Введение

Во многих областях техники приходится иметь дело с обработкой сигналов. К таким областям относятся: радиолокация, телевидение, радиовещание, телефония, сети и телекоммуникации, средства мультимедиа, обработка речевых сигналов, распознавание образов, моделирование виртуальной реальности и т.п.

Наличие широкого спектра задач ЦОС привело к появлению процессоров цифровой обработки сигналов или сигнальных процессоров (DSP), которые обладая приспособленной для ЦОС архитектурой, позволяют создавать эффективные системы обработки и передачи сигналов в реальном времени.

В данном курсовом проекте для разработки цифрового эквалайзера в качестве базового сигнального процессора используется сигнальный процессор семейства ADSP–21хх фирмы Analog Devices (США), так как процессоры этой фирмы являются оптимальными по соотношению цена/качество и находят широкое применение в отечественных системах цифровой передачи сигналов.

Цифровой эквалайзер (многополосный регулятор тембра) - это набор активных фильтров с амплитудами, настраиваемыми на создание формы передаточной функции над рядом частотных полос.

Коэффициенты всех фильтров, образующих эквалайзер хранятся в памяти сигнального процессора и считываются при настройке процессора на пропускание сигнала через соответствующий фильтр. Таким образом, на одном сигнальном процессоре программно реализуется весь набор цифровых фильтров. Выборки сигнала частично хранятся в кольцевом буфере процессора и постоянно обновляются.

Вычисления производятся в реальном масштабе времени, поэтому быстродействие процессора должно быть соотнесено с частотой дискретизации обрабатываемого сигнала.

1. Цифровые сигнальные процессоры.

Цифровые сигнальные процессоры (DSP - Digital Signal Processor) существуют в тени своего богатого и знаменитого собрата - микропроцессора, хотя находят очень широкое применение: работают во всех факсах, модемах, цифровых сотовых телефонах, в цифровых телевизионных устройствах и т.д. По словам руководителей Texas Instruments: "Функции DSP - сбор, обработка, сжатие, передача и воспроизведение звука и изображений. DSP не так уж сложен. Фактически он не выполняет ничего кроме операции умножения, но делает это фантастически быстро - до миллиарда операций с секунду". По предварительным оценкам, к 2010 году DSP будут выполнять операцию умножения в десять раз быстрее любого микропроцессора.

Что же такое DSP? В целом, это процессор или микрокомпьютер, аппаратные и программные средства которого оптимизированы для высокоскоростной цифровой обработки, а именно для обработки оцифрованного аналогового сигнала в реальном масштабе времени.

Например, когда DSP действует в качестве цифрового фильтра, он

1 - получает цифровое значение выборки сигнала;

2 - вычисляет результат функции фильтрации от этой величины;

3 - выдает цифровую величину, которая является значением сигнала на выходе фильтра. Одновременно с этим DSP может

4 - осуществлять системный контроль за точностью всех значений.

Высокоскоростное АЛУ в DSP запрограммировано на быструю обработку алгоритмов моделирования фильтрации.

Ключевыми отличиями DSP от других видов процессоров является сочетание в них следующих элементов:

• специальные арифметические операторы;

• способы обработки памяти;

• список инструкций;

• параллелизм;

• адресация данных.

Заметим, что очень важен вопрос соответствия быстродействия DSP возможности обработки сигнала в реальном масштабе времени. Сигнал реального времени поступает в DSP в виде последовательности индивидуальных выборок из аналого-цифрового преобразователя. Для того, чтобы производить фильтрацию в реальном масштабе времени, DSP должен закончить все расчеты и операции, требующиеся для обработки текущей выборки (обычно исследуемый процесс включает много различных выборок) до прибытия последующей. Поэтому для обеспечения фильтрации высокого порядка сигналов реального времени требуются сверхбыстродействующие процессоры.

Для произведения фильтрации и другой обработки сигналов можно, конечно, использовать и аналоговые устройства. Семейства аналоговых фильтров используют резисторы, конденсаторы, индуктивные сопротивления, усилители. Их проще монтировать, компоновать, но трудно калибровать, поверять, модернизировать. И главное, что эти трудности экспоненциально возрастают с увеличением порядка фильтра. Фильтры DSP являются программируемыми, и поэтому гибкими к изменениям и наращиванию. Одно из их главных достоинств то, что при увеличении порядка фильтра требуются только программные изменения без дополнений аппаратных средств.