 | Кафедра радіоінженерії |
[RE-48] Сигнальні процесори в радіосистемах
Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)
Реквізити навчальної дисципліни
| Рівень вищої освіти | Перший (бакалаврський) |
| Галузь знань | 17 - Електроніка, автоматизація та електронні комунікації |
| Спеціальність | 172 - Електронні комунікації та радіотехніка |
| Освітня програма | Всі ОП |
| Статус дисципліни | Вибіркова (Ф-каталог) |
| Форма здобуття вищої освіти | Очна |
| Рік підготовки, семестр | Доступно для вибору починаючи з 2-го курсу, весняний семестр |
| Обсяг дисципліни | 4 кред. (Лекц. 18 год, Практ. 0 год, Лаб. 36 год, СРС. 66 год ) |
| Семестровий контроль/контрольні заходи | Залік |
| Розклад занять | https://schedule.kpi.ua |
| Мова викладання | Українська |
| Інформація про керівника курсу / викладачів | Лекц.: Павлов О. І., Лаб.: Павлов О. І., СРС.: Павлов О. І. |
| Розміщення курсу | https://do.ipo.kpi.ua/course/view.php?id=453 |
Програма навчальної дисципліни
1. Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання
Дисципліна дисципліни «Сигнальні процесори в радіосистемах» (далі — СПвРС) відноситься до вибіркової дисципліни циклу загальної підготовки фахівців першого (бакалаврського) рівня вищої освіти:
• бакалавра «Інформаційна та комунікаційна радіоінженерія» для спеціальності «172 Телекомунікації та радіотехніка», (РІ-21),
• бакалавра «Інформаційна та комунікаційна радіоінженерія» для спеціальності «172 Електронні комунікації та радіотехніка», (РІ-31, РІ-32),
за ОПП "Інформаційна та комунікаційна радіоінженерія".
Предмет дисципліни «Сигнальні процесори в радіосистемах» — принципи розробки та правила використання в радіотехнічних системах різного призначення спеціалізованих радіотехнічних пристроїв, оптимізованих для цифрової обробки сигналів (ЦОС) — сигнальних процесорів (СП).
Роль та значення дисципліни «Сигнальні процесори в радіосистемах» в підготовці фахівців визначається і випливає із компетентностей та результатів навчання, які додатково до загальних компетентностей (ЗК), фахових компетентностей (ФК) та програмних результатів навчання (ПРН), визначених в ОПП, можуть бути набутими студентами, які вивчають цю дисципліну в якості вибіркової, а саме:
• Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях (ЗК 2);
• Здатність використовувати базові методи, способи та засоби отримання, передавання, обробки та зберігання інформації (ФК 3);
• Адаптуватись в умовах зміни технологій інформаційно-комунікаційних мереж, телекомунікаційних та радіотехнічних систем (ПРН5);
що досягається за рахунок набуття:
• Знань типової архітектури та основних характеристик сигнальних процесорів різних виробників, а також сфери застосування СП в радіотехніці;
• Знань архітектури, характеристик, системи команд, роботи обчислювального ядра та внутрішньої периферії СП ADSP-21xx, системного інтерфейсу та принципів взаємодії із зовнішніми пристроями, АЦП, ЦАП, зовнішньою пам'яттю, правил побудови систем ЦОС на базі СП ADSP-21xx;
• Вміння працювати з інструментальними засоби підтримки проектування, виконувати проектування в системі VisualDSP++, використовувати system builder, компілятор асемблера та С, лінкер, апаратні засобів EZ-Kit Lite ADSP-21xx та EZ-ICE;
• Навиків щодо базових патернів проектування в системі VisualDSP++ та розробки ЦФ в системі DiFiDes з перевіркою результатів в VisualDSP++ та Matlab;
• Досвіду реалізації типових алгоритмів ЦОС.
Метою навчальної дисципліни СПвРС є формування у студентів компетентностей в частині застосування сигнальних процесорів в радіотехнічних системах для ефективної цифрової обробки радіотехнічних сигналів.
В ході її досягнення вирішуються наступні завдання:
- вивчення загальної структури та основних характеристик СП, принципів вибору СП для вирішення різних завдань цифрової обробки аудіо- та відеосигналів;
- вивчення архітектури і обчислювальних блоків сімейства СП ADSP-2100;
- вивчення основ програмування на асемблері СП зазначеного сімейства;
- вивчення типових рішень задач цифрової обробки сигналів і бібліотеки стандартних функцій, використовуваних при цієї обробці.
В ході освоєння дисципліни студенти набувають практичні навички роботи з СП і їх програмування для вирішення задач цифровий фільтрації і обробки сигналів.
В результаті освоєння дисципліни студент:
1. Повинен знати (ЗНАННЯ — результат вивчення явищ і закономірностей об'єктивного світу, такий, який можна логічно або фактично обґрунтувати, і емпірично або практично перевірити):
- принципи роботи, можливості і області застосування цифрових сигнальних процесорів;
- мати уявлення про основні алгоритми і методи обробки сигналів в дискретному часі і цифрової обробки сигналів.
2. Повинен вміти (УМІННЯ — опанований спосіб виконання дії, який забезпечується сукупністю придбаних знань та навичок, і який створює можливість виконання дії не тільки в звичних умовах, але і в таких, що змінилися):
- орієнтуватися у виборі сигнальних процесорів при вирішенні конкретних завдань обробки даних в реальному часі.
3. Повинен володіти навиками (НАВИКИ — здатність до діяльності, "навченість виконувати дії", сформована шляхом повторення дії і доведення її до автоматизму):
- навичками розробки елементів ПЗ пристроїв ЦОС на базі СП з використанням пакетів DiFiDes, VisualDSP++.
