УДК 004(073)
ББК
Кононов О.А. Рабочая программа дисциплины «Алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигналов» по специальности 230101.65 Вычислительные машины, комплексы, системы и сети – СПб.: СУРАО, 2013. - _____ с.
Рабочая программа составлена в соответствии с содержанием и требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (Регистрационный номер N 224 тех / дс от 27 марта 2000г.).).
Рабочая программа утверждена в рамках ООП по специальности 230101.65 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» на заседании ученого совета института Протокол № _09-12_ от «_26_»_июня_2013 г.
Председатель ученого совета АНО ВПО «Смольный институт Российской академии образования»
Б.Я. Советов
Рабочая программа рассмотрена и одобрена на заседании учебно-методического совета института. Протокол № _6_ от «_13_»_июня_2013 г.
Председатель УМС
А.П. Шарухин
Рабочая программа рассмотрена и одобрена на заседании совета факультета Информационных технологий. Протокол № _9-12 от «_23_»___мая___2013 г.
Председатель ученого совета факультета
О.А.Кононов
Рабочая программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры информационных систем. Протокол № 9 от «_23_»___мая___2013 г.
Заведующий кафедрой
О.А.Кононов
Пояснительная записка
1. Цели и задачи дисциплины
Основными задачами изучения дисциплины являются:
изучить типовые алгоритмы обработки сигналов, принципы структурной организации процессоров цифровой обработки сигналов, области их эффективного применения, их достоинства и недостатки
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
В результате обучения студенты должны:
иметь представление:
о направлениях развития специализированных средств цифровой обработки сигналов;
знать:
типовые алгоритмы обработки сигналов, принципы структурной организации процессоров цифровой обработки сигналов, области их эффективного применения, их достоинства и недостатки;
уметь:
использовать типовые алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигналов для проектирования специализированных систем обработки сигналов;
иметь навыки:
применения кросс-систем и стендов для отладки алгоритмов цифровой обработки сигналов.
3. Объем дисциплины и виды учебной работы
Очная форма обучения
Вид занятий (учебной работы)
|
8 сем
|
9 сем
|
Итого:
|
Лекции
|
22
|
22
|
44
|
Лабораторные
|
|
|
|
Практические
|
16
|
16
|
32
|
КСР
|
|
|
|
Семинары
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Итого аудиторных занятий:
|
38
|
38
|
76
|
РГЗ
|
|
|
|
Реферат
|
|
|
|
Курсовой проект (работа)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Другие виды самостоят. работы
|
34
|
60
|
94
|
Итого самостоятельных занятий:
|
34
|
60
|
94
|
ИТОГО:
|
72
|
98
|
170
|
Вид итогового контроля
|
Зачет
|
Экзамен
|
|
Заочная форма обучения
Вид занятий (учебной работы)
|
9 сем
|
10 сем
|
Итого:
|
Лекции
|
14
|
6
|
20
|
Лабораторные
|
|
|
|
Практические
|
4
|
2
|
6
|
КСР
|
|
|
|
Семинары
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Итого аудиторных занятий:
|
18
|
8
|
26
|
РГЗ
|
|
|
|
Реферат
|
|
|
|
Курсовой проект (работа)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Другие виды самостоят. работы
|
96
|
48
|
144
|
Итого самостоятельных занятий:
|
96
|
48
|
144
|
ИТОГО:
|
114
|
56
|
170
|
Вид итогового контроля
|
Зачет
|
Экзамен
|
|
4. Содержание дисциплины
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
Очная форма обучения
№ п/п
|
Раздел дисциплины
|
Лекции
|
Лаборат.
|
Практич.
|
КСР
|
Семинары
|
Итого аудиторных
|
РГЗ
|
Реферат
|
Курсовой проект (работа)
|
Другие виды сам.работы
|
Итого сам.работы
|
ИТОГО
|
|
8 семестр
|
22
|
|
16
|
|
|
|
|
|
|
34
|
34
|
72
|
1
|
Введение
|
2
|
|
|
|
|
2
|
|
|
|
2
|
2
|
4
|
2
|
Общие сведения о сигналах.
