Вапаев Рустам Руслановичнинг урнатилган тизимлар

DSPga asoslangan o’rnatilgan tizimlar

Raqamli signalni qayta ishlash (DSP) - bu signallarni qayta ishlashning turli xil operatsiyalarini bajarish uchun raqamli ishlov berish, masalan, kompyuterlar yoki boshqa maxsus raqamli signal protsessorlari. Shu tarzda ishlangan raqamli signallar - bu vaqt, makon yoki chastota kabi doimiy o'zgaruvchining namunalarini ifodalovchi raqamlar ketma -ketligi. Raqamli elektronikada raqamli signal pulsli poezd sifatida ifodalanadi, odatda tranzistorni almashtirish natijasida hosil bo'ladi.

Raqamli signalni qayta ishlash va analog signalni qayta ishlash signallarni qayta ishlashning pastki maydonlari hisoblanadi. DSP ilovalariga audio va nutqni qayta ishlash, sonar, radar va boshqa sensorli massivlarni qayta ishlash, spektral zichlikni baholash, signallarni statistik qayta ishlash, raqamli tasvirni qayta ishlash, ma'lumotlarni siqish, video kodlash, audio kodlash, tasvirni siqish, telekommunikatsiyalar uchun signallarni qayta ishlash, boshqaruv tizimlari, biomedikal kiradi. muhandislik va seysmologiya va boshqalar.

DSP chiziqli yoki chiziqli bo'lmagan operatsiyalarni o'z ichiga olishi mumkin. Signalni chiziqli ishlov berish tizimning chiziqli bo'lmagan identifikatsiyasi bilan chambarchas bog'liq va uni vaqt, chastota va fazoviy-vaqtli sohalarda amalga oshirish mumkin.

Signallarni qayta ishlashda raqamli hisoblashning qo'llanilishi analogli ishlov berishdan ko'p afzalliklarga ega bo'lish imkonini beradi, masalan, xatolarni aniqlash va uzatishda tuzatish hamda ma'lumotlarni siqish. Raqamli signallarni qayta ishlash, shuningdek, raqamli telekommunikatsiya va simsiz aloqa kabi

raqamli texnologiyalarning asosidir. DSP oqim ma'lumotlariga ham, statik (saqlangan) ma'lumotlarga ham tegishli.

Analog signalni raqamli tahlil qilish va boshqarish uchun uni analog-raqamli konvertor (ADC) yordamida raqamlashtirish kerak. Namuna olish odatda ikki bosqichda amalga oshiriladi, diskretlashtirish va kvantlashtirish. Diskretizatsiya degani, signal teng vaqt oralig'iga bo'linadi va har bir interval bitta amplitudali o'lchov bilan ifodalanadi. Kvantlash har bir amplituda o'lchovining cheklangan to'plamdan olingan qiymatga yaqinlashishini bildiradi. Haqiqiy sonlarni butun sonlarga yaxlitlash misol bo'la oladi.

Nyquist -Shannon tanlab olish teoremasi shuni ko'rsatadiki, agar signal olish chastotasi signalning eng yuqori chastotali komponentidan ikki barobar katta bo'lsa, signalni uning namunalaridan to'liq tiklash mumkin. Amalda, namuna olish chastotasi ko'pincha bundan ancha yuqori bo'ladi.

Nazariy DSP tahlillari va hosilalari odatda abstrakt namuna olish jarayonida "yaratilgan" amplitudali noaniqliklarsiz (kvantlashtirish xatosi) diskret vaqtli signal modellarida amalga oshiriladi. Raqamli usullar ADC tomonidan ishlab chiqarilgan signallar kabi kvantlangan signalni talab qiladi. Qayta ishlangan natija chastota spektri yoki statistika to'plami bo'lishi mumkin. Ammo ko'pincha bu raqamli-analogli konvertor (DAC) yordamida analog shaklga qaytadigan boshqa kvantlangan signal.