4. Повинен демонструвати здатність і готовність:до самостійних розробок на основі сигнальних процесорів.
Після засвоєння навчальної дисципліни студенти мають продемонструвати програмні компетентності (коло питань, в яких наявна добра обізнаність) та результати навчання за освітньо-професійною програмою «Інформаційна та комунікаційна радіоінженерія» (див. на сайті https://osvita.kpi.ua/op), в тому числі, але не виключно (за ОПП, введеною в дію з 2023/2024 навч. року наказом ректора КПІ ім. Ігоря Сікорського від 17.05. 2023 р. № МОМ/165/2023):
Загальні компетентності
ЗК 2 — Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях.
ЗК 4 — Здатність та розуміння предметної області та розуміння професійної діяльністі (обізнаність щодо призначення та структури сучасних радіотехнічних та телекомунікаційних систем, процесів, які в них відбуваються тощо — фактична ЗК за суттю питань, що вивчаються та підходів, які застосовуються).
Фахові компетентності
ФК 3 — Здатність використовувати базові методи, способи та засоби отримання, передавання, обробки та зберігання інформації (фактична ФК за суттю питань, що вивчаються та підходів, які застосовуються).
ФК 4 — Здатність здійснювати комп'ютерне моделювання пристроїв, систем і процесів з використанням універсальних пакетів прикладних програм (фактична ФК за суттю питань, що вивчаються та підходів, які застосовуються).
Програмні результати навчання
ПРН 01 — аналізувати, аргументувати, приймати рішення при розв’язанні спеціалізованих задач та практичних проблем телекомунікацій та радіотехніки, які характеризуються комплексністю та неповною визначеністю умов (фактична ФК за суттю питань, що вивчаються та підходів, які застосовуються);
ПРН 07 — грамотно застосовувати термінологію галузі телекомунікацій та радіотехніки (фактичний ПРН за суттю питань, що вивчаються та підходів, які застосовуються).
2. Пререквізити та постреквізити дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітньою програмою)
2.1. Вивченню дисципліни “Сигнальні процесори в радіосистемах” мають передувати інші фундаментальні та спеціальні дисципліни, а саме:
• «Основи програмування та алгоритми» (потрібно володіти мовою ANSI C, а також засобами математичних розрахунків в Matlab, знати алгоритми обчислювальної математики, вміти розробляти алгоритми керування умовними вимірювальними колами, виконавчими механізмами та пристроями відображення інформації).
• «Основи обчислювальної техніки» (потрібно володіти знаннями щодо принципів роботи цифрових пристроїв та мікропроцесорів, знаннями щодо узагальнених складових електронних обчислювальних пристроїв та їх інтерфейсних частин).
• «Електронні компоненти» (потрібно володіти знаннями щодо сучасної електронної елементної бази, принципами її роботи та правилами застосування в електронних пристроях).
• «Сигнали та процеси в радіотехніці», «Цифрове оброблення сигналів», «Генерація, модуляція та кодування сигналів» (потрібно володіти теорією аналізу лінійних схем, в тому числі дискретних систем з використанням z–перетворення, теорією СІХ і НІХ фільтрів, драбинних фільтрів, теорією неперервних в часі та дискретних сигналів та їх спектрів, теорією АЦП та ЦАП, часовим, спектральним та кореляційним аналізом стаціонарних і нестаціонарних сигналів, теорією ортогональних перетворювань, алгоритмами ШПФ та ДКП, принципами генерування коливань та перетворення частоти).
2.2. Компетенції, набуті під час вивчення СПвРС, використовуються під час вивчення подальших дисциплін спеціальності
- 172 "Телекомунікації та радіотехніка" (РІ-21),
- 172 "Електронні комунікації та радіотехніка" (РІ-31, РІ-32),
таких як «Мобільні телекомунікаційні системи», «Кодування та шифрування сигналів», а також під час виконання дипломного проектування.
3. Зміст навчальної дисципліни
4. Навчальні матеріали та ресурси
Основна література
- ADSP-2100 Family User’s Manual // Analog Devises, Inc. — Published by Prentice Hall, 1995. — 492 p.[A@g1]
- ADSP-2100 Family Assembler Tools & Simulator Manual // Analog Devices, Inc., 1994.[A@g2]
- ADSP-2100 Family C Programming Examples Guide // Engineer To Engineer Note - EE-105, 1998.[A@g3]
- Digital Signal Processing Applications Using The ADSP-2100 Family. Volume 1 / Edited by Amy Mar., 1992 by Analog Devises, Inc. — Published by Prentice Hall, 1992. — 590 p.[A@g4]
- Digital Signal Processing Applications Using The ADSP-2100 Family. Volume 2 / Edited by Jere Babst., 1995 by Analog Devises, Inc. — Published by PTR Prentice Hall, 1995. — 657 p.[A@g5]
Додаткова література
- M. E. Angoletta. Digital signal processor fundamentals and system design // CAS 2007 - CERN Accelerator School: Digital Signal Processing, Proceedings. — Geneva, Switzerland, 2008.[A@g6]
- Multicore SoCs stay a step ahead of SoC FPGAs — SPRY296 // Texas Instruments Inc., 2016.[A@g7]
- The TMS320 Family of Digital Signal Processors. Application report SPRA396 / Kun-Shan Lin, Gene A. Frantz, Ray Simar, Jr. // Texas Instruments, 1997.[A@g8]
- N. Ahmed, К. R. Rao. Orthogonal Transforms for Digital Signal Processing // Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg- New York-1975.[A@g9]
- Oppenheim A.V., Application of Digital Signal Processing, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, N. J., 1978.[A@g10]
- Alan v. Oppenheim, Ronald W. Schafer - Digital Signal Processing // Prentice-Hall, 1975.[A@g11]
- Julius S. Bendat, Allan G. Piersol. Engineering Applications of Correlation and Spectral Analysis // A Wiley-interscience publication, Wiley, 1993.[A@g12]
- Bendat, J. and Persol, A. Random data analysis and measurement procedures, 2nd ed. New York: Wiley, 1986.[A@g13]
- Rabiner L. R., Schafer R. W. Digital Processing of Speech Signals, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, N. J., 1978.[A@g14]
- Markel J. D., Gray A. H. Jr., Linear Prediction of Speech // Springer-Verlag, New York, 1976.[A@g15]
- Шрюфер Е. Обробка сигналів: цифрова обробка дискретизованих сигналів: Підручник / За ред. В. П. Бабака. — К.: Либідь, 1992.
