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!
Nguyễn Cơng Phương Xử lý tín hiệu số ứng dụng Vi xử lý tín hiệu số Nội dung I Khái niệm chung II Tín hiệu hệ thống rời rạc III Lọc số IV Vi xử lý tín hiệu số V Một số ví dụ ứng dụng sites.google.com/site/ncpdhbkhn Vi xử lý tín hiệu số Giới thiệu Cấu trúc chung vi xử lý Định dạng số vi xử lý Tập lệnh Các vi xử lý mở rộng Cài đặt thuật tốn xử lý tín hiệu lên DSP sites.google.com/site/ncpdhbkhn Giới thiệu (1) Xử lý liệu Xử lý văn bản, quản lý liệu, Ứng dụng điển hình hệ điều hành, v.v… Phép tốn Dịch chuyển liệu (A B) Đánh giá (If A=B then …) https://en.w ikipedia.org/w iki/Pentium_FDIV_bug Tính tốn tốn học Xử lý tín hiệu số, điều khiển chuyển động, mơ phỏng, v.v… Cộng (A + B = C) Nhân (A B = C) https://www.revolvy.com/topic/Texas%20Ins truments&item_type=topic sites.google.com/site/ncpdhbkhn Giới thiệu (2) http://xlr8danceandfitness.co.uk/about/documents-other-info/ https://en.w ikipedia.org/w iki/Digital_filter sites.google.com/site/ncpdhbkhn Giới thiệu (3) Smith, S.W (1999) The Scientist and Engineer’s Guide to Digital Signal Processing, California Technical Publishing sites.google.com/site/ncpdhbkhn Giới thiệu (4) https://www.slideshare.net/fcharlot/digital-signal-processor-evolution-over-the-last-30-years sites.google.com/site/ncpdhbkhn Vi xử lý tín hiệu số Giới thiệu Cấu trúc chung vi xử lý Định dạng số vi xử lý Tập lệnh Các vi xử lý mở rộng Cài đặt thuật tốn xử lý tín hiệu lên DSP sites.google.com/site/ncpdhbkhn Cấu trúc chung vi xử lý (1) 100 100 100 101 D x[n – 3] 101 D x[n – 4] 101 D x[n – 5] 102 C x[n – 2] 102 C x[n – 3] 102 C x[n – 4] 103 B x[n – 1] 103 B x[n – 2] 103 B x[n – 3] 104 A x[n] 104 A x[n – 1] 104 A x[n – 2] 105 H x[n – 7] 105 I x[n ] 105 I x[n – 1] 106 G x[n – 6] 106 G x[n – 7] 106 J x[n] 107 F x[n – 5] 107 F x[n – 6] 107 F x[n – 7] 108 E x[n – 4] 108 E x[n – 5] 108 E x[n – 6] 109 109 sites.google.com/site/ncpdhbkhn 109 Cấu trúc chung vi xử lý (2) y[ n] = a0 x[ n] + a1 x[n − 1] + + a7 x[n − 7] 100 101 D x[n – 3] 102 C x[n – 2] 103 B x[n – 1] 104 A x[n] 105 H x[n – 7] 106 G x[n – 6] 107 F x[n – 5] 108 E x[n – 4] ×a3 ×a2 ×a1 ×a0 ×a7 ×a6 ×a5 ×a4 → y[n] 109 sites.google.com/site/ncpdhbkhn 10 Bộ lọc FIR (2) Do chinh xac v o han -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 0.5 1.5 2.5 2.5 Do chinh xac 12 bit -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 0.5 1.5 sites.google.com/site/ncpdhbkhn 61 Bộ lọc FIR (3) y[ n] = M ∑ bk x[n − k ] k =0 yˆ [ n] = M ∑ Q {bk x[n − k ]} k= sites.google.com/site/ncpdhbkhn 62 Bộ lọc FIR (4) • Mỗi nguồn nhiễu làm trịn ek[n] trình nhiễu trắng tĩnh với: −2 B ∆ µe = 0, σ e2 = = 12 12 • ek[n] phân bố với khoảng lượng tử –Δ/2 < ek[n] < Δ/2 • ek[n] khơng tương quan với đầu vào lượng tử hóa, với nguồn nhiễu làm trịn khác, & với tín hiệu vào sites.google.com/site/ncpdhbkhn 63 Bộ lọc FIR (5) yˆ [ n] = M ˆy[ n] = Q ∑ bk x[ n − k ] k =0 M ∑ Q {bk x[n − k ]} k= g[ n] = M ∑ ek [n] k =0 σ g2 ∆ M + −2( B +1) = ( M + 1) = 12 σ 2g ∆2 −2( B+1) = = 12 sites.google.com/site/ncpdhbkhn 64 Bộ lọc FIR (6) M y[ n] = ∑ bk x[ n − k ] k =0 y[n] = M M k =0 k =0 ∑ h[ k ] x[ n − k ] ≤ ∑ h[k ] x[n − k ] < M