Beth yw Prosesu Arwyddion Digidol? -Newydd-FMUSER FM / Cyflenwr Un Stop Darlledu
Beth yw Prosesu Arwyddion Digidol?
Mae DSP yn trin gwahanol fathau o signalau gyda'r bwriad o hidlo, mesur, neu gywasgu a chynhyrchu signalau analog. Mae signalau analog yn wahanol trwy gymryd gwybodaeth a'i chyfieithu i gorbys trydan o osgled amrywiol, ond mae gwybodaeth signal digidol yn cael ei chyfieithu i fformat deuaidd lle mae dau ddarn o ddata yn cynrychioli pob darn o ddata. Gwahaniaeth amlwg arall yw y gellir cynrychioli signalau analog fel tonnau sin a chynrychiolir signalau digidol fel tonnau sgwâr. Gellir dod o hyd i DSP mewn bron unrhyw faes, p'un a yw'n brosesu olew, atgynhyrchu sain, radar a sonar, prosesu delweddau meddygol, neu delathrebu - yn y bôn unrhyw gymhwysiad lle mae signalau yn cael eu cywasgu a'u hatgynhyrchu.
Felly beth yn union yw prosesu signal digidol? Mae'r broses signal digidol yn cymryd signalau fel sain, llais, fideo, tymheredd neu bwysau sydd eisoes wedi'u digideiddio ac yna'n eu trin yn fathemategol. Yna gellir cynrychioli'r wybodaeth hon fel amser arwahanol, amledd arwahanol, neu ffurfiau arwahanol eraill fel y gellir prosesu'r wybodaeth yn ddigidol. Mae angen trawsnewidydd analog-i-ddigidol yn y byd go iawn i gymryd signalau analog (sain, golau, pwysau, neu dymheredd) a'u trosi'n 0's a 1's ar gyfer fformat digidol.
Mae DSP yn cynnwys pedair cydran allweddol:
Peiriant Cyfrifiadura: Triniaethau, cyfrifiadau a phrosesau mathemategol trwy gyrchu'r rhaglen, neu'r dasg, o Gof y Rhaglen a y wybodaeth sy'n cael ei storio yn y Cof Data.
Cof Data: Mae hwn yn storio'r wybodaeth sydd i'w phrosesu ac yn gweithio law yn llaw â chof y rhaglen.
Cof y Rhaglen: Mae hyn yn storio'r rhaglenni, neu'r tasgau, y bydd y DSP yn eu defnyddio i brosesu, cywasgu neu drin data.
I / O: Gellir defnyddio hwn ar gyfer amrywiol bethau, yn dibynnu ar y maes y mae'r DSP yn cael ei ddefnyddio ar ei gyfer, hy porthladdoedd allanol, porthladdoedd cyfresol, amseryddion, a chysylltu â'r byd y tu allan.
Isod mae ffigur o sut mae pedair cydran DSP yn edrych mewn cyfluniad system gyffredinol.
FIlters DSP
Mae hidlydd Chebyshev yn hidlydd digidol y gellir ei ddefnyddio i wahanu un band amledd oddi wrth un arall. Mae'r hidlwyr hyn yn hysbys am eu prif briodoledd, cyflymder, ac er nad nhw yw'r gorau yn y categori perfformiad, maent yn fwy na digonol ar gyfer y mwyafrif o gymwysiadau. Peiriannwyd dyluniad hidlydd Chebyshev o amgylch y dechneg fathemategol, a elwir yn z-drawsnewid. Yn y bôn, mae'r z-drawsnewid yn trosi signal amser arwahanol, sy'n cynnwys cyfres o rifau real neu gymhleth yn gynrychiolaeth parth amledd. Yn gyffredinol, defnyddir ymateb Chebyshev ar gyfer ei gyflwyno'n gyflymach trwy ganiatáu crychdonni yn yr ymateb amledd. Gelwir yr hidlwyr hyn yn hidlwyr math 1, sy'n golygu mai dim ond yn y band band y caniateir y crychdonni yn yr ymateb amledd. Mae hyn yn darparu'r brasamcan gorau i ymateb delfrydol unrhyw hidlydd ar gyfer trefn benodol a chrychdonni. Fe'i cynlluniwyd i gael gwared ar amleddau penodol a chaniatáu i eraill basio trwy'r hidlydd. Mae hidlydd Chebyshev yn gyffredinol yn llinol yn ei ymateb a gallai hidlydd aflinol arwain at y signal allbwn sy'n cynnwys cydrannau amledd nad oeddent yn bresennol yn y signal mewnbwn.