- High Speed Design Techniques. Analog Devices. 1996. pp. 6.1—6.30.
- D. E. Knuth, The Art of Computer Programming Semіnumerіcal Algorithms, Vol. 2. Reading, Mass.: Addison-Wesley, 1969, Sec. 3.2.
Методичні вказівки
- Методичні вказівки до вивчення дисципліни “Технічні засоби діагностики та лікування”. Лабораторна робота № АФ-1: “Дослідження роботи адаптивних фільтрів 1-го та 2-го порядків на прикладі придушення перешкоди від електромережі в электрокардіографії”. Для студентів радіотехнічного факультету усіх форм навчання / Укл. О.І.Павлов, В.П.Смирнов. — К.: НТУУ “КПІ”, 2000. — 44с.
- Методичні вказівки до вивчення дисципліни “Технічні засоби діагностики та лікування”. Лабораторна робота № АФ-2: “Дослідження роботи адаптивних фільтрів різних порядків на прикладі придушення перешкоди від ЕКС матері в фетальній ЕКГ”. Для студентів радіотехнічного факультету усіх форм навчання / Укл. О.І.Павлов, В.П.Смирнов. — К.: НТУУ “КПІ”, 2000. — 40 с.
- Методичні вказівки до вивчення дисципліни “Технічні засоби діагностики та лікування”. Лабораторна робота “Розробка рекурсивних фільтрів в пакеті DіFіDes та їх випробування на симуляторі СП ADSP-2181”. Для студентів радіотехнічного факультету усіх форм навчання / Укл. О.І.Павлов, В.П.Смирнов, О.Б.Шарпан. — К.: НТУУ “КПІ”, 2000. — 40 с.
- Методичні вказівки до вивчення дисципліни “Технічні засоби діагностики та лікування”. Лабораторна робота “Розробка генераторів гармонічних коливань та їх випробування на симуляторі СП ADSP-2181”. Для студентів радіотехнічного факультету усіх форм навчання / Укл. О.І.Павлов, В.П.Смирнов, О.Б.Шарпан. — К.: НТУУ “КПІ”, 2000. — 32 с.
- Методичні вказівки до вивчення дисципліни “Технічні засоби діагностики та лікування”. Системи прямого цифрового синтезу та їх застосування. Для студентів радіотехнічного факультету усіх форм навчання / Укл. О.І.Павлов, В.П.Смирнов. — К.: НТУУ “КПІ”, 2000. — 24 с.
- Методичні вказівки до вивчення дисципліни “Технічні засоби діагностики та лікування”. Системний інтерфейс СП ADSP-2181. Пристрої зовнішньої пам’яті: розрахунок циклу читання та запису. Для студентів радіотехнічного факультету усіх форм навчання / Укл. О.І.Павлов, В.П.Смирнов. — К.: НТУУ “КПІ”, 2000. — 68 с.
- Методичні вказівки до вивчення дисципліни “Технічні засоби діагностики та лікування”. Параметри деяких логічних ІС КР1533 для розрахунку циклу читання та запису пристроїв зовнішньої пам’яті СП ADSP-2181. Для студентів радіотехнічного факультету усіх форм навчання / Укл. О.І.Павлов, В.П.Смирнов, О.Б.Шарпан. — К.: НТУУ “КПІ”, 2000. — 36 с.
- Методичні вказівки до вивчення дисципліни “Технічні засоби діагностики та лікування”. Лабораторна робота “Архітектура СП ADSP-2181: арифметико-логічний пристрій, перемножував, зсувач”. Для студентів радіотехнічного факультету усіх форм навчання / Укл. О.І.Павлов, В.П.Смирнов, О.Б.Шарпан. — К.: НТУУ “КПІ”, 2000. — 45 с.
Інформаційні ресурси
- Сервер СДН кафедри ТОР з дисципліни ГКМС за адресою http://dtsp.kiev.ua та Курс: Сигнальні процесори в радіосистемах| uiite — https://do.ipo.kpi.ua/course/view.php?id=453 .
