2.2 Оформление схемы электрической функциональной
Чертеж схемы электрической функциональной (Э2) рекомендуется выполнять на белой плотной бумаге, допускается ее выполнение на координатной бумаге соответствующего формата согласно требованиям ЕСКД:
ГОСТ 2.743-91 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Элементы цифровой техники;
- ГОСТ 2.708-81 ЕСКД. Правила выполнения электрических схем цифровой вычислительной техники;
- ГОСТ 2.710-81 ЕСКД. Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах
Форматы выбираются согласно ГОСТ 2.301-86 ЕСКД. В правом нижнем углу должен быть типовой штамп, выполненный в форме ГОСТ 2.104-68 ЕСКД «Основные подписи». Перечень элементов может быть помещен в пояснительной записке или на чертежах.
3 Особенности проектирования систем цифровой обработки сигналов
3.1 Анализ системных требований
Проектирование системы ЦОС заключается в разбиении её на отдельные модули, которые могут быть реализованы как в виде аппаратных средств, так и в виде программ.
При анализе технического задания уточняются задачи курсового проектирования, анализируются существующие технические решения, аналогичные проектируемому устройству, формулируются требования к аппаратным и программным модулям системы и определяется последовательность действий, необходимых для выполнения курсовой работы. Основным содержанием данного раздела считается информационный обзор по доступной научно-технической литературе, включающей электронные ресурсы, доступные в сети Интернет.
Особенностью проектирования аппаратных средств является то, что в большинстве случаев состав аппаратуры различных систем ЦОС представлен одинаковыми компонентами: HOST-процессор, периферийные схемы для связи с внешними устройствами, процессор ЦОС, устройства памяти, аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи и т.д.
При разработке и отладке программных средств необходимо использовать специальные инструментальные аппаратно-программные средства. Использование моделирования в процесс проектирования всегда дает выигрыш во времени особенно при отладке взаимодействия программных и аппаратных средств.
3.2 Разработка структурной схемы
Структурная схема - документ, определяющий основные функциональные части изделия, их назначение и взаимосвязи [ГОСТ 2.701-2008]. Целью разработки структурной схемы является выявление основных компонентов системы ЦОС и закономерностей их взаимодействия. Эти закономерности касаются организации связей между процессорами ЦОС и HOST- процессорами, способов подключения модулей памяти, АЦП и ЦАП, особенностей обращения к внешним устройствам. В разделе следует привести несколько, например, три варианта структурных схем проектируемого устройства.
Условно графические обозначения элементов с соединяющие их линии следует располагать на схеме таким образом, чтобы обеспечивать наилучшее представление о структуре системы ЦОС и взаимодействии ее составных частей.
Типовая структурная схема представлена на рисунке 3.1, а альтернативный вариант на рисунке 3.2.
Современная система ЦОС состоит из следующих основных компонентов:
• HOST процессор, как правило, реализованный на универсальном микроконтроллере, например MCS 51, обеспечивающем дружественный интерфейс с пользователями и управление процессорами ЦОС;
• Клавиатура и дисплей используются для управления, настройки и отображения состояния системы;
• Последовательный интерфейс необходим для взаимодействия с удаленными объектами по последовательному каналу связи. Тип интерфейса определен в техническом задании;
• Процессоры ЦОС непосредственно реализуют заданный алгоритм цифровой обработки сигналов;
• Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) и цифроаналоговые преобразователи (ЦАП);
• Внешняя память.
В связи с быстрым развитием технологии смешанной аналогово-цифровой обработки сигналов устройства на базе процессоров ЦОС (например ADSP-21ESP202), имеют помимо ЦОС-ядра интегрированные АЦП и/или ЦАП, что снимает проблему организации интерфейса между отдельными компонентами.
Микросхемы АЦП и ЦАП оснащаются интерфейсами, специально предназначенными для связи с ПЦОС, и тем самым минимизируют или устраняют необходимость внешней поддержки интерфейса или применения интерфейсной
Рисунок 3.1
Рисунок 3.2
логики. Высокопроизводительные АЦП и ЦАП в настоящее время выпускаются в одном корпусе (такое комбинированные решение называется КОДЕК или КОдер/ДЕКодер), например, AD73311 и AD73322.
Вариант проектируемой системы на основе двуядерного процессора ЦОС с функциями микроконтроллера представлен на рисунке 3.3.
Рисунок 3.3 — Структурная схема проектируемой системы
Ввод/вывод и преобразование входных аналоговых и выходных цифровых сигналов осуществляется с помощью 2-х канального кодека. На вход системы поступает аналоговый сигнал, который преобразуется в кодеке в последовательный двоичный код. Этот код через синхронный последовательный порт поступает в процессор ЦОС, в котором обрабатывается, и через синхронный последовательный порт передается обратно в кодек. Микроконтроллер выполняет функции управляющего процессора (HOST-процессора). Связь с внешними устройствами — через последовательный интерфейс I2C.