Обзор цифровых сигнальных микроконтроллеров компании NXP, Freescale Semiconductor, Atmel Corporation. Разработка алгоритма программы проектируемого цифрового фильтра. Расчет мощности его собственных шумов. Цифровая обработка сигналов в активных фильтрах.
Аннотация к работе
4.1 Расчет мощности собственных шумов фильтраФильтры - это частотно-избирательные устройства, которые пропускают или задерживают сигналы, лежащие в определенных полосах частот. Основной проблемой при реализации таких фильтров оказывается размер катушек индуктивности (на низких частотах они становятся слишком громоздкими). Тем не менее, цифровые фильтры пока не могут заменить аналоговые во всех ситуациях, поэтому сохраняется потребность в наиболее популярных аналоговых фильтрах - активных RC-фильтрах. Основная функция любого фильтра заключается в том, чтобы ослабить сигналы, лежащие в определенных полосах частот, внести в них различные фазовые сдвиги или ввести временную задержку между входным и выходным сигналами [16]. С помощью активных RC-фильтров нельзя получить идеальные формы частотных характеристик в виде прямоугольников со строго постоянным коэффициентом передачи в полосе пропускания, бесконечным ослаблением в полосе подавления и бесконечной крутизной спада при переходе от полосы пропускания к полосе подавления.Мир современных технологий наполнен разнообразием микропроцессорных устройств.Семейство цифровых сигнальных контроллеров компании NXP на базе чипов Cortex-M4 создано по 90-нанометровой технологии со сверхнизким током утечки, что обеспечивает им производительность свыше 150 МГЦ, а также очень низкое потребление активной мощности. Благодаря высокоэффективной функциональности обработки сигнала процессоров Cortex-M4, микроконтроллеры компании NXP могут применяться в самых разных областях, включая интеллектуальное управление двигателями, цифровое управление питанием и встроенные средства записи, обработки и воспроизведения звука.Компания Freescale также пошла по пути создания цифровых сигнальных контроллеров семейства 568000 на базе ядра сигнального процессора 56800Е. 16-бит ядро 56800Е с Гарвардской архитектурой содержит 16?16 умножитель, выполняющий операцию умножения с накоплением за один цикл, четыре 32-бит аккумулятора, 32-бит арифметическое и логическое многобитное сдвигающее устройство, три адресных шины и четыре шины данных.Atmel Corporation объявила о выпуске нового прибора в семействе AVR микроконтроллеров для таких беспроводных приложений, как ZIGBEE и IPV6/6LOWPAN. Удовлетворяющая стандарту IEEE802.15.4, микросхема ATMEGA128RFA1 объединяет в себе трансивер диапазона 2.4 ГГЦ и AVR микроконтроллер. Используемая фирмой Atmel технология PICOPOWER позволила создать микроконтроллер с ультранизким энергопотреблением, увеличивающий время работы от одного комплекта батарей беспроводной аппаратуры ZIGBEE в таких приложениях, как интеллектуальные системы энергосбережения, автоматизация зданий, телекоммуникации и медицинское обслуживание.В микроконтроллерах Cyan Technology отображение устройств внутренней и внешней памяти в адресном пространстве памяти (программ и/или данных) не является фиксированным, а устанавливается программно с помощью диспетчера памяти, который преобразует логические адреса, используемые CPU, в физические адреса, закрепленные за устройствами памяти. Различные типы памяти, поддерживаемые ECOG1x (например, Flash-память, память SRAM, внешняя память, в том числе SDRAM), существенно отличаются друг от друга по времени доступа и энергопотреблению. В микроконтроллерах ECOG1x объемы встроенных блоков памяти существенно (в несколько раз) увеличены по сравнению с предыдущим семейством: Flash-память до 512 кбайт, память SRAM - до 24 кбайт. Поддерживается возможность стирания и/или программирования Flash-памяти из программы без использования каких-либо внешних источников напряжения, что позволяет производить обновление встроенного ПО в уже готовых (и эксплуатируемых) изделиях. Относительно встроенной кэш-памяти микроконтроллеров ECOG1x на данный момент нет подробной информации, однако в связи с возросшими объемами Flash-памяти и памяти SRAM есть все основания предполагать, что объем кэш-памяти также будет увеличен.Прежде чем приступить к программированию цифрового фильтра необходимо основательно изучить его внутреннюю структуру и возможности ресурсов. В ней учтены конфигурация портов и АЦП, вычисление разностного уравнения фильтра, результат вычислений выдается на порт В. Опираясь на данную блок схему, начнем более тщательное рассмотрение вопроса. Конфигурация портов и АЦП задается исходя из документации предлагаемой производителем. После конфигурации портов и запуска АЦП необходимо приступить к выполнению программы вычисления разностного уравнения, описывающего фильтр.Цифровой фильтр полностью описывается его импульсной характеристикой. Импульсная характеристика - это реакция фильтра на единичный импульс, поданный на его вход. Она показывает, что делает фильтр с разными частотными составляющими входного сигнала, как он изменяет спектр сигнала и как фильтр изменяет амплитуду и фазу частотных составляющих входного сигнала.
План
Содержание
Введение
1. Обзор аналогичных цифровых фильтров
2. Выбор микроконтроллера
2.1 Микроконтроллеры компании NXP
2.2 Микроконтроллеры компании Freescale Semiconductor
2.3 Микроконтроллеры компании Atmel Corporation
2.4 Обоснование выбранного варианта
3. Разработка алгоритма программы проектируемого цифрового фильтра