Навчальний контент
5. Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)
Лекційні заняття
|
№ |
Назва теми лекції та перелік основних питань |
Години |
|
1 |
Розділ 1. Сигнальні процесори як головна складова сучасних радіосистем |
|
|
|
Тема 1.1. Сфери застосування СП та їх використання в РС. Загальнотехнічні застосування. Системи керування. Обробка мовлення. Обробка зображень. Ультразвукові прилади. Ідентифікаційні прилади. Моніторинг об’єктів. (0,5 години). [4.1.6, с.19—33; 4.1.7, с.14—19]. |
0.5 |
|
|
Тема 1.2. Основні характеристики СП різних виробників. Внутрішній формат обчислення. Розрядність слова даних. Інтегральна характеристика продуктивності та фактори, що на неї впливають. Обсяг адресного простору. Наявність та кількість портів вводу-виводу. Наявність та кількість АЦП та ЦАП. Наявність Host-інтерфейсу. Наявність відео-інтерфейсу. Інші характеристики. Порівняльна оцінка СП різних поколінь від різних виробників: Texas Іnstruments, AT&T, Motorola, Analog devіces. (0,5 години). [4.1.3, с.3—4; 4.1.8, с.5—21; 4.1.4, с.39—114, 413—431]. |
0.5 |
|
|
Тема 1.3. Сигнальні процесори фірми Analog devіces. Еволюція СП. Процесори ADSP-21хx з фіксованою арифметикою. Процесори ADSP-21хxх з плаваючою арифметикою. Здвоєні процесори ADSP-219х з фіксованою арифметикою. Інтегральні схеми периферійних пристроїв. Засоби підтримки проектування. Переваги процесорів фірми Analog devіces перед процесорами інших виробників. (1 година). [4.1.4, с.39—114, 413—431; 4.1.5, с.5—20]. |
1 |
|
ВСЬОГО |
2.00 |
|
|
2 |
Розділ 2. Архітектура ядра СП ADSP-21xx |
|
|
|
Тема 2.1. Формати представлення чисел. Беззнаковий та знаковий формати, додатковий код. Цілі та дробові числа. Перемноження двійкових чисел. Формат з блочною плаваючою крапкою. (2 години). [4.1.1, с.35—36, 493—498]. |
1 |
|
|
Тема 2.2. Обчислювальні пристрої. Огляд загальних характеристик обчислювальних пристроїв. Арифметико-логічний пристрій (АЛП). Перемножувач – накопичувач. Пристрій циклічного зсуву. (1/3 години). [4.1.1, с.36—44, 48—70; 4.1.26]. |
0.333 |
|
|
Тема 2.3. Керування програмою. Програмний автомат. Команди керування програмою. Контролер переривань. Регістри стану та стек стану. Умовні команди. (1/3 години). [4.1.1, с.71—100]. |
0.333 |
|
|
Тема 2.4. Передача даних. Генератори адреса даних. Програмований доступ до даних. Пристрій обміну між шинами ДПП и ДПД. (1/3 години). [4.1.1, с.101—113]. |
0.333 |
|
|
ВСЬОГО |
2.00 |
|
3 |
Розділ 3. Архітектура внутрішньої периферії СП ADSP-21xx |
|
|
|
Тема 3.1. Послідовні порти. Загальний опис послідовного порту. Програмування послідовного порту. Активізація послідовного порту. Тактові синхроімпульси послідовних портів. Довжина слова. Опції покадрової передачі слів. Приклади конфігурації. Приклади часових характеристик. Компандування та формат даних. Автобуферізація. Багатоканальні операції. Синхронізація роботи послідовного порту. (1/3 години). [4.1.1, с.114—157]. |
0.25 |
|
|
Тема 3.2. Таймер. Архітектура таймера. Розрішаюча здатність. Робота таймера. (1/3 години). [4.1.1, с.159—162]. |
0.25 |
|
|
Тема 3.3. Порт інтерфейсу хост-машини (ХІП). Виводи ХІП. Функціональний опис ХІП. Робота ХІП. Переривання ХІП. Часові характеристики ХІП. Початкове завантаження через ХІП. (1/3 години). [4.1.1, с.163—182]. |
0.25 |
|
|
Тема 3.4. Аналоговий інтерфейс. Аналого-цифрове перетворення. Цифро-аналогове перетворення. Керування аналоговим інтерфейсом. Проектування схем аналогового інтерфейсу. (1/3 години). [4.1.1, с.183—202]. |
0.25 |
|
|
Тема 3.5. Системний інтерфейс. Сигнали тактової синхронізації. Сигнал перезапуску. Виконання повторного початкового завантаження за допомогою програмних засобів. Зовнішні переривання. Виводи прапорців. Режим зниженого споживання потужності. (1/3 години). [4.1.1, с.203—246]. |
0.25 |
|
|
Тема 3.6. Інтерфейс пам’яті. Інтерфейс пам’яті програми. Інтерфейс пам’яті даних. Інтерфейс початкового завантаження. Запит/надання шин. Інтерфейси пам’яті процесора ADSP-2181. (1/3 години). [4.1.1, с.247—282; 4.1.24]. |
0.25 |
|
|
Тема 3.7. Порти прямого доступу к пам’яті. Порти прямого байтового доступу до пам’яті (BDMA). Порти прямого доступу к внутрішньої пам’яті (IDMA). (0,5 години). [4.1.1, с.283—308]. |
0.25 |
|
|
Тема 3.8. Додаткове апаратне забезпечення. Початкове завантаження через хост-машину з використанням процедур запиту та надання шини. Зв’язування послідовного порту с кодеком. Зв’язування послідовного порту с ЦАП. Зв’язування послідовного порту с АЦП. Зв’язування послідовного порту с другим послідовним портом. Зв’язування порту інтерфейсу хост-машини з мікропроцесором 80C51. (0,5 години). [4.1.1, с.325—336]. |
0.25 |
|
|
ВСЬОГО |
2.00 |
|
4 |
Розділ 4. Система команд СП ADSP-21xx |
|
|
|
