„Прямий перетворювач Фур'є (з використанням ШПФ, страница 3

На повну обробку пристрій запускається сигналом RES від ЕОМ вищого рівня.   Другим складним питанням є  здійснення двійково-інверсної перестановки адрес вибірок, яка необхідна для реалізації ШПФ.

Блок схема двійково-інверсної перестановки

Підпрограма обробки вибірок реалізована по наступному алгоритму, блок-схема якого приводиться нижче. Змінна L в даній блок-схемі означає число етапів перетворення N=2^L; L=10.

Алгоритм обчислення базової операції (БО) ШПФ з прорідженням по часу можна записати так:

Введемо такі скорочення :

А, В- вхідні комплексні числа;

X,Y- вихідні комплексні числа;

W- комплексний множник;

ReA, ImA- дійсна та уявна частина комплексного числа А.

ReX=ReA+ReBReW-ImBImW;

ImX=ImA+ReBImW+ImBReW;

ReY=ReA-ReBReW+ImBImW;

ImY=ImA-ReBImW-ImBReW,

Реалізація алгоритму базової операції приведена на наступній блок-схемі:

4. РОЗРАХУНОК ОБ’ЄМУ ПАМ’ЯТІ

Для роботи пристрою необхідна оперативна та постійна пам’ять. В постійній пам’яті знаходиться код програми та протабульовані значення sin та cos для повертаючого коефіцієнта W.

ОЗП використовується для запам’ятовування значень вибірок, запам’ятовування адрес сформованих в біт зворотньому порядку, проміжних обчислень та запису 150 вихідних значень. ОЗП працює за принципом заміщення: зчитуються дані, обробляються та заносяться на попереднє місце. Тому для задовільної роботи пристрою вистачає 2Кбайти пам’яті.

Загальний розподіл пам’яті виглядає так:

Використано ПЗП ємністю 4К х 16. Дана ПЗП міститься в самому процесорі тому не потрібно використовувати додаткову ПЗП. Програма займає 400 байт.

За адресами 0401-0800 в ПЗП записані значення sin та cos для повертаючого коефіцієнта W.

5 . ОПИС ФУНКЦІОНУВАННЯ ПРИСТРОЮ

Функціонування пристрою описується роботою мікропроцесора. Виконання команд представляється послідовністю шини, впродовж яких МП звертається до пам’яті за командами та обмінюється даними з ОЗП.

Кожний цикл шини ініціюється пристроєм шинного інтерфейсу і складається з чотирьох обов’язкових тактів Т1-Т4.

В Т1 видається адреса на суміщену шину адресу/даних, в Т2 комутується напрям передачі, в Т3-Т4 – передача даних. Цикл шини виконується, коли необхідно заповнити чергу команд, або здійснити обмін даними під час виконання команди.

З допомогою дешифратора і команди OUT подається сигнал на вхід CS АЦП, і починається перетворення вхідної величини. Наступною стоїть команда WAIT, яка чекає сигналу на вході  READY МП. Перетворення закінчаться та сигнал з АЦП поступить на вхід READY МП. Це означає, що дані готові.

Командою IN через дешифратор формується сигнал „Дозвіл зчитування” і дані з АЦП поступають в МП, а потім пересилаються в ОЗП.

ОЗП та ПЗП розрізняються за допомогою адресної лінії А15: А15=1 вибирається ОЗП, А15=0 вибирається ПЗП.

Результати обробки: значення для 150 ліній записані в ОЗП починаючи з адресу 1000Н – 1258Н. Для їх зчитування повинен поступити сигнал HOLD- „захоплення шин”від ЕОМ вищого рівня. Закінчивши роботу МП видає сигнал HOLDА- „ дозвіл захоплення шин” і шина А0 переводиться в третій стан.

ЕОМ вищого рівня видає сигнали читання з ОЗП і по даних адресах зчитує дані.

Повторний запуск пристрою відбувається за допомогою сигналу „скид”, який встановлює МП в початковий стан.

6. ОПИС КОНСТРУКЦІЇ

Конструкція пристрою ШПФ виконана по модульному принципу у вигляді функціональної комірки. Вона має функціональне та конструктивне завершення.

Дана комірка вставляється в блок, з допомогою пазів, які є на бокових стінках корпуса. Під’єднання відбувається за допомогою роз’єму IEEE-488.

На передній панелі виведено кнопку для включення пристрою.

Процес проведення профілактичних та ремонтних робіт є простим. Для цього забезпечено простий монтаж та демонтаж приладу, легкий доступ до друкованої плати.

В конструкції максимально використано стандартизовані та нормалізовані вироби.

Корпус виготовлено з алюмінієвого сплаву. Він добре захищає плату з елементами від механічних навантажень. В середині корпуса встановлюється друкована плата з елементами. Вона кріпиться гвинтами до чотирьох стійок.

Прилад експлуатується в лабораторних умовах.7