Pam Defnyddio Prosesu Arwyddion Digidol?
Er mwyn deall sut mae prosesu signal digidol, neu DSP, yn cymharu â chylchedwaith analog, byddai un yn cymharu'r ddwy system ag unrhyw swyddogaeth hidlo. Er y byddai hidlydd analog yn defnyddio chwyddseinyddion, cynwysorau, anwythyddion, neu wrthyddion, ac yn fforddiadwy ac yn hawdd eu cydosod, byddai'n eithaf anodd graddnodi neu addasu'r drefn hidlo. Fodd bynnag, gellir gwneud yr un pethau â system DSP, sy'n haws i'w ddylunio a'i addasu. Mae'r swyddogaeth hidlo ar system DSP yn seiliedig ar feddalwedd, felly gellir dewis hidlwyr lluosog. Hefyd, er mwyn creu hidlwyr hyblyg ac addasadwy gydag ymatebion trefn uchel, dim ond meddalwedd DSP sydd ei angen, ond mae angen caledwedd ychwanegol ar analog.
Er enghraifft, dylai hidlydd bandpass ymarferol, gydag ymateb amledd penodol fod â rheolaeth rholio band stop, tiwnio band band a rheolaeth lled, gwanhau anfeidrol yn y band stop, ac ymateb o fewn y band pasio sy'n hollol wastad gyda shifft cam sero. Pe bai dulliau analog yn cael eu defnyddio, byddai hidlwyr ail-orchymyn yn gofyn am lawer o adrannau Q-uchel anghyfnewidiol, sy'n golygu yn y pen draw y bydd yn anodd iawn tiwnio ac addasu. Wrth fynd at hyn gyda meddalwedd DSP, gan ddefnyddio ymateb byrbwyll cyfyngedig (FIR), ymateb amser yr hidlydd i ysgogiad yw swm wedi'i bwysoli'r presennol a nifer gyfyngedig o werthoedd mewnbwn blaenorol. Heb unrhyw adborth, daw ei unig ymateb i sampl benodol i ben pan fydd y sampl yn cyrraedd "diwedd y llinell". Gyda'r gwahaniaethau dylunio hyn mewn golwg, dewisir meddalwedd DSP am ei hyblygrwydd a'i symlrwydd dros ddyluniadau hidlwyr cylched analog.
Wrth greu'r hidlydd bandpass hwn, nid yw defnyddio DSP yn dasg ofnadwy i'w chwblhau. Mae'n llawer haws ei weithredu a gweithgynhyrchu'r hidlwyr, gan mai dim ond yr un hidlwyr sy'n rhaid i chi raglennu'r hidlwyr gyda phob sglodyn DSP sy'n mynd i'r ddyfais. Fodd bynnag, gan ddefnyddio cydrannau analog, mae gennych y risg o gydrannau diffygiol, addasu'r gylched a rhaglennu'r hidlydd ar bob cylched analog unigol. Mae DSP yn creu ffordd fforddiadwy a llai diflas o ddylunio hidlwyr ar gyfer prosesu signal ac yn cynyddu cywirdeb ar gyfer tiwnio ac addasu hidlwyr yn gyffredinol.
Defnyddir offer trydan yn helaeth ym mron pob cae. Mae Analog to Converters Digital (ADC) a Digital to Analog Converters (DAC) yn gydrannau hanfodol ar gyfer unrhyw amrywiad o DSP mewn unrhyw faes. Mae'r ddau ryngwyneb trosi hyn yn angenrheidiol i drosi signalau'r byd go iawn er mwyn caniatáu i offer electronig digidol godi unrhyw signal analog a'i brosesu. Cymerwch feicroffon er enghraifft: mae'r ADC yn trosi'r signal analog a gesglir gan fewnbwn i offer sain yn signal digidol y gall siaradwyr neu monitorau ei allbynnu. Tra ei fod yn pasio trwy'r offer sain i'r cyfrifiadur, gall meddalwedd ychwanegu adleisiau neu addasu tempo a thraw y llais i gael sain berffaith. Ar y llaw arall, bydd DAC yn trosi'r signal digidol sydd eisoes wedi'i brosesu yn ôl i'r signal analog sy'n cael ei ddefnyddio gan offer allbwn sain fel monitorau. Isod mae ffigur sy'n dangos sut mae'r enghraifft flaenorol yn gweithio a sut y gellir gwella ei signalau mewnbwn sain trwy atgenhedlu, ac yna eu hallbynnu fel signalau digidol trwy monitorau.