Тема 4.1. Програмна модель. Огляд пристроїв, що складають програмну модель та типи команд. Огляд пристроїв, що складають програмну модель. Приклад програми FIR-фільтра. Синтаксис команд. Список команд. Типи команд та умовні команди. Багатофункціональні команди. (2 години). [4.1.1, с.309—323, 359—368]. |
2 |
|
|
ВСЬОГО |
2.00 |
|
5 |
Розділ 4. Система команд СП ADSP-21xx |
|
|
|
Тема 4.2. Програмна модель. Команди та особливості їх виконання в різних режимах. Команди АЛП, перемножувача-накопичувача та пристрою зсуву. Команди пересилки даних: зчитування та запис. Команди керування послідовністю виконання програми. Інші команди. Час циклу. (2 години). [4.1.1, с.369—468]. |
2 |
|
|
ВСЬОГО |
2.00 |
|
6 |
Розділ 5. Засоби підтримки проектування |
|
|
|
Тема 5.1. Проектування системи, компіляція програми та збирання об’єктного коду. Компілятор С. Компілятор Асемблера. Системне проектування. Компанувач. PROM-сплітер. (2 години). [4.1.2; 4.1.4, с. 1—12; 4.1.5, с.1—16]. |
0.5 |
|
|
Тема 5.2. Система VisualDSP++. Відлагодження програми в режимі симуляції. Завантаження, компіляція, запуск та переривання виконання програми. Точки зупинки. Контроль регістрів і пам’яті. Імітація потоків введення виведення даних. Імітація зовнішніх переривань. Графічний аналіз даних (2 години). [4.1.2]. |
1.5 |
|
|
ВСЬОГО |
2.00 |
|
7 |
Розділ 5. Засоби підтримки проектування |
|
|
|
Тема 5.3. Система VisualDSP++. Відлагодження програми в режимі емуляції. Апаратно-програмні засоби EZ-Kіt Lite ADSP-218x, ADSP-219x. (0 години). [4.1.2]. |
2 |
|
|
ВСЬОГО |
2.00 |
|
8 |
Розділ 6. Приклади програмування та реалізації стандартних алгоритмів |
|
|
|
Тема 6.1. Приклади програмування на асемблері. Побудова проекту. Процес відладки системи. Трансверсальний FIR фільтр с одинарною точністю. Каскадування біквадратних IIR фільтрів. Апроксимація синусу. Перемноження масивів с одинарною точністю. БПФ с проріджуванням по алгоритму RADIX-2. (2 години). [4.1.1, с.337—358; 4.1.2; 4.1.4, с. 13—32, 51—66, 67—140, 141—177, 355—372]. |
2 |
|
|
ВСЬОГО |
2.00 |
|
9 |
Розділ 6. Приклади програмування та реалізації стандартних алгоритмів |
|
|
|
Тема 6.2. Реалізація операції ділення в СП сімейства ADSP-21xx. Головні правила ділення. Ділення знакових чисел. Ділення беззнакових чисел. Формати вихідного результату. Ділення цілих чисел. Умови виникнення помилок. Похибка при негативному дільнику. Похибка при діленні беззнакових чисел. Програмне вирішення складнощів при діленні (2 години). [4.1.1, с.483—492; 4.1.4, с. 13—32]. |
0.25 |
|
|
Тема 6.3. Проектування та тестування цифрових фільтрів за допомогою пакету DiFiDes. Загальні характеристики пакету DiFiDes. Проектування нерекурсивних фільтрів. Проектування рекурсивних фільтрів. Синтез асемблерного тексту програми спроектованого фільтра та його тестування. (2 години). [4.1.21; 4.1.4, с.67—140]. |
1 |
|
|
Тема 6.4. Приклади програмування на ANSI-C. Побудова проекту. Процес відладки системи. Приклад модуляції сигналів за рекомендацією ITU-T V.29. |
0.75 |
|
|
ВСЬОГО |
2.00 |
|
|
|
|
Практичні заняття
|
№ |
Назва теми заняття та перелік основних питань (перелік дидактичного забезпечення, посилання на літературу та завдання на СРС) |
Години |
|
|
Практичні заняття не передбачені. |
0 |
|
|
ВСЬОГО |
0.00 |
Лабораторні заняття (комп’ютерні практикуми)
|
№ |
Назва лабораторної роботи та теми, які з нею пов’язані |
Годин. |
|
1 |
ЛР-1.1. Розробка рекурсивного фільтру в пакеті DiFiDes та його випробування на симуляторі СП ADSP-2181 (VisualDSP) |
3 |
|
2 |
ЛР-2.1. Програмна реалізація генератора гармонічних коливань на базі IIR фильтра 2-го порядку та його випробування на симуляторі СП ADSP-2181 (VisualDSP) |
3 |
|
3 |
ЛР-3.1. Програмна реалізація генератора гармонічних коливань методом прямого цифрового синтезу (DDS) та його випробування на симуляторі СП ADSP-2181 (VisualDSP) |
3 |
|
4 |
ЛР-4.1. Програмна реалізація генератора гармонічних коливань методом поліноміальної апроксимації функції sin(x) та його випробування на симуляторі СП ADSP-2181 (VisualDSP) |
3 |
|
5 |
ЛР-5.1. Програмна реалізація генератора ШПС з РЗРА (Uniformly Distributed Random Data, URAND) на базі конгруентного методу та його випробування на симуляторі СП ADSP-2181 (VisualDSP) |
3 |
|
6 |
ЛР-6.1. Програмна реалізація генератора ШПС з НЗРА (Normal Distributed Random Data, NRAND) на базі конгруентного методу та його випробування на симуляторі СП ADSP-2181 (VisualDSP) |
3 |
|
7 |
ЛР-7.1. Програмна реалізація генератора сигналів довільної форми на прикладі ЕКС методом прямого цифрового синтезу (DDS) та його випробування на симуляторі СП ADSP-2181 (VisualDSP) |
3 |
|
8 |
ЛР-8.1. Програмна реалізація генератора сигналів довільної форми на прикладі ЕКС методом лінійнох інтерполяції табличної моделі та його випробування на симуляторі СП ADSP-2181 (VisualDSP) |