|
2
|
|
|
|
|
2
|
|
|
|
4
|
4
|
6
|
3
|
Представление сигналов во временной области
|
2
|
|
2
|
|
|
4
|
|
|
|
6
|
6
|
10
|
4
|
Представление сигналов в частотной области.
|
4
|
|
2
|
|
|
6
|
|
|
|
4
|
4
|
10
|
5
|
Линейные дискретные системы с постоянными параметрами
|
4
|
|
4
|
|
|
8
|
|
|
|
6
|
6
|
14
|
6
|
Линейная свертка детерминированных последовательностей.
|
4
|
|
4
|
|
|
8
|
|
|
|
6
|
6
|
14
|
7
|
Цифровые фильтры.
|
4
|
|
4
|
|
|
8
|
|
|
|
6
|
6
|
14
|
|
9 семестр
|
22
|
|
16
|
|
|
|
|
|
|
60
|
60
|
98
|
8
|
Архитектура процессоров ЦОС.
|
4
|
|
|
|
|
4
|
|
|
|
10
|
10
|
14
|
9
|
Семейство микропроцессоров ЦОС TMS320│фирмы Texas Instrument.
|
4
|
|
4
|
|
|
8
|
|
|
|
10
|
10
|
18
|
10
|
Инструментальные системы для отладки программного обеспечения микропроцессоров ЦОС.
|
4
|
|
4
|
|
|
8
|
|
|
|
10
|
10
|
18
|
11
|
Платформы на базе микропроцессора ЦОС TMS320C50.
|
4
|
|
4
|
|
|
8
|
|
|
|
10
|
10
|
18
|
12
|
Программирование типовых алгоритмов для процессоров ЦОС.
|
4
|
|
4
|
|
|
8
|
|
|
|
18
|
18
|
26
|
13
|
Заключение.
|
2
|
|
|
|
|
2
|
|
|
|
2
|
2
|
4
|
|
Всего
|
44
|
|
32
|
|
|
76
|
|
|
|
94
|
94
|
170
|
Заочная форма обучения
№ п/п
|
Раздел дисциплины
|
Лекции
|
Лаборат.
|
Практич.
|
КСР
|
Семинары
|
Итого аудиторных
|
РГЗ
|
Реферат
|
Курсовой проект (работа)
|
Другие виды сам.работы
|
Итого сам.работы
|
ИТОГО
|
|
9 семестр
|
14
|
|
4
|
|
|
18
|
|
|
|
96
|
96
|
114
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
Введение
|
1
|
|
|
|
|
1
|
|
|
|
2
|
2
|
3
|
2
|
Общие сведения о сигналах.
|
1
|
|
|
|
|
1
|
|
|
|
2
|
2
|
3
|
3
|
Представление сигналов во временной области
|
1
|
|
|
|
|
1
|
|
|
|
4
|
4
|
5
|
4
|
Представление сигналов в частотной области.
|
1
|
|
|
|
|
1
|
|
|
|
7
|
7
|
8
|
5
|
Линейные дискретные системы с постоянными параметрами
|
2
|
|
|
|
|
2
|
|
|
|
7
|
7
|
9
|
6
|
Линейная свертка детерминированных последовательностей.
|
2
|
|
|
|
|
2
|
|
|
|
7
|
7
|
9
|
7
|
Цифровые фильтры.
|
2
|
|
4
|
|
|
6
|
|
|
|
30
|
30
|
36
|
8
|
Архитектура процессоров ЦОС.
|
2
|
|
|
|
|
2
|
|
|
|
30
|
30
|
32
|
9
|
Семейство микропроцессоров ЦОС TMS320│фирмы Texas Instrument.
|
2
|
|
|
|
|
2
|
|
|
|
7
|
7
|
9
|
|
10 семестр
|
6
|
|
2
|
|
|
8
|
|
|
|
48
|
48
|
56
|
10
|
Инструментальные системы для отладки программного обеспечения микропроцессоров ЦОС.
|
2
|
|
|
|
|
2
|
|
|
|
10
|
10
|
12
|
11
|
Платформы на базе микропроцессора ЦОС TMS320C50.
|
2
|
|
|
|
|
2
|
|
|
|
8
|
8
|
10
|
12
|
Программирование типовых алгоритмов для процессоров ЦОС.
|
2
|
|
2
|
|
|
4
|
|
|
|
30
|
30
|
34
|
13
|
Заключение.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Всего
|
20
|
|
6
|
|
|
26
|
|
|
|
144
|
144
|
170
|
4.2. Содержание разделов дисциплины
1. Введение
Предмет дисциплины, ее объем, содержание и связь с другими дисциплинами учебного плана. Роль дисциплины в подготовке инженеров специальности 230101, ее цели и задачи. Обзор литературы по курсу.