DSPda muhandislar odatda raqamli signallarni quyidagi domenlardan birida o'rganadilar: vaqt maydoni (bir o'lchovli signallar), fazoviy domen (ko'p o'lchovli signallar), chastota va to'lqinli domenlar. Qaysi domen signalning asosiy xususiyatlarini va unga qo'llaniladigan ishlov berishni yaxshiroq aks ettirishi to'g'risida ma'lumotli taxmin qilish (yoki turli xil imkoniyatlarni sinab ko'rish) orqali signalni qayta ishlash sohasini tanlaydilar. O'lchov moslamasidan namunalar

ketma -ketligi vaqtinchalik yoki fazoviy domen tasvirini yaratadi, diskret Furye konvertatsiyasi esa chastota sohasi tasvirini ishlab chiqaradi.
Vaqt sohasi signallarni vaqtga qarab tahlil qilishni anglatadi. Xuddi shunday, kosmik domen signallarni joylashuvi bo'yicha tahlilini, masalan, tasvirni qayta ishlash uchun piksel joylashishini anglatadi.

Vaqt yoki makon sohasida ishlov berishning eng keng tarqalgan usuli bu kirish signalini filtrlash usuli orqali takomillashtirishdir. Raqamli filtrlash, odatda, kirish yoki chiqish signalining joriy namunasi atrofida bir qator atrofdagi namunalarning chiziqli o'zgarishidan iborat. Atrofdagi namunalar vaqt yoki makonga qarab aniqlanishi mumkin. Har qanday kirishga chiziqli raqamli filtrning chiqishi impulsli javob bilan kirish signalini aylantirish yo'li bilan hisoblanishi mumkin. Furye konvertatsiyasi yordamida vaqt yoki makon domenidan chastota maydoniga aylanadi. Fourier konvertatsiyasi vaqt yoki makon ma'lumotlarini har bir chastotaning kattaligi va fazali komponentiga aylantiradi. Ba'zi ilovalarda, fazaning chastotaga qarab o'zgarishi muhim ahamiyatga ega. Qachon faza ahamiyatsiz bo'lsa, tez -tez Furye konvertatsiyasi har bir chastota komponentining kvadratiga teng bo'lgan quvvat spektriga aylanadi.

Chastota sohasidagi signallarni tahlil qilishning eng keng tarqalgan maqsadi signal xususiyatlarini tahlil qilishdir. Muhandis kirish signalida qaysi chastotalar mavjud va qaysi etishmayotganligini aniqlash uchun spektrni o'rganishi mumkin. Chastotali domen tahlilini spektr yoki spektral tahlil deb ham atashadi.

Filtrni, ayniqsa, real vaqtda bo'lmagan ishlarda, chastotalar sohasida ham amalga oshirish mumkin, filtrni qo'llash va keyin vaqt maydoniga qaytarish. Bu samarali dastur bo'lishi mumkin va har qanday filtr javobini berishi mumkin, shu jumladan g'ishtli devor filtrlariga juda yaxshi yaqinlashadi.
Tez -tez ishlatiladigan domen konvertatsiyalari mavjud. Masalan, cepstrum signalni Fourier konvertatsiyasi orqali chastota maydoniga o'zgartiradi, logarifmni oladi, so'ngra boshqa Fourier konvertatsiyasini qo'llaydi. Bu asl spektrning harmonik tuzilishini ta'kidlaydi.

-27-

Altera dasturlash muhitlari va qurilmalari

Altera korporatsiyasi Kaliforniya shtatining San -Xose shahrida joylashgan dasturlashtiriladigan mantiqiy qurilmalar (PLD) ishlab chiqaruvchisi edi. U 1983 yilda tashkil etilgan va 2015 yilda Intel tomonidan sotib olingan.

Alteraning asosiy mahsulot liniyalari Stratix, o'rta toifadagi Arria, va FPGA chipidagi arzonroq tsiklli seriyali tizim, MAX seriyali murakkab dasturlashtiriladigan mantiqiy qurilma va uchuvchan bo'lmagan FPGA, Intel Quartus Prime dizayn dasturlari edi. va Enpirion PowerSoC DC-DC quvvat echimlari.

Kompaniya 1983 yilda yarimo'tkazgich faxriylari Rodni Smit, Robert Xartman, Jeyms Sansberi va Pol Nyugagen tomonidan 500 ming dollar urug 'puli bilan tashkil etilgan. Kompaniyaning nomi "o'zgartirilishi mumkin" spektakl edi, bu kompaniya yaratgan chiplar turi. 1984 yilda kompaniya Intel bilan uzoq muddatli dizayn hamkorligini tuzdi va 1988 yilda birlamchi sotish orqali ochiq kompaniyaga aylandi. 1994 yilda Altera Intelning PLD biznesini 50 million dollarga sotib oldi. 2015 yil 28 dekabrda kompaniyani Intel sotib oldi.