3 |
|
9 |
ЛР-9.1. Програмна реалізація генератора сигналів довільної форми на прикладі ЕКС методом кубічної інтерполяції табличної моделі та його випробування на симуляторі СП ADSP-2181 (VisualDSP) |
3 |
|
10 |
ЛР-10.1. Програмна реалізація алгоритму адаптивної придушення завад на прикладі мережевої завади і адаптивної системи 2-го порядку та його випробування на симуляторі СП ADSP-2181 (VisualDSP) |
3 |
|
11 |
ЛР-11.1. Розробка на мові ANSI-C програмної реалізації генератора ШПС та його випробування на симуляторі СП ADSP-2181 (VisualDSP) |
3 |
|
12 |
ЛР-12.1. Програмна реалізація на мові ANSI-C алгоритму КАМ модуляції та його випробування на симуляторі СП ADSP-2181 (VisualDSP) |
3 |
|
|
ВСЬОГО |
36.00 |
6. Самостійна робота студента
Студент повинен завчасно готуватись до лекцій та лабораторних занять (комп’ютерних практикумів). Перед лекціями необхідно повторити теоретичний матеріал, наданий у попередніх лекціях. Перед практичними та лабораторними заняттями (комп’ютерними практикумами) необхідно повторити відповідний теоретичний матеріал.
Обов’язковим є виконання індивідуальних завдань до комп’ютерних практикумів, які необхідно виконувати до наступного лабораторного заняття. Для підготовки до виконання індивідуальних завдань слід скористатися рекомендованою літературою та конспектом лекцій.
Для кращого закріплення теоретичного матеріалу студент повинен виконувати тематичні та модульні контрольні роботи (в СДН Moodle), підготовка до яких вимагає ретельного повторення теоретичного матеріалу відповідних лекцій у години самостійної роботи.
Розрахунково-графічні роботи.
Розрахунково-графічна робота виконується студентами з метою закріплення знань, навичок та вмінь, набутих ними під час вивчення теоретичного матеріалу та виконання лабораторних робіт. Для виконання розрахунково-графічної роботи студентам надається 10 годин з обсягу 66 годин СРС.
Перелік тем розрахунково-графічних робіт, що пропонується студентам, наступний:
|
Варіант |
Назва теми |
|
1. |
Реалізація когерентного накопичення сигналів на СП ADSP-21xx |
|
2. |
Реалізація лінійної цифрової згортки високого порядку на СП ADSP-21xx. |
|
3. |
Реалізація циклічної цифрової згортки високого порядку на СП ADSP-21xx. |
|
4. |
Реалізація алгоритму інверсної фільтрації сигналів на СП ADSP-21xx. |
|
5. |
Реалізація розрахунку кореляційної функції на СП ADSP-21xx. |
|
6. |
Реалізація режекторного адаптивного фільтра перешкоди на СП ADSP-21xx. |
|
7. |
Реалізація багатомірного адаптивного відокремлювача сигналів на СП ADSP-21xx. |
|
8. |
Реалізація алгоритму перетворення Гілберта на СП ADSP-21xx. |
|
9. |
Реалізація алгоритму швидкого перетворення Фур’є на СП ADSP-21xx. |
|
10. |
Реалізація алгоритму косинусного перетворення на СП ADSP-21xx. |
|
11. |
Реалізація алгоритму кепстрального перетворення на СП ADSP-21xx. |
|
12. |
Реалізація Вінерівського фільтру на СП ADSP-21xx. |
|
13. |
Реалізація гомоморфного визначення інтервалів періодичності на СП ADSP-21xx. |
|
14. |
Реалізація алгоритму синтезу шумових сигналів на СП ADSP-21xx. |
|
15. |
Реалізація алгоритму синтезу гармонічних сигналів на СП ADSP-21xx. |
|
16. |
Реалізація алгоритму синтезу сигналів складної форми на СП ADSP-21xx. |
|
17. |
Реалізація алгоритму Дарбіна на СП ADSP-21xx. |
|
18. |
Реалізація драбинного фільтру на СП ADSP-21xx. |
|
19. |
Реалізація компандеру сигналів за лінійним прогнозуванням на СП ADSP-21xx. |
|
20. |
Реалізація експандеру сигналів за лінійним прогнозуванням на СП ADSP-21xx. |
|
21. |
Реалізація алгоритмів скалярного кодування на СП ADSP-21xx. |
|
22. |
Реалізація алгоритмів скалярного декодування на СП ADSP-21xx. |
|
23. |
Реалізація алгоритмів векторного кодування на СП ADSP-21xx. |
|
24. |
Реалізація алгоритмів векторного декодування на СП ADSP-21xx. |
|
25. |
Реалізація квадратичного класифікатора сигналів на СП ADSP-21xx. |
|
26. |
Реалізація алгоритму Герцеля на СП ADSP-21xx. |
|
27. |
Реалізація алгоритму квадратурного виміру модуля та фази на СП ADSP-21xx. |
|
28. |
Реалізація алгоритму косокутного виміру модуля та фази на СП ADSP-21xx. |
|
29. |
Реалізація алгоритму редискретизації з підвищенням частоти на СП ADSP-21xx. |
|
30. |
Реалізація алгоритму редискретизації зі зменшенням частоти на СП ADSP-21xx. |
|
31. |
Реалізація гребінцевого фільтра на СП ADSP-21xx. |
Модульні та тематичні контрольні роботи
Модульні та тематичні контрольні роботи виконуються в формі тестів (що забезпечує об’єктивне оцінювання знань) та завантажень (що забезпечує суб’єктивне оцінювання навичок) в СДН Moodle (dtsp.kiev.ua) [33]. Під час виконання МКР рекомендується використовувати матеріали [28, 29, 30].
