Пензенский государственный университет Декан ФВТ, профессор

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.