Signalprocessorer i anvendt digital signalbehandling (TISPRC-U01)
Lektionsplan forår 2010

 

Opdateret: 14. April 2010 af Kim Bjerge kbe@iha.dk

 

Lektioner/uger: 17

Semester/kvarter: Q3+Q4

Undervisning: Onsdag 10.15 – 12.00, 12:30 – 14.15, lokale 316

 

Litteratur:

 

 

*Supplerende litteratur:

 

ftp://ftp.wiley.com/public/sci_tech_med/embedded_signal

 

 

Manualer:

 

 

Formål:

Efter kurset vi du have erhvervet indsigt i:

 

 

Lektionsplan:

Lektion 1 – ug5 - Kursus indhold, DSP eksempler og anvendelse

Lektion 2 – ug6 - DSP programmering med Blackfin

Lektion 3 – ug7 - Udvikling af signalbehandlings projekter - algoritme

Lektion 4 – ug8 – Implementering af signalbehandlings projekter

Lektion 5 – ug9 - DSP platform design og systemintegration

Lektion 6 – ug10 - Sigma-delta konverter - afleveringsopgave

Lektion 7 – ug11 - DSP med FPGA

 

Eksamensperiode

 

Lektion 8 – ug15 - DTMF Dekoder

Lektion 9 – ug16 - DSP anvendt i virksomhed

Lektion 10 – ug17 - Adaptiv filtrering

Lektion 11-14 – ug18-21 - TI-SPRC afleveringsprojekt

 

Detaljeret ugeplan for indhold af TISPRC. Ændringer og justeringer kan forekomme løbende.

Litteratur angivet med [] skal kun skimmes efter behov.

 

Uge

Indhold

Litteratur (sider)

 

Uge 5

 

#1

Kursus indhold, DSP eksempler og anvendelse

+Eksempel på anvendelse områder

    + Lyd og måling med sensorer

    + Medicinsk udstyr

    + Billedbehandling

+Introduktion til signalprocessorer

   + Fixed vs. Floating point

   + Eksempel på anvendte DSP’er

   + FPGA’er som alternativ

 

Øvelser: Intro til VisualDSP++

   + Værktøjer VisualDSP++ og Blackfin

   + Funktionsgenerator

 

EMP kapitel 1 (35)

DSPG kapitel 1 (10)

 

 

Uge 6

 

#2

DSP programmering med Blackfin

    + C/C++, assembler, linker

    + VisualDSP++, optimering

    + Kernel (VDK) og uClinux

+ Blackfin processer arkitektur

    + Core, Memory, Events, modes

    + Register og adressering

    + Fixed point, fractional og integer

+ Dedikerede enheder

    + Interfaces til processor

 

Opgave: Bitkorrelation i C/assembler

  + Interface mellem C og ASM

  + Optimering af kode

 

EMP s.  37- 42 (6)

   - Memory

EMP s. 103 - 133 (30)

   - Arkitektur

   - Optimering

[BPPR kapitel 1] (22)

   - Core programming

[BPPR kapitel 2]

 

 

Uge 7

 

#3

Udvikling af signalbehandlings projekter - algoritme

+ Identifikation og specifikation

+ Algoritme udvikling

    + Brug af Matlab/Simulink eller C/C++

    + Afprøvning af alternative løsninger

    + Reference model for senere verifikation

 

Opgave: 50 Hz brum fjernelse

    + Algoritme alternativer i Matlab

 

EMP Kapitel 5 (37)

  - Audio processing

 

 

Uge 8

 

#4

Implementering af signalbehandlings projekter

+ Algoritme Implementering

    + Samplingsrate

    + Dynamikområde

    + Skalering

    + Kvantiseringstøj

    + Optimering (C vs. Assembler)

    + Verifikation

 

Eksempel: C-Optimeret FirFilter

 

Opgave: 50 Hz brum fjernelse

    + Implementer i 1.15 2-complement

    + Verifikation af filter i forhold til model

 

*ESP Kapitel 6.2 (13)

  - Dynamik, kvantisering og skalering

*ESP Kapitel 8.2 (17)

