(nT) и производя преобразования, получают выражение, связывающее спектры дискретного X(jw) и аналогового X_а(jw) сигналов:

$C:\Documents and Settings\Nikitosi\Рабочий стол\цос\отверти 2.files\image006.gif$

$C:\Documents and Settings\Nikitosi\Рабочий стол\цос\отверти 2.files\image007.gif$

Выводы из рисунка 1.3:

1. Спектр дискретного сигнала равен сумме спектров исходного непрерывного сигнала, сдвинутых по оси частот на величину, кратную частоте дискретизации f_д.

2. Спектры сигналов совпадают в диапазоне частот (- 0,5w_д, 0,5w_д), если выполняется неравенство w_в < 0,5w_д , ( 1.3)

где w_в – высшая частота спектра непрерывного сигнала.
Это неравенство соответствует утверждению теоремы Котельникова.

3. Смежные спектры частично перекрываются, если неравенство не выполняется. Возникающее из-за этого искажение спектра называется ошибками наложения.

4. Аналоговый сигнал можно восстановить без искажений с помощью ФНЧ, имеющего частоту среза w_c = 0,5w_д, при условии выполнения неравенства (1.3).

Признак правильного выбора частоты дискретизации:

аналоговый сигнал восстанавливается без заметных искажений плавным соединением отсчётов дискретного сигнала.

Все наложения сигналов или спектров происходят из-за неудачного выбора (слишком редкого) шага дискретизации. Это приводит к появлению ошибок наложения, то есть искажений формы сигнала или спектра.

Смысл теоремы Котельникова: если непрерывный сигнал x(t) имеет спектр, ограниченный частотой f_в, то он может быть полностью восстановлен по его дискретным отсчётам, взятым с шагом T=1/2f_в, т. е. с частотой f_д=2f_в.

2. Механизм выполнения циклов. Пример программирования цикла DO UNTIL.

Инструкция DO UNTIL содержит адрес последней инструкции цикла (метку) и усл оконч цикла. При выполнении иинстр-ции эти сведения помещ-ся в стек циклов. Одновременно в стек РС записывается из инкрементора адрес первой инструкции цикла. Компоратор сравнивает следующ адрес с адр послед инстр цикла и сигнализирует о достижении конца цикла. После выполнения последней инструкции цикла происходит условный переход на начало цикла без затраты тактов. Адр первой инстр-и цикла берется из из стека РС. Стек циклов хранит адреса послед команд и условия окончания циклов (14+4 разряда). Возможно 4 уровня вложения. Рвбота стека происходит автоматически без затраты тактов. Такты тратятся только на исполнение самой инструкции DO UNTIL и на предварит загрузку CNTR при использовании условия CE.

Необходимые предосторожности: не след иметь как послед инстр-ию в цикле JUMP, CALL, RETURN, IDLE. Вложенные циклы не должны заканчиваться на одной инструкции.

Механизм выполнения циклов: вычитающий счетчик CNTR контроллир-т выполнение циклов, число повторений которых задано. Перед входом в цикл в CNTR загружается реальное число повторений N. Логика формирования сигнала CE (счет окончен) проверяет усл оконч цикла в начале цикла, а декремент происх в конце. Условие оконч цикла возникает при CNTR=1, что соотв. выполнению цикла N раз. Счетчик можно прочитать в любое время по шине DMD. Стек счетчика служит для организации вложенных циклов. В нем сохран состояние счетчика внеш-го цикла при выполн-и внутр-го. Глубин авложения-4. При загрузке в CNTR нового значения текущее сост CNTR автоматич помещ-ся в стек. После заверш внутр цикла сост счетч для внеш цикла автоматич восстан из стека.

Пример:

CNTR=10;

DO END UNTIL CE;

1 команда; - адрес, помещенный в стек РС

2 команда;

………….;

Послед команда; - адр, помещ в стек Цикла

1 команда вне цикла;

3. Сравнительная характеристика микро-ЭВМ и микроконтроллеров.

МК-это БИС, содержащ. В себе все компоненты мЭВМ: микропроц-р, память программ, память данных, интерфейсные узлы. Их не причисляют к мЭВМ, т.к. они не могут служить универсальным средством обработки данных по причинам: -небольшого V памяти, -разделенных PM и DM (не по Нейману), -невозможность смены программ во время работы, -упрощ. система команд и способы адресации, -особая организация ввода/вывода, -развитая периферия.

Для МК определена иная обл. применения – спец. вычислители для управления и регулирования в устройствах автоматики.

Применение МК – одно из основных направл. научн.-технич. прогресса, кот. позволяет увел. Качество промышл. Изделий, уменьш. Сроки разработки новых изделий, придать им модифицируемость, адаптивность и т. д.

в последнее время в устройствах ЦОС широко применяется ПЛИС.

ПЛИС- программир-ые логич. интегральн. схемы. Явл. Альтернативой DSP и пердставл. Собой БИС сверхвысокой степени интеграции.

Программным путем они соедин. в стр-ру, реализующую заданный алгоритм ЦОС аппаратным способом.

ПЛИС сочетают в себе достоинства и аппаратных и программируемых устройств. Гл. преимущество – быстродействие.

Первые разновидности ПЛИС заменяли ИМС средней интеграции и уже устарели. На современном этапе выпускают программируемые вентильные матрицы, сост. из логич блоков коммутир-их цепей и имеющие степень интеграции выше 10000 вентилей.

Кажд блок может реализ-ть операции умнож-я, зад-ки. В логич блоке могут быть мультиплексоры, триггеры, элементы управления, модуль памяти и т. д.

Графич редактор позволяет задать принципиальную схему, текстовый – описать проект, сигнальный редактор для задания временных диаграмм, планировщик для размещения узлов системы по блокам. Компилятор, симулятор, временной анализатор и программатор – таковы инструменты проектир системы ЦОС на базе ПЛИС.

ЦСП внедряется в тех областях техники, где ранее исп-сь аналоговые методы обработки. Этому способствует уменьш цен на ЦСП, упрощение программирования, возможность повышения показателей качества и надежности.

Характерные обл примен-я: высокоскоростные модемы для проводных, радио и гидроаккустич. сист. связи; радио и гидролокационные устройств, беспроводные телефонные аппараты, оборудование для трансляции по стране программ центрального радиовещания и телевидения, системы управления производств.оборудованием, ракетами, спутниками, стереоакустич оборудование, автомобильная автоматика, аппаратура для вибродиагностики, сейсморазведки, геофизич исследований.