Раздел 1. Сигналы и их свойства.
2. Общие сведения о сигналах.
Обобщенная структурная схема информационной системы. Функциональные задачи, возлагаемые на системы обработки сигналов, особенности цифровой обработки сигналов. Классификация сигналов. Характеристики сигналов. Формы представления сигналов.
3. Представление сигналов во временной области.
Представление детерминированных сигналов во временной области. Примеры типовых детерминированных сигналов. Представление случайных сигналов во временной области. Законы распределения и числовые характеристики случайных сигналов. Системы случайных сигналов, их статистические характеристики. Оценивание статистических характеристик случайных сигналов по результатам наблюдений.
4. Представление сигналов в частотной области.
Представление детерминированных сигналов в частотной области. Системы базисных функций. Системы комплексных экспоненциальных функций. Прямое и обратное дискретное преобразование Фурье. Быстрое преобразование Фурье. Представление случайных сигналов в частотной области. Спектральная плотность, ее свойства.
Раздел 2. Линейные преобразования сигналов.
5. Линейные дискретные системы с постоянными параметрами.
ЛПП система, ее свойства. Импульсная характеристика системы. Частотная характеристика системы. Примеры ЛПП систем.
6. Линейная свертка детерминированных последовательностей.
Линейная периодическая свертка, апериодическая свертка, секционированные свертки.
7. Цифровые фильтры.
Линейные разностные уравнения, их свойства. Классификация фильтров. Рекурсивные и нерекурсивные фильтры. Структурные схемы цифровых фильтров. Сравнительная оценка фильтров по точности и сложности реализации.
Раздел 3. Процессоры цифровой обработки сигналов.
8. Архитектура процессоров ЦОС.
Особенности архитектуры процессоров ЦОС, связь архитектуры с алгоритмами цифровой обработки сигналов. Обзор микропроцессоров ЦОС. Сравнительные характеристики процессоров ЦОС семейств TMS320 фирмы Texas Instrument, ADSP21XX фирмы Analog Devices, DSP5600 фирмы Motorola.
9. Семейство микропроцессоров ЦОС 21XX фирмы Analog Devices.
Структура микропроцессора ADSP2191, организация памяти, подключение периферийных устройств. Однопроцессорные и многопроцессорные конфигурации. Способы адресации, особенности системы команд.
10. Инструментальные системы для отладки программного обеспечения микропроцессоров ЦОС.
Структура кросс-системы, директивы ассемблера, компоновщика, порядок написания и отладки программ.
11. Платформы на базе микропроцессора ЦОС ADSP2191.
Особенности структуры платформ, взаимодействие с базовой ПЭВМ, взаимодействие с системой отладки программ, средства визуализации результатов в режиме реального времени, контроль полученных результатов.
12. Программирование типовых алгоритмов для процессоров ЦОС.
Программирование на языке ассемблера микропроцессора ЦОС, приемы эффективного программирования, примеры программ.
13. Заключение.
Перспективы развития процессоров цифровой обработки сигналов на основе современной технологической базы.
5. Практикум
Практическая работа 1.. Представление сигналов во временной области
Практическая работа 2.. Представление сигналов в частотной области.
Практическая работа 3. Линейные дискретные системы с постоянными параметрами
Практическая работа 4. Линейная свертка детерминированных последовательностей
Практическая работа 5.. Цифровые фильтры
Практическая работа 6.. Архитектура процессоров ЦОС
Практическая работа 7. Семейство микропроцессоров ЦОС TMS320 или ADSP 21XX
Практическая работа 8. Инструментальные системы для отладки программного обеспечения микропроцессоров ЦОС
Практическая работа 9.. Платформы на базе микропроцессора ЦОС TMS320C50, ADSP 2091
Лабораторная работа 10.. Программирование типовых алгоритмов для процессоров ЦОС
6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
|