Mae math o drawsnewidydd analog i ddigidol, a elwir y ramp digidol ADC, yn cynnwys cymharydd. Mae gwerth y foltedd analog ar ryw adeg yn cael ei gymharu â foltedd safonol penodol. Un ffordd o gyflawni hyn yw trwy gymhwyso'r foltedd analog i un terfynell o'r cymharydd a'r sbardun, a elwir yn gownter deuaidd, sy'n gyrru DAC. Tra bod allbwn y DAC yn cael ei weithredu i derfynell arall y cymharydd, bydd yn sbarduno signal os yw'r foltedd yn fwy na'r mewnbwn foltedd analog. Mae trosglwyddiad y cymharydd yn atal y cownter deuaidd, sydd wedyn yn dal y gwerth digidol sy'n cyfateb i'r foltedd analog ar y pwynt hwnnw. Mae'r ffigur isod yn dangos diagram o ramp digidol ADC.
Ceisiadau DSP
Mae yna nifer o amrywiadau o brosesydd signal digidol sy'n gallu gweithredu gwahanol bethau, yn dibynnu ar y cymhwysiad sy'n cael ei berfformio. Rhai o'r amrywiadau hyn yw prosesu signal sain, cywasgu sain a fideo, prosesu a chydnabod lleferydd, prosesu delweddau digidol, a chymwysiadau radar. Y gwahaniaeth rhwng pob un o'r cymwysiadau hyn yw sut y gall y prosesydd signal digidol hidlo pob mewnbwn. Mae yna bum agwedd wahanol sy'n amrywio o bob DSP: amledd cloc, maint RAM, lled bws data, maint ROM, a foltedd I / O. Mae'r holl gydrannau hyn mewn gwirionedd yn mynd i effeithio ar fformat rhifyddeg, cyflymder, trefn cof, a lled data prosesydd.
Un cynllun pensaernïaeth adnabyddus yw pensaernïaeth Harvard. Mae'r dyluniad hwn yn caniatáu i brosesydd gyrchu dau fanc cof ar yr un pryd gan ddefnyddio dwy set annibynnol o fysiau. Gall y bensaernïaeth hon gyflawni gweithrediadau mathemategol wrth nôl cyfarwyddiadau pellach. Un arall yw pensaernïaeth cof Von Neumann. Er mai dim ond un bws data sydd ar gael, ni ellir llwytho gweithrediadau wrth gael cyfarwyddiadau. Mae hyn yn achosi jam sydd yn y pen draw yn arafu gweithredu ceisiadau DSP. Er bod y proseswyr hyn yn debyg i brosesydd a ddefnyddir mewn cyfrifiadur safonol, mae'r proseswyr signal digidol hyn yn arbenigol. Mae hynny'n aml yn golygu, er mwyn cyflawni tasg, mae'n ofynnol i'r DSPs ddefnyddio rhifyddeg pwynt sefydlog.
Un arall yw samplu, sef lleihau signal parhaus i signal arwahanol. Un cymhwysiad mawr yw trosi ton sain. Mae samplu sain yn defnyddio signalau digidol a modiwleiddio cod pwls ar gyfer atgynhyrchu sain. Mae angen dal sain rhwng 20 - 20,000 Hz er mwyn i fodau dynol ei glywed. Cyfraddau sampl sy'n uwch na chyfradd oddeutu 50 kHz - ni all 60 kHz ddarparu mwy o wybodaeth i'r glust ddynol. Gan ddefnyddio hidlwyr gwahanol gyda meddalwedd DSP ac ADC's a DAC's, gellir atgynhyrchu samplau o sain trwy'r dechneg hon.
Defnyddir prosesu signal digidol yn helaeth mewn gweithrediadau o ddydd i ddydd, ac mae'n hanfodol wrth ail-greu signalau analog i signalau digidol at lawer o ddibenion.