Области применения цифровой обработки
Области применения ЦОС:
· телекоммуникационные системы;
· радиолокация;
· гидролокация;
· сейсмология;
· медицина;
· добывающая и обрабатывающая промышленность;
· идентификация диктора;
· верификация диктора;
· анализ временных рядов;
· обработка телевизионных и компьютерных изображений.
Классификация сигналов
Сигналом называется физический процесс, отображающий передаваемое сообщение
Обозначения дискретного сигнала: x(nTд), x(n), xn
n – порядковый номер отсчёта (дискретное время),
Tд – интервал дискретизации
Таблица 1. Значения цифрового сигнала в двоичной системе счисления
| t | TД | 2T | 3Т | 4Т | 5Т | |
|
Каждый разряд двоичного числа передается своим электрическим сигналом. Нулю кодовой комбинации соответствует один уровень напряжения (уровень логического нуля), а единице - другой уровень напряжения (уровень логической единицы).
Если все разряды кодовой комбинации представляются одновременно, то код называется параллельным, а если последовательно, то последовательным.
Временные диаграммы электрических сигналов
при использовании параллельного кода
Временные диаграммы электрического сигнала
при использовании последовательного кода
Параллельный код
1. Количество линий передачи равно количеству двоичных разрядов (плюс общий провод). Линии передачи образуют шину данных.
2. Высокое быстродействие, т.к. все разряды передаются одновременно.
Последовательный код
1. Используется только одна линия передачи (плюс общий провод).
2. Более низкое быстродействие по сравнению с параллельным кодом.
Ввод и вывод данных из процессора часто осуществляют в последовательном коде, так как он позволяет существенно сократить количество выводов микросхемы.
532-выводной корпус с матричным расположением
выводов, шаг выводов 0.8 мм
Виды и системы обработки сигналов
Обработка заключается в преобразовании сигнала в другой, являющийся более предпочтительным с точки зрения выделения сообщения.
Типичными видами обработки являются:
* модуляция,
* детектирование,
* фильтрация,
* преобразование частоты сигнала,
* спектральный анализ,
* вейвлет-анализ,
* усиление и т.д.
В зависимости от типа обрабатываемых сигналов системы обработки подразделяются на аналоговые и цифровые.
Система цифровой обработки аналогового сигнала
Система цифровой обработки сигналов представляет собой комплекс аппаратно-программных средств, обеспечивающих обработку сигналов в соответствии с заданным алгоритмом.
Операция сложения
Операция умножения на константу
Операция вычитания
Операция перемножения переменных
Элемент задержки на один отсчёт (1 интервал
дискретизации)
Линия задержки содержит m элементов
Дециматор (прореживатель отсчётов), уменьшающий частоту дискретизации в M0 раз
Интерполятор, увеличивающий частоту дискретизации в M0 раз.
Примеры графического представления
алгоритма цифровой обработки сигнала
1.
2.
Преимущества и недостатки ЦОС по сравнению с аналоговой обработкой
К преимуществам ЦОС относятся:
1. Высокая точность обработки,
2. Возможность реализации сложных алгоритмов с помощью стандартных узлов вычислительной техники, например, сигнальных процессоров,
3. Возможность гибкой оперативной перестройки алгоритмов обработки путем изменения программы без изменения аппаратных средств,
4. Простота реализации адаптивных устройств путем оперативного изменения констант, участвующих в обработке,
5. Высокая технологичность изготовления, связанная с отсутствием необходимости настройки и регулировки аппаратуры,
6. Высокая степень совпадения характеристик реализованных устройств с расчетными характеристиками,
7. Сокращение времени проектирования устройств из-за возможности раздельного проектирования аппаратной и программной части.
Недостатки:
1.Относительно высокое энергопотребление.
2.Относительно низкое быстродействие устройств ЦОС по сравнению с аналоговыми устройствами,
При обработке сигналов в реальном масштабе времени должно выполняться условие
TД > t кц ср Q,
где tкц ср – среднее время выполнения команды процессором, Q – количество команд.