Bài giảng Xử lý tín hiệu số và ứng dụng - Chương 4: Vi xử lý tín hiệu số

Bài giảng Xử lý tín hiệu số và ứng dụng - Chương 4: Vi xử lý tín hiệu số. Chương này cung cấp cho học viên những nội dung về: giới thiệu; cấu trúc chung của các bộ vi xử lý; định dạng số của các bộ vi xử lý; tập lệnh; các bộ vi xử lý mở rộng; cài đặt thuật toán xử lý tín hiệu lên DSP;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Xử lý tín hiệu số và ứng dụng

Vi xử lý tín hiệu số

Nguy ễ n Công Ph ươ ng

Nội dung

II Tín hiệu và hệ thống rời rạc

III Lọc số

IV Vi xử lý tín hiệu số

V Một số ví dụ ứng dụng

Phép toán chính Dịch chuyển dữ liệu (A Đánh giá ( If A=B then … B) )

Cộng (A + B = C) Nhân (A B = C)

Giới thiệu (2)

Giới thiệu (3)

Giới thiệu (4)

Cấu trúc chung của các bộ vi xử lý (1)

Cấu trúc chung của các bộ vi xử lý (2)

Cấu trúc chung của các bộ vi xử lý (3)

BỘ NHỚ

dữ liệu

& lệnh

Bộ xử lý trung tâm (CPU)

Cấu trúc chung của các bộ vi xử lý (4)

BỘ NHỚ

LỆNH (PM)

chỉ có lệnh

CPU Bus địa chỉ PM

Bus dữ liệu PM

BỘ NHỚ

DỮ LIỆU (DM) chỉ có dữ liệu

Bus dữ liệu PM

BỘ NHỚ

DỮ LIỆU (DM) chỉ có dữ liệu

Bus địa chỉ DM

Bus dữ liệu DM Instruction

cache

Vi xử lý tín hiệu số

1 Giới thiệu

2 Cấu trúc chung của các bộ vi xử lý

a) Cơ sở kiến trúc máy tính

Cơ sở kiến trúc máy tính (1)

Cơ sở kiến trúc máy tính (2)

• Tập lệnh:

– CISC (complex instruction set computer),

– RISC (reduced instruction set computer).

• Cấu trúc thanh ghi:

– Registry-memory,

– Load-store.

Cơ sở kiến trúc máy tính (3)

Cơ sở kiến trúc máy tính (4)

• Sắp xếp động

– Các lệnh không được thiết kế để tính toán song song, bộ vi xử

lý lợi dụng sự phụ thuộc lẫn nhau của các lệnh & sắp xếp

chúng để tính toán song song.

– Ưu điểm: cho phép chạy mã nối tiếp trên cấu trúc song song – Nhược điểm: cần bổ sung thêm phần cứng, tiêu thụ nhiều năng lượng.

• Sắp xếp tĩnh

– Các lệnh được thiết kế để tính toán song song.

Vi xử lý tín hiệu số

1 Giới thiệu

2 Cấu trúc chung của các bộ vi xử lý

a) Cơ sở kiến trúc máy tính

Kiến trúc TMS320C671x (1)

Kiến trúc TMS320C671x (2)

Biểu diễn số trong máy tính

Bù hai

Dấu phảy động (4)

Dấu phảy tĩnh & dấu phảy động (1)

Dấu phảy tĩnh Dấu phảy động

Tối thiểu 16 bit Tối thiểu 32 bit Dải giá trị hẹp Dải giá trị rộng Lập trình phức tạp Lập trình đơn giản

Dấu phảy tĩnh & dấu phảy động (2)

Tập lệnh (1)

• Tập lệnh của DSP dấu phảy tĩnh (VD TMSC62x) tương thích với DSP dấu phảy động (VD TMSC67x), ngược lại thì không.

• Label || [ ] Instruction Unit Operands ; Comments

• Các nhóm lệnh chính:

– Cộng/trừ/nhân

– Lấy/cất

– Rẽ nhánh

Tập lệnh (2), cộng/trừ/nhân

Tập lệnh (3), lấy/cất

Tập lệnh (4), rẽ nhánh

Tập lệnh (5)

Tập lệnh (6)

Các bộ vi xử lý mở rộng (1)

40454/l/tms320c6713-dsp-starter-kit-dsk

https://www.element14.com/community/docs/DOC-Các bộ vi xử lý mở rộng (2)

Thiết kế hệ thống DSP (1)

Ứng dụng

Thông số hệ thống Xây dựng & mô phỏng thuật toán

Chọn bộ xử lý tín hiệu số

Viết phần mềm Thiết kế phần cứng

Thiết kế hệ thống DSP (2)

Ứng dụng Hiệu quả Giá thành Tiêu thụ năng lượng

Bộ thu phát âm thanh 1 2 3

Phân tích

Tăng tần số lấy mẫu (1)

Tăng tần số lấy mẫu (2)

VD

Lấy mẫu tín hiệu âm thanh bằng tần số lấy mẫu 44,1kHz.

Ảnh hưởng của độ dài từ hữu hạn (1)

+

Ảnh hưởng của độ dài từ hữu hạn (2)

1 Sai số lượng tử hóa

a) Lượng tử hóa tín hiệu

Ảnh hưởng của độ dài từ hữu hạn (3),

lượng tử hóa tín hiệu

011 010 001

σ

Ảnh hưởng của độ dài từ hữu hạn (4),

lượng tử hóa tín hiệu

Ảnh hưởng của độ dài từ hữu hạn (5),

lượng tử hóa hệ số & làm tròn

Ảnh hưởng của độ dài từ hữu hạn (6),

Ảnh hưởng của độ dài từ hữu hạn (7),

Ảnh hưởng của độ dài từ hữu hạn (8),

tràn

b) Tăng tần số lấy mẫu

c) Ảnh hưởng của độ dài từ hữu hạn

Bộ lọc FIR (3)

0

M k k

y n b x n k

=

Bộ lọc FIR (6)

0

M k k

b) Tăng tần số lấy mẫu

c) Ảnh hưởng của độ dài từ hữu hạn

Bộ lọc IIR (2)

2 2

Bộ lọc IIR (3)

2 2

b) Tăng tần số lấy mẫu

c) Ảnh hưởng của độ dài từ hữu hạn

FFT

b) Tăng tần số lấy mẫu

c) Ảnh hưởng của độ dài từ hữu hạn

Dao động chu kỳ giới hạn (1)

Dao động chu kỳ giới hạn (2)

Dao động chu kỳ giới hạn (3)