SX m ∑ h[k ] < k =0 SX m < max H ( e jω ) ω S< ∑ M h[n] = 1 2π π ∫−π H (e jω ) dω sites.google.com/site/ncpdhbkhn 65 Vi xử lý tín hiệu số Giới thiệu Cấu trúc chung vi xử lý Định dạng số vi xử lý Tập lệnh Các vi xử lý mở rộng Cài đặt thuật toán xử lý tín hiệu lên DSP a) b) c) Thiết kế hệ thống DSP Tăng tần số lấy mẫu Ảnh hưởng độ dài từ hữu hạn i ii iii iv Bộ lọc FIR Bộ lọc IIR FFT Dao động chu kỳ giới hạn sites.google.com/site/ncpdhbkhn 66 Bộ lọc IIR (1) Do chinh xac v o han -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.6 0.7 0.8 0.9 / Do chinh xac 12 bit -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 / sites.google.com/site/ncpdhbkhn 67 Bộ lọc IIR (2) σ a2 ∆2 =2 12 σ b2 ∆2 =3 12 σ g2 ∆2 ∞ ∆2 =2 h [n] + ∑ 12 n =0 12 sites.google.com/site/ncpdhbkhn 68 Bộ lọc IIR (3) σ e2 ∆2 =5 12 σ g2 = σ e2 He (z ) = ∞ ∑ n=−∞ he [ n] 1 = A( z ) + a1z −1 + a2 z −2 sites.google.com/site/ncpdhbkhn 69 Vi xử lý tín hiệu số Giới thiệu Cấu trúc chung vi xử lý Định dạng số vi xử lý Tập lệnh Các vi xử lý mở rộng Cài đặt thuật tốn xử lý tín hiệu lên DSP a) b) c) Thiết kế hệ thống DSP Tăng tần số lấy mẫu Ảnh hưởng độ dài từ hữu hạn i ii iii iv Bộ lọc FIR Bộ lọc IIR FFT Dao động chu kỳ giới hạn sites.google.com/site/ncpdhbkhn 70 FFT σ 2g = 2−2 B − N −2 B ≈ , N ≫1 22 B SNRo = 4N sites.google.com/site/ncpdhbkhn 71 Vi xử lý tín hiệu số Giới thiệu Cấu trúc chung vi xử lý Định dạng số vi xử lý Tập lệnh Các vi xử lý mở rộng Cài đặt thuật toán xử lý tín hiệu lên DSP a) b) c) Thiết kế hệ thống DSP Tăng tần số lấy mẫu Ảnh hưởng độ dài từ hữu hạn i ii iii iv Bộ lọc FIR Bộ lọc IIR FFT Dao động chu kỳ giới hạn sites.google.com/site/ncpdhbkhn 72 Dao động chu kỳ giới hạn (1) y[ n] = x[n] − 0,75 y[ n − 1], x[n] = 0,875δ [ n] Do chinh xac vo han 0.4 0.2 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 10 15 20 25 30 35 40 45 50 n Do chinh xac bit 0.4 0.2 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 10 15 20 25 30 35 40 45 50 n sites.google.com/site/ncpdhbkhn 73 Dao động chu kỳ giới hạn (2) yˆ[ n] = x[n] + Q ( ayˆ[ n − 1]) , 2−( B+1) yˆ [n] ≤ , n ≫1 1− a Do chinh xac vo han 0.4 0.2 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 10 15 20 25 30 35 40 45 50 n Do chinh xac bit 0.4 0.2 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 10 15 20 25 30 35 40 45 50 n sites.google.com/site/ncpdhbkhn 74 Dao động chu kỳ giới hạn (3) yˆ[ n] = x[n] + Q ( ayˆ[ n − 1]) , 2−( B+1) yˆ [n] ≤ , n ≫1 1− a yˆ[ n] = x[ n] + Q ( a1 yˆ[ n − 1] ) + Q ( a2 yˆ [n − 2]) , 2−( B+1) yˆ [n] ≤ , n ≫1 − a2 sites.google.com/site/ncpdhbkhn 75 ... II Tín hiệu hệ thống rời rạc III Lọc số IV Vi xử lý tín hiệu số V Một số ví dụ ứng dụng sites.google.com/site/ncpdhbkhn Vi xử lý tín hiệu số Giới thiệu Cấu trúc chung vi xử lý Định dạng số vi xử. .. 17 Vi xử lý tín hiệu số Giới thiệu Cấu trúc chung vi xử lý a) Cơ sở kiến trúc máy tính b) Kiến trúc TMS320C671x Định dạng số vi xử lý Tập lệnh Các vi xử lý mở rộng Cài đặt thuật tốn xử lý tín hiệu. .. 38 Vi xử lý tín hiệu số Giới thiệu Cấu trúc chung vi xử lý Định dạng số vi xử lý Tập lệnh Các vi xử lý mở rộng Cài đặt thuật tốn xử lý tín hiệu lên DSP sites.google.com/site/ncpdhbkhn 39 Các vi