ЭУМК по дисциплине "Проектирование проблемно-ориентированных вычислительных средств" › Практика › Лабораторная работа "ГЕНЕРАТОР ПИЛООБРАЗНЫХ И ТРЕУГОЛЬНЫХ СИГНАЛОВ"

# Электронный учебно-методический
комплекс по дисциплине
"Проектирование проблемно-ориентированных вычислительных средств"

для специальности

1-40 02 02 «Электронные вычислительные средства»

Оглавление | Программа | Теория | Практика | Контроль знаний | Об авторах

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2.
ГЕНЕРАТОР ПИЛООБРАЗНЫХ И ТРЕУГОЛЬНЫХ СИГНАЛОВ.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Разработка алгоритма и программы генератора пилообразных и тре-угольных сигналов с использованием режимов расширения знака и коррекции переполнения на ассемблере процессора TMS320VC5402 и отладка программы на лабораторном макете TMS320VC5402 DSP Starter Kit.

2.1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
2.1.1. Типовые блоки радиоэлектронной аппаратуры для формирования и преобразования сигналов

Интегратор. Интегрирование в системах цифровой обработки сигналов (ЦОС) сводится к вычислению суммы, а диапазон интегрирования определяется формулой τ = N·T, где T – период дискретизации; N – число отсчетов за время интегрирования.

Вычисление этой суммы удобно вести с помощью рекурсивного звена с передаточной функцией вида TЦ = 1/(1 – Z -1) и разностным уравнением yT(k) = xT(k) + yT(k – 1), где yT(k), yT(k – 1) – текущий и предыдущий отсчеты на выходе интегратора; xT(k) – текущий отсчет на входе интегратора. Интегратор (предыдущий отсчет на выходе интегратора yT(k – 1)) перед началом суммирования должен программно сбрасываться в нуль.
Структурная схема интегратора представлена на рис. 2.1.

######

###### Рисунок 2.1 – Схема интегратора

Дифференциатор. Простой дифференциатор описывается разностным уравнением yT(k) = xT(k) – xT(k – 1) и отображается структурной схемой, представленной на рис. 2.2.

Более сложные и точные дифференциаторы реализуются в виде нерекурсивного фильтра. Их программирование по сути ничем не отличается от программирования простого интегратора. Дополнительной операцией при реализации фильтра является операция умножения входного сигнала на коэффициенты передаточной характеристики фильтра.

######

###### Рисунок 2.2 – Схема дифференциатора

2.1.2. Реализация генераторов периодических сигналов

Генератор пилообразного напряжения (ГПН). Данный генератор моделируется программной реализацией разностного уравнения первого порядка

| yT(k) = A0 + yT(k – 1), | (2.1)

где A0 – константа, определяющая период ГПН исходя из емкости сумматора. При этом суммирование должно выполняться командой ADD с выключенным режимом коррекции переполнения (OVM).
Период Tk генератора пилообразного напряжения (рис. 2.3) определяется периодом дискретизации T и значением постоянной A0 (на рисунке A0 = A1 / 6):

######

где K– диапазон чисел в аккумуляторе (K = 2A1 = 2n, где n – число разрядов сумматора); A0 – шаг приращения пилообразного напряжения. При числе разрядов сумматора, равном 16, значение A1 = 32768. Из-за несимметричности числового диапазона реальное положительное значение амплитуды будет на единицу меньше, и сигнал будет изменяться в диапазоне от –32768 до +32767.

######

###### Рисунок 2.3 – Пилообразное напряжение

Если режим коррекции переполнения выключен, то при превышении максимального положительного значения функция автоматически будет переходить в область отрицательных значений. Если режим коррекции переполнения включен, то функция достигнет максимального положительного значения A1 и перейдет в режим насыщения. В этом режиме поучить пилообразный сигнал невозможно.
Генератор треугольных сигналов (ГТС). Генератор треугольных сигналов реализуется на основе ГПН с использованием двухпериодного выпрямления командой ABS (абсолютное значение аккумулятора). Вид полученного сигнала после центрирования относительно нуля приведен на рис. 2.4.

######

###### Рисунок 2.4 – Треугольный сигнал

Если при взятии абсолютного значения (модуля) оставить выключенным режим коррекции переполнения, как это было в ГПН, то правильный треугольный сигнал не получится. Это обусловлено тем, что для максимального отрицательного числа (0х8000 для 16-разрядных чисел в шестнадцатеричной системе счисления) не существует соответствующего положительного значения. Следовательно, при выключенном режиме коррекции переполнения число 0х8000 не изменится, т. е. останется отрицательным. Вид полученного при этом сигнала показан на рис. 2.5.

######

###### Рисунок 2.5 – Модуль сигнала ГПН при выключенном бите OVM

Таким образом, перед выполнением команды ABS бит OVM нужно устанавливать, а перед выполнением команды ADD (в ГПН) – сбрасывать.

2.1.3. Замечания по программированию генераторов

При программировании генератора треугольных сигналов необходимо учесть следующие замечания:

- при программировании ГТС сначала нужно построить генератор пилообразного напряжения по формуле (2.1) и проверить его работу;
- для проверки работы генератора необходимо сохранить выходные значения yT(k) в памяти данных и отобразить полученный массив в графическом виде;
- для отображения графика в заданном масштабе в свойствах графика необходимо указать формат данных (число разрядов после запятой), установив для параметра Q-Value значение 15;
- добавить в основной цикл программы команды, необходимые для получения пилообразного напряжения, в соответствии с рис. 2.4;
- добавить к программе команды, необходимые для изменения амплитуды сигнала и смещения графика относительно нуля, в соответствии с полученным заданием;
- при переключении значения бита OVM учесть задержку в конвейере, т. е. обеспечить дополнительный такт между командами изменения OVM и командами ADD или ABS путем изменения порядка следования команд или вставки пустой команды NOP.

2.2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Изучить теоретические сведения по теме лабораторной работы (подразд. 2.1).
2. Получить у преподавателя задание для выполнения практической части работы.
3. Согласно заданию рассчитать значения всех переменных, необходимых для работы программы.
4. Разработать алгоритм работы программы.
5. Написать, оттранслировать, отладить и выполнить программу.
6. Продемонстрировать результат трансляции и работы программы преподавателю.
7. Оформить и защитить отчет по лабораторной работе.

2.3. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Цель работы и исходные данные.
2. Используемые аналитические формулы и выполненные расчеты.
3. Алгоритм работы программы.
4. Листинг программы с комментариями.
5. Результат работы программы.
6. Выводы по работе.

2.4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Прямая адресация данных.
2. Косвенная адресация данных.
3. Форматы целых и дробных данных.
4. Режим расширения знака.
5. Режим коррекции переполнения.
6. Счетчик повторения блока команд.
7. Команды управления битами регистров состояния.
8. Команды занесения данных в регистры.
9. Команды загрузки данных в аккумулятор.
10. Команды сложения с аккумулятором.
11. Команды вычитания из аккумулятора.
12. Команда нахождения абсолютного значения числа.
13. Команды сдвигов данных.
14. Команды сохранения данных.
15. Команды для организации циклов.

Оглавление | Программа | Теория| Практика | Контроль знаний | Об авторах
© БГУИР , 2012