Разработка цифрового устройства выполняющего функцию, заданного техническим заданием обостряющего фильтра

4.5. Анализ и формализация задачи.

Задачей данного курсового проекта является разработка цифрового устройства выполняющего функцию, заданного техническим заданием обостряющего фильтра. Реализация подобного устройства сводится к задаче разработки электрической схемы на основе микропроцессора и программного обеспечения, позволяющие в своей совокупности выполнять заданное техническим заданием преобразование входного сигнала. Для упрощения поставленной задачи  рассмотрим модель цифровой части обостряющего фильтра (рис.1).

Рис.1      Модель обостряющего фильтра с линейно-разностным уравнением:      y(n) = x(n) – 0,5 ∙ y(n - 1).

В качестве входного сигнала в данном случае является цифровой сигнал, представляющий собой цифровую последовательность х(n), х(n-1), х(n-2), … в виде 8-разрядного параллельного кода. Частота следования значений х(n), х(n-1), х(n-2), … ,называемых выборками, определяется техническим заданием проекта и носит название частоты дискретизации. При этом, в данном случае, согласно техническому заданию проекта, цифровые значения х(n), х(n-1), х(n-2), …представлены в виде обратного кода.

Формируемый устройством выходной сигнал является биполярным аналоговым сигналом с размахом в заданном диапазоне амплитуд (-8…+8) В.

Для обеспечения выполнения функции обостряющего фильтра проектируемое устройство должно вычислять заданное линейное разностное уравнение, описываемое следующим выражением:

y(n) = x(n) – 0,5 ∙ y(n- 1).

Из этого выражения видно, что для вычисления текущего значения выходной выборки y(n) используются текущее значение входной x(n) и предшествующее значение выходной y(n- 1) выборок. Следовательно, существует необходимость хранения только предшествующего значения выходной выборки. При этом ячейкой памяти для его хранения может служить один из регистров микропроцессора.

Вычисление линейного разностного выражения производится микропроцессором под управлением программы. Разработка программного обеспечения состоит в реализации алгоритма вычисления линейного разностного выражения в виде программы с использованием системы команд данного микропроцессора.

При разработке общего алгоритма необходимо учитывать вид представления данных процессором, способы адресаций портов ввода/вывода, разрядность регистров и возможных результатов вычислений. На основе этого исключить возможность возникновения ошибки за счёт несинхронной работы отдельных элементов схемы и переполнения разрядной сетки и назначить регистры для хранения промежуточных результатов вычислений и порты ввода и вывода данных.