Stratix seriyali FPGA qurilmalari 1,1 milliongacha mantiqiy elementlarga, 28 Gbit/s gacha, 1,6 Tbit/s gacha ketma-ket kommutatsiya qobiliyatiga, 1,840 GMAC signallarni qayta ishlashga ega bo'lgan, 1,1 milliongacha mantiqiy elementlarga ega bo'lgan, kompaniyaning eng katta, eng yuqori o'tkazuvchanlik qurilmalari edi. ishlash va 800 MGts chastotada 7 x72 gacha DDR3 xotira interfeysi.

2000 yil sentyabr oyida kompaniya to'liq tizimli echimlarni etkazib berish bo'yicha dizayn xizmatlarini kengaytirish uchun Northwest Logic kompaniyasini sotib oldi. 2013 yil may oyida Altera OpenCL uchun SDK-ni taqdim etdi, bu dasturchilarga dasturlashtiriladigan mantiqiy qurilmalarning yuqori mahoratli imkoniyatlariga kirishga imkon berdi.

2012 yil dekabr oyidan boshlab, kompaniya izolyatsiya qilingan izolyatorli (FDSOI) chip ishlab chiqarish jarayonidan foydalangan holda, chipli FPGA qurilmalarida tizim ishlab chiqardi. Bu qurilmalar FPGA -ni ARM arxitekturasiga asoslangan to'liq protsessorli tizimlarga ega, bitta qurilmaga birlashtirgan.

2013 yil may oyida Altera taxminan 140 million AQSh dollariga naqd chip ishlab chiqaruvchi Enpirion-ni sotib oldi, bu esa Altera-ga DC-DC konvertorli chip tizimini quvvat tizimini taqdim etdi, bu esa ularning diskret ekvivalenti bilan solishtirganda katta quvvat zichligi va past shovqin ishlashini ta'minladi. Diskret komponentlardan tayyorlangan konvertorlardan farqli o'laroq, Enpirion DC-DC konvertorlari simulyatsiya qilingan, tavsiflangan, tasdiqlangan va etkazib berishda malakali bo'lgan.

2013 yil may oyida Altera taxminan 140 million AQSh dollariga naqd chip ishlab chiqaruvchi Enpirion-ni sotib oldi, bu esa Altera-ga DC-DC konvertorli chip tizimini quvvat tizimini taqdim etdi, bu esa ularning diskret ekvivalenti bilan solishtirganda katta quvvat zichligi va past shovqin ishlashini ta'minladi. Diskret komponentlardan tayyorlangan konvertorlardan farqli o'laroq, Enpirion DC-DC konvertorlari simulyatsiya qilingan, tavsiflangan, tasdiqlangan va etkazib berishda malakali bo'lgan.

Altera va uning sheriklari ma'lum vazifalarni bajarish uchun dizayn muhandislari o'z tizim dizaynlariga kira oladigan qurilish bloklari bo'lib xizmat qiladigan yarimo'tkazgichli intellektual mulk yadrolarini taklif qilishdi. IP yadrolari dizayndagi har bir blokni noldan yaratish uchun ko'p vaqt talab qiladigan vazifalarni yo'q qiladi. 2000 yilda Altera IP yadrolarini etkazib beruvchi Designpro -ni sotib oldi.

Altera Nios II o'rnatilgan protsessor, Freescale ColdFire v1 yadrosi (siklon III FPGA uchun bepul) va ARM Cortex-M1 protsessori, shuningdek, ARM

Cortex-A9 protsessoridagi qattiq IP protsessor yadrosini taklif qildi. Alteraning barcha qurilmalari umumiy dizayn muhiti, Quartus II dizayn dasturi bilan ta'minlangan. Quartus II dasturiy ta'minoti obunaga asoslangan va Internetga asoslangan bepul nashrda mavjud edi. Unda ishlab chiqarish samaradorligini oshirish vositalari mavjud edi.