Materiały dydaktyczne dla przedmiotu „Systemy Mikroprocesorowe

!"$&
''(
!"#$
%&$'(*+
&
*#,
#
%
Laboratorium przedmiotu Systemy Mikroprocesorowe
ćw. 4: Układy przetworników A/C, C/A.
Opis ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z różnymi sposobami generacji
zadanych przebiegów ciągłych z wykorzystaniem najpopularniejszych przetworników
C/A - typu sigma-delta. Rodzaje przetworników oraz zasady ich działania zostaną
przybliżone na wykładzie i znajomość ich nie jest wymagana podczas ćwiczenia.
Podczas ćwiczenia studenci piszą proste programy w języku C na płytę
DSK320C6713 z procesorem TMS320C6713 firmy Texas Instruments oraz z
przetwornikiem C/A typu sigma-delta: TLV320AIC23 Stereo Audio Codec (kodek) firmy
Texas Instruments. Wyniki działania programu obserwować będzie można za pomocą
oscyloskopu,, oraz na 2 dodatkowe sposoby:
- w programie Cool Edit 2000 – jako wynik rejestracji sygnału z wejścia
mikrofonowego,
- oraz w przypadku sygnału sinusoidalnego – za pomocą głośników komputerowych.
Sprzęt
- karty DSK320C6713 z procesorem TMS320C6713 firmy Texas Instruments (7
sztuk)
- oscyloskopy Tektronix
- głośniki i mikrofony komputerowe
- kable do połączenia wyjścia karty DSK z wejściem line in karty muzycznej w PC,
- kable do połączenia wyjścia line out z oscyloskopem
Przygotowanie do ćwiczenia
Przed przystąpieniem do ćwiczenia studenci powinni umieć programować w
języku C i umieć wykonywać operacje w systemach binarnym i heksadecymalnym.
Warto zwrócić uwagę na fakt, że w większości zadań przetwornik C/A traktowany
jest jak dowolne urządzenie wyjścia. W celu przećwiczenia zadań przed przystąpieniem
do ćwiczenia można je zaprogramować na komputerze PC zastępując przetwornik C/A
plikiem dyskowym. Można również wykorzystać kartę dźwiękową komputera PC.
Sygnały
Częstotliwość pracy przetworników ustawiona jest jako fp = 96 kHz.
1,5
1
0,5
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
-0,5
-1
przebieg trójkątny
przebieg prostokątny
-1,5
czas dyskretny i
a). prostokątny: sygnał przyjmuje wartości –Umax lub Umax,
b). trójkątny: sygnał maleje od wartości Umax do wartości -Umax, a następnie rośnie do
wartości Umax,
c). sinusoidalny: generowany za pomocą funkcji w C
u(i) = sin(ω sΤ p i ),
gdzie:
ωs - to częstotliwość sinusa (należy wyliczyć dla podanej fs[Hz]),
Tp - to okres próbkowania (należy wyliczyć z podanej częstotliwości próbkowania
fp[Hz]),
i - to dyskretne chwile czasu, i = 0, 1, 2...
d). sinusoidalny, generowany za pomocą funkcji generującej
u (i ) = 2cu (i − 1) - u (i − 2)
gdzie
c = cos(ωsΤ p )
oraz warunki początkowe: u (0 ) = 0 , u (1) = sin(ωsΤ p ).
Przykład wygenerowanego przebiegu
Uwaga! Zastosowany na karcie DSK Stereo Audio CODEC TLV320AIC23 (czyli układ
elektroniczny zawierający zarówno przetworniki A/C jak i C/A) zniekształca przebieg
sygnału prostokątnego:
1) filtr górno-przepustowy na wyjściu separuje składowa stałą co prowadzi do tego,
że wygenerowany sygnał nie ma stałych poziomów,
2) przetwornik wyznacza dodatkowe próbki (interpoluje) sygnał i ze względu na
niedoskonałości algorytmu interpolującego w wygenerowanym sygnale występują
przeregulowania przy szybkich zmianach wartości sygnału.
przebieg sygnału prostokątnego o częstotliwości 1kHz,
obserwowany na ekranie oscyloskopu
Przygotowanie do ćwiczenia
Obowiązuje znajomość niniejszej instrukcji, podstaw języka C, operatorów języka C oraz
operacji na liczbach w systemie binarnym i heksadecymalnym
Przebieg ćwiczenia
Zadania do wykonania
Zadania należy wykonać w podanej niżej kolejności.
1. Generacja sygnału prostokątnego o zadanej częstotliwości,
2. Generacja sygnału trójkątnego o zadanym okresie lub nachyleniu,
3. Generacja sygnału sinusoidalnego o zadanej częstotliwości - wykorzystanie funkcji sin(),
4. Generacja sygnału sinusoidalnego o zadanej częstotliwości - wykorzystanie funkcji
generującej,
5. Wykorzystanie przetworników A/C i C/A – dodanie echa do sygnału rejestrowanego przez
mikrofon.
Program powstaje poprzez modyfikację projektu generator, udostępnionego w materiałach
na stronie KSS.
Raport
Napisane programy i wykonany podczas zajęć protokół, oceniane będą na zajęciach
Ocena
Maksymalnie z ćwiczenia można uzyskać 5 punktów, wg rozdziału:
zadanie 1 ............. 1,0
zadanie 2 ..............1,0
zadanie 3 ..............1,0
zadanie 4 ..............1,0
zadanie 5 ..............1,0
Projekt generator – w materiałach na stronie przedmiotu na zpss.aei.polsl.pl
http://zpss.aei.polsl.pl/index.php?va=viewpage&vaid=118&vaid_top=71&va_dtyp=air&idp=69&va_ptyp=materialy
Literatura dodatkowa:
1. Materiały nt. karty oraz procesora:
o http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/tmdsdsk6713.html
o http://focus.ti.com/lit/ug/spru197d/spru197d.pdf
Opracowanie: dr inż. Małgorzata Michalczyk, ostatnia aktualizacja 2010-01-20