  - C-optimering

 

Uge 9

 

#5

DSP platform design og systemintegration

   + DSP muligheder og valg

   + Interfaces

+ Platforms design

   + Kernel vs. Interrupt

   + Sample og blok processering

   + DMA

   + Latency

   + Parameter og koefficient ændringer

+ Interfaces

   + Analog til digital konverter

   + Digitale lyd formater (I2S, SPDIF, AES)

   + Kvantiseringsstøj og Dither

   + Anti-aliseringsfilter

 

Øvelser: Sample, block og DMA-2D

 

+ Oplæg til Sigma-delta afleveringsopgave

   + Signalgraf og overføringsfunktion

   + Upsampler

   + LP filter

   + Kvantisator

   + Signal-støj forhold (SNR)

 

Afleveringsopgave: Sigma-delta konverter del 1

  + Bestem og plot amplitude karakteristik

  + Beregn fejlen ved upsampling

  + Bestem SNR

 

EMP Kapitel 3 (27)

  - DMA

*ESP Kapitel 6.3 (8)

  - Sample, Block

*ESP Kapitel 7.1 (13)

- Codec to memory

 

 

 

Uge 10

 

#6

 

Afleveringsopgave: Sigma-delta konverter del 2

   + Implementer Sigma-Delta konverter

      på Blackfin Evaluation Kit

 

*DTSP Kapitel 4.9 (14)

- Oversampling og noise shaping med Sigma-delta

 

Uge 11

 

#7

DSP med FPGA

   + FPGA intro

   + DSP funktioner i FPGA

   + System on Chip

   + DSP processor vs. FPGA

   + Sprog og metoder (VHDL, C-based)

   + Model baseret udvikling (Simulink)

   + Intro til SystemC

 

Eksempel: Gennemgang af SystemC IIR filter med implementering på FPGA

 

Afleveringsopgave: Sigma-delta konverter del 3

   + Implementer Sigma-Delta konverter

      på Blackfin Evaluation Kit

 

NB:

Foredrag i DSfD om eftermiddagen (15:00 – 17:00)

 

 

 

Uge

12-14

 

 

Sigma-delta opgave afleveres d. 24/3 (Uge 12)

 

Eksamensperiode

 

 

 

 

Uge 15

 

#8

 

DTMF Dekoder

   + Dual-tone multi-frequency

   + Goertzel algoritme

 

Opgave: DTMF dekoder (Model og Implementering)

   + Blokdiagram

   + Model i Matlab med DTMF toner

   + Implementer algoritme i VisualDSP++

*DSP (Kapitel 8.3.1) (3)

- Goertzel

 

 

Uge 16

 

#9

DSP anvendt i virksomhed

DSP Systemovervejelser

+ System – DSP/uP

+ Parameterberegning

+ Skedulering og boot strategi

Prototype, Algoritme

+ Filter præcision, støjmåling

+ Memory udfordringer (Ekstern, DMA ”Cache”)

 

Gæsteforelæser:

Civilingeniør, Jens Peter Kargo, TC Electronic

 

Opgave: DTMF dekoder del 2.

 

 

 

Uge 17

 

#10

Adaptiv filtrering

  + Introduktion til adaptiv signalbehandling

  + Minimering af mean square error

  + LMS algoritmen

  + Val af mu

  + Alternativer til LMS

 

Gæsteforelæser: 

Lektor, Jakob Juul Larsen, IHA

 

Opgave: Implementer LMS i Matlab

  + Støjundertrykkelse

 

*ESP Kapitel 4.4 (11)

- Adaptiv filtrering (LMS)

 

 

Uge 18-21

 

11 - #14

SIH-EKG udstyr

   + Præsentation af et IHA projekt

 

TI-SPRC projekt

  + HVR Bestemmelse

     + Fjern brum og støj fra EKG signaler

     + Tids-bestemme R-takken

     + Bestemme HRV

  + Krav

     + Sampling fs = 500 Hz

     + R-takt Præcision Ts/5 = 400 uS

 

 Projekt rapport afleveres til godkendelse d. 7/6-2010