بررسی پردازشگرهای سیگنال دیجیتال و کاربرد آنها

برق، الکترونیک، مخابرات
دانلود پایان نامه رشته مخابرات بررسی پردازشگرهای سیگنال دیجیتال و کاربرد آنها چکیده: دراین پایان نامه مراحل طراحی یک سیستم دیجیتال و کاربردهای آن شرح داده شده است. در فصل اول با مشخص کردن نیازهای هر سیستم پردازشگر دیجیتال و مشخصات پردازنده های DSP لزوم استفاده از این نوع پردازنده ها، بیان شده است. در فصل دوم به معرفی پردازنده های DSP و مقایسه آنها از جهات گوناگون پرداخته شده است و اجزای جانبی آنها برای تولید سیگنال های خارجی و ارتباط با محیط خارج مورد بررسی قرار گرفته است. پس از معرفی کارت های آموزشی و صنعتی با استفاده از مهندسی معکوس امکانات مورد نیاز برای طراحی یک سامانه حداقلی بیان شده است. در فصل سوم با معرفی انواع نرم افزارهای پردازش سیگنال ها به صورت دیجیتال چگونگی یکپارچه کردن سیستم، به کمک دستورات پیوند دهنده شرح داده شده است که پس از این مرحله سیستم آماده ی تحویل به مشتری است. برای بیان نقش پردازنده های DSP در زندگی روزمره ، چندین مثال از کاربردهای بیشمار پردازش دیجیتال در فصل چهارم آورده شده است. این کاربرد ها را می توان به دو دسته آنالیز/ فیلتر اطلاعات و فرآیندهای کنترلی تقسیم بندی کرد. بنابراین هر کاربرد به سخت افزار و نرم افزار خاصی نیاز دارد که در این مجموعه تا حدودی معرفی شده اند. کلمات کلیدی: پردازنده های DSP پردازنده های دیجیتال پردازش سیگنال های دیجیتال سیستم های قدرت و رله های حفاظتی مقدمه: پردازش سیگنال های دیجیتال با استفاده از عملیات ریاضی قابل انجام است. در مقایسه، برنامه نویسی و پردازش منطقی روابط، تنها داده های ذخیره شده را مرتب می كند. این بدان معنی است كه كامپیوترهای طراحی شده برای كاربردهای عمومی و تجارتی به منظور انجام محاسبات ریاضی، مانند الگوریتم های انجام تحلیل فوریه و فیلتر كردن مناسب و بهینه نیستند. پردازشگرهای دیجیتال وسایل میكروپروسسوری هستند كه به طور مشخص برای انجام پردازش سیگنال های دیجیتال طراحی شده اند. پردازنده های DSP دسته ای از پردازنده های خاص می باشند كه بیشتر برای انجام بلادرنگ پردازش سیگنال های دیجیتال استفاده می شوند. این پردازنده ها توانایی انجام چندین عملیات همزمان در یك سیكل دستورالعمل شامل چندین دسترسی به حافظه، تولید چندین آدرس با استفاده از اشاره گرها و انجام جمع و ضرب سخت افزاری به طور همزمان را دارا می باشند و سرعت بالای آن ها نیز به واسطه این ویژگی ها است. این وسایل به میزان بسیار زیادی در دهه اخیر رشد كرده اند و كاربردهای متنوعی از دستگاه های تلفن سیار تا ابزارهای علمی پیشرفته پیدا كرده اند. همچنین بعضی قابلیت اجرای منطق ممیز شناور (Floating point) به صورت سخت افزاری را دارند. در صورتی كه سیگنال در بازه دینامیكی بزرگی متغیر با زمان باشد، این قابلیت بسیار مفید می باشد. اگر نمونه ها در زمان بین نمونه برداری ها نیاز به پردازش با سرعت بالا داشته باشند می توان