|
№ |
Назва теми завдання |
|
1 |
Тематична контрольна робота (ТКР) ТКР 2.1.1. Формати представлення чисел: знаковий та без знаковий формати для цілих чисел, подання чисел у форматі різної довжини, розширення знаку числа, зсув вправо та вліво. |
|
2 |
Тематична контрольна робота (ТКР) ТКР 2.1.2. Формати представлення чисел: визначення найменшої довжини двійково-додаткового коду для подання знакових та беззнакових дробових чисел із заданою точністю та заданого максимального значення. |
|
3 |
Тематична контрольна робота (ТКР) ТКР 2.1.3. Формати представлення чисел: визначення оптимальний двійково-додатковий 16-бітового формату для подання знакових та без знакових дробових чисел, збільшення розрядності формату збоку цілої та дробової частини, нормування та деформування чисел. |
Політика та контроль
7. Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)
Відвідування занять
Відвідування лекцій та практичних та лабораторних занять є обов’язковим згідно Положення про організацію освітнього процесу КПІ ім. Ігоря Сікорського. У разі хвороби студент зобов’язаний представляти довідку про термін проходження лікування, оформлену належним чином, з установи, де проходило лікування. У інших випадках (наприклад, сімейні обставини) питання вирішується в індивідуальному порядку з викладачем. Матеріал занять, які були з тих чи інших причин пропущені, необхідно опановувати самостійно. Для допомоги студентам в СДН dtsp.kiev.ua містяться посилання на відеозаписи всіх лекцій.
Пропущені контрольні заходи
Подання результатів моделювальних робіт, ТКР та МКР є обов’язковим. Несвоєчасне подання дає нульову оцінку. У разі несвоєчасного подання з поважних причин (наприклад, хвороби), підтверджених відповідними документами, студент має можливість написати контрольний захід в інший узгоджений з викладачем термін без зниження оцінки. З метою самовдосконалення та покращення власних результатів допускається повторне виконання ТКР та МКР.
Пропущений іспит не зараховується незалежно від причин пропуску; у такому випадку студент отримує запис у відомості «не з’явився» та повинен складати іспит на додатковій сесії.
Оголошення результатів контрольних заходів
Результати виконання самостійних робіт проставляються в СДН Moodle і оголошуються кожному студенту окремо у присутності або у дистанційній формі та супроводжуються оціночними листами (в СДН Moodle), в яких студенти можуть побачити свою оцінку за певними критеріями, а також позначення основних помилок та коментарі до них.
Результати письмово екзамену вказуються на бланках для письмової екзаменаційної роботи (завдання, які виконували студенти) з позначенням усіх помилок, коректної або некоректної відповіді, а також з коментарями, зауваженнями тощо. Екзамен може проводитися у формі тестів та завдань з використанням можливостей СДН Moodle.
Академічна доброчесність
Політика та принципи академічної доброчесності визначені у розділі 3 Кодексу честі Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського». Детальніше: https://kpi.ua/code.
Норми етичної поведінки
Норми етичної поведінки студентів і працівників визначені у розділі 2 Кодексу честі
Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського». Детальніше: https://kpi.ua/code.
Процедура оскарження результатів контрольних заходів
Студенти мають можливість поставити будь-яке питання, яке стосується процедури проведення та/або оцінювання контрольних заходів, та очікувати, що воно буде розглянуто згідно із наперед визначеними процедурами.
Студенти мають право оскаржити результати контрольних заходів, але обов’язково аргументовано, пояснивши, з яким критерієм не погоджуються відповідно до оціночного листа та/або зауважень.
8. Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)
1. Облік виконання завдань та рейтинг студентів здійснюється в СДН Moodle DTSP.KIEV.UA. Студенти з першого дня вивчення дисципліни створюють особисті профілі в СДН та отримують доступ до всіх матеріалів курсу, в тому числі до правил рейтингової системи та власного журналу оцінок.
2. Рейтинг студента з кредитного модуля розраховується, виходячи із 100-бальної шкали (100% успішності)
Rm = Rs + Re = 100;
Rs max = 60; Remax = 40.
Стартовий рейтинг Rs (семестрова складова) складається з балів, що студент отримує за:
- виконання лабораторних робіт (12 робіт);
- виконання тематичних контрольних робіт (3 роботи);
- виконання розрахунково-графічних робіт (1 робота);
- додаткової активності.
3. Виконання, оформлення і захист звітів про виконання лабораторних робіт (ЛР) (комп’ютерних практикумів), що надають такі рейтингові бали успішності:
|
виконання лабораторної роботи (комп’ютерного практикуму) |
40% |
|
оформлення звіту відповідно до вимог |
20% |
|
оформлення звіту з порушеннями |
0...10% |
|
повна відповідь (не менше 90% потрібної інформації)під час захисту ЛР на поточному або наступному лабораторному занятті |
40% |
|
неповна відповідь (не менше 60% потрібної інформаціїта деякі помилки) або несвоєчасний захист ЛР |
20% |
|
відповідь з істотними помилками |
10% |
|
незадовільна відповідь |
0% |
Вклад балів за шість ЛР в семестрову складову рейтингу - 25%.
Виконання тематичних та модульних контрольних робіт (ТКР та МКР) при ручному оцінюванні:
|
повна відповідь (не менше 90% потрібної інформації) |
95…100% |
|
достатньо повна відповідь (не менше 75% потрібної інформації або незначні неточності) |
75…94% |
|
неповна відповідь (не менше 60% потрібної інформації та деякі помилки) |
60...74% |
|
незадовільна відповідь |
0...59% |
Вклад в семестрову складову рейтингу балів за ТКР та МКР (теоретичні заняття) - 35%
Вклад в семестрову складову рейтингу балів за виконання тестів та ДЗ (практичні заняття) - 25%
4. Умовою позитивної першої атестації є отримання поточного рейтинги не менше 60% успішності (60 балів) (при умові виконання всіх ТКР та інших планових завдань на час атестації). Умовою позитивної другої атестації – є отримання поточного рейтинги не менше 60% успішності (60 балів) (при умові виконання всіх MКР та інших планових завдань на час атестації).
5. Умовою допуску до екзамену є зарахування всіх лабораторних робіт (комп’ютерних практикумів), розрахункової роботи та стартовий рейтинг не менше 60% успішності (60 балів).
6. На екзамені студенти виконують письмову контрольну роботу. Кожне завдання містить два теоретичних питання і одну розрахункову задачу. Перелік екзаменаційних завдань наведено у MOODLE сайті з дисципліни.
Кожне теоретичне питання оцінюється у 30% від максимальної оцінки за іспит, розрахункова задача оцінюється у 40% успішності.
У підсумку
Re = 2´30 + 40 = 100% успішності = 40 балів (екзаменаційної складової).
7. Сума стартових балів та балів за екзаменаційну контрольну роботу переводиться до екзаменаційної оцінки згідно з таблицею:
Таблиця відповідності рейтингових балів оцінкам за університетською шкалою
| Кількість балів | Оцінка |
|---|---|
| 100-95 | Відмінно |
| 94-85 | Дуже добре |
| 84-75 | Добре |
| 74-65 | Задовільно |
| 64-60 | Достатньо |
| Менше 60 | Незадовільно |
| Не виконані умови допуску | Не допущено |
9. Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)
...Опис матеріально-технічного та інформаційного забезпечення дисципліни
Лабораторні заняття з дисципліни «Сигнальні процесори в радіосистемах» проводяться на ПК з використанням пакетів DiFiDes, VisualDSP++, а також пакетів Mathcad та Matlab. Розробка ПЗ виконується спочатку на симуляторі в середовищі VisualDSP++, а потім на відлагоджувальній платі з сигнальним процесором ADSP-2181.
Лабораторні роботи виконуються в комп’ютерному класі 321-17, тестування результатів виконання лабораторних робіт здійснюється в спеціалізованій лабораторії 318-17.
В класі 321-17 організовано 12 робочих місць. Кожне місце облаштоване персональним комп’ютером та Ethernet розеткою та 220 В для підключення додаткового обладнання. Підготовлено 12 двогодинних лабораторних робіт.
В 318-17 лабораторії організовано 6 робочих місць. Кожне місце облаштоване різноманітними генераторами, осцилографом, вольтметрами та відлагоджувальним модулем з сигнальним процесором ADSP-2181.
Основне обладнання:
Проектор EPSON, екран, ноутбук, дошка, крейда, волога ганчірка, WiFi-роутер, Ethernet мережа з виходом в Internet.
Обладнання для лабораторних робіт:
Макети (модулі):
Модуль «ADSP-2181-EZ-KIT-Lite».
Модуль «ADSP-218x-ICE».
Модуль «TMS-320C26».
Вимірювальні прилади:
Генератор сигналів (типу SIGLENT SDG6022X, Pulse/Arbitrary Waveform Generator, 200 MHz, 2.4 GSa/s, або з кращими характеристиками).
Осцилограф (типу SIGLENT SDS 1104X-E, 100 MHz, Dual 1GSa/s, Quad 500 MSa/s, або з кращими характеристиками).
Спектральний аналізатор (типу SIGLENT SSA 3021X, Spectrum Analyzer 9kHz-2.1GHz, або з кращими характеристиками).
Програмне забезпечення:
VisualDSP++ (безкоштовне ПЗ – 90-денна та 30-денна Demo-версії).
Mathcad (ліцензійне).
Matlab (ліцензійне) або Matlab On-Line (безкоштовне), вбо GNU Octave (безкоштовне).
Python (безкоштовне).
Jupyter Notebook (безкоштовний Web-застосунок для обчислення Python-коду з LaTex-вставками).
Google Colaboratory (безкоштовний хмарний сервіс Notebook+Python від Google).
Wolfram Alpha (безкоштовний хмарний сервіс у вигляді бази знань та набору обчислювальних алгоритмів).
Wolfram Cloud (безкоштовний хмарний сервіс Notebook + world's programming language).
Matrixcalc (безкоштовний хмарний сервіс - Матричний калькулятор).
Desmos (безкоштовний хмарний сервіс – Графічний калькулятор).
Zoom (безкоштовне середовище для організації відео конференцій та дистанційного навчання).
Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):
Складено
Павлов О. І.; Гусєва О. В.;
Ухвалено кафедрою РІ (протокол № 06/2025 від 17.06.2025 )
Погоджено методичною комісією факультету/ННІ (протокол № 06/2025 від 26.06.2025 )