از پردازنده های عملكرد بالا استفاده نمود. در این حالت پردازنده باید در سریع ترین زمان ممكن پردازش را به پایان برساند كه این نیازمند كم بودن زمان سیكل دستورالعمل در پردازنده می باشد. از دیدگاه هزینه، ابعاد و طراحی آسان، تجهیزات جانبی پردازنده بسیار مهم می باشند. تجهیزات معمول روی پردازنده ها، پین های ورودی / خروجی، مدارهای واسط سریال و موازی، مبدل دیجیتال به آنالوگ (DAC) و مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) می باشند. لحاظ كردن فاكتورهای فوق در طراحی و ساخت DSPها، موجب شده است كه DSP های متنوعی موجود باشند. بدیهی است در چنین پردازشی باید بتوان اطلاعات نهفته در سیگنال را نیز استخراج كرد. فهرست مطالب چکیده فصل اول : مشخصات عمومی پردازنده های DSP 1 1-1) تحلیل سیستم های DSP 2 1-2) معماری پردازشگرهای دیجیتال 7 1-3) مشخصات پردازشگرهای DSP 11 1-4) بهبود كارایی پردازنده های DSP معمولی 15 1-5) ساختار SIMD 16 فصل دوم : معرفی پردازنده های DSP و سخت افزار لازم جهت کار با آنها 20 2-1) مقدمه 21 2-2) خانواده ی پردازنده های Texas Instrument 24 2-2-الف( خانواده ی TMS320C2000 29 2-2-ب ( سری C5000 31 2-2-ج( سری C6000 33 2-3) تجهیزات سخت افزاری جهت کار با پردازنده های دیجیتال 38 2-3- الف( نحوه ی راه اندازی و تست اولیه بورد های DSK 42 2-3-ب) EVM 43 2-3-ج) DVEM 44 2-3- د) بورد های TDK 45 2-4) خانواده ی پردازنده های Motorola یا به عبارتی Free scale 49 2-4- الف) سری DSP56000 49 2-4-ب) سری DSP56100 49 2-5) خانواده ی پردازنده ی Analog Devices 53 2-5- الف) پردازنده های سری BLACFIN 54 2-5- ب) پردازنده های سری SHARC 56 2-5- ج) پردازنده های سری Tiger SAHRC 58 فصل سوم : معرفی نرم افزارهای DSP 60 3-1) مقدمه 61 3-2) تقسیم بندی انواع نرم افزارهای DSP 62 3-3) مقدمه ای بر ابزارهای توسعه یافته ی DSP 63 3-3- الف) کامپایلر C 64 3-3- ب) اسمبلر 65 3-3- ج) پیوند دهنده 65 3-4) بقیه ابزارهای توسعه 67 3-5) نرم افزار Code Composer Studio 68 3-6)نرم افزار های با محیط گرا فیکی برای نوشتن کد 74 فصل چهارم : کاربردهای پردازنده های DSP 76 4-1) کاربردهایی از رادار 78 4-2) آماده كردن سیگنال آنالوگ برای برقراری ارتباط از طریق یك كانال مخابراتی 82 4-3) تحلیل سیگنال آنالوگ برای استفاده از شناسایی صدا در سیستم تلفن 83 4-4) کاربرد DSPدر پردازش سیگنال های زلزله ثبت شده در شبکه ملی لرزه نگاری ایران 84 4-5) لنز به عنوان یک ابزار قدرتمند برای محاسبه تبدیل فوریه جهت پردازش سیگنال های دریافتی 85 4-6) کاربرد پردازنده های DSP و تبدیل فوریه چند بعدی در تصویر برداری MRI 87 4-7) استفاده از پردازنده های DSP در تشخیص الگوی گاز 88 4-8) کاربرد پردازنده های DSP در پردازش تصویر 89 4-9) فیلترهای تطبیقی و نقش آنها در پردازش سیگنال های دیجیتال 89 4-10) توموگرافی 90 4-11)كاربرد پردازنده های DSPدر سیستم های قدرت و رله های حفاظتی 91 مراجع 110