MPT_Laboratornaya_rabota_1

МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московский технический университет связи и информатики

Кафедра Многоканальных Телекоммуникационных Систем

Лабораторная работа № 1

По дисциплине «Микропроцессорная техника в инфокоммуникациях»

Тема: «ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТОВ ОГРАНИЧЕНИЯ РАЗРЯДНОЙ СЕТКИ ПРИ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКЕ СИГНАЛОВ»

Выполнил: ст. гр. БЗС2002

Ломакин А. А.

Проверил: профессор

Шаврин С. С.

Москва 2023

1. Изучение архитектуры и системы команд сигнального процессора

1. Программа удвоения с помощью АЛУ

Для реализации этой программы нужно присвоить значение операнда ax0 операнду ay0 и сложить их, записав результат в регистр ar.

2. Программа с ограничением результата при переполнении

Ограничение результата реализуется включением режима ограничения при переполнении разрядной сетки в знаковом формате посредством команды ena ar_sat.

3. Программа удвоения с помощью умножителя в дробном формате

Так как умножитель работает в дробном режиме по умолчанию, команду переключения режима работы умножителя можно не использовать. В дробном формате в умножителе нет числа 2, есть ближайшее к нему число 2 – 2^-15, поэтому мы записываем это число в my0. Также это число возможно использовать только в беззнаковом формате, поэтому мы используем операцию умножения SU.

4. Программа с функцией округления и ограничения результата

Функция ограничения результата при переполнении знаковой разрядной сетки осуществляется с помощью команды IF MV SAT MR. Функция округления осуществляется с помощью MR = MR (RND).

5. Программа удвоения с помощью умножителя в целочисленном формате

Для того, чтобы использовать умножитель в целочисленном формате нужно использовать команду ena m_mode.

2. Отладка написанных программ

Таблица 1 – Результаты работы первых двух программ

Результат	Операнд X	-0.4	0.7	16500	-8000
Программа 1
Hexadecimal		999A	B332	80E8	C180
Signed Integer		-26214	-19662	-32536	-16000
Unsigned Integer		39322	45874	33000	49536
Fractional		-0.799988	-0.600037	-0.992920	-0.488281
AZ		0	0	0	0
AN		1	1	1	1
AV		0	1	1	0
AC		1	0	0	1
AS		0	0	0	0
AQ		0	0	0	0
Программа 2		999A	7FFF	7FFF	C180
Hexadecimal
Signed Integer		-26214	32767	32767	-16000
Unsigned Integer		39332	32767	32767	49536
Fractional		-0.799988	0.999969	0.999969	-0.488281
AZ		0	0	0	0
AN		1	0	0	1
AV		0	1	1	0
AC		1	0	0	1
AS		0	0	0	0
AQ		0	0	0	0

Таблица 2 – Результаты работы программ 3,4,5

Результат	Операнд X	-0.4	0.7	16500	-8000
Программа 3
Hexadecimal		999F FFFA	B327 8012	80E0 7268	C183 A980
Unsigned Integer		39327 65530	45863 32786	32992 29288	49539 43392
Signed Integer		-26209 -6	-19673 -32750	-32544 29288	-15997 -22144
Fractional		-0.7998 -0.000183	-0.600372 -0.999451	-0.993164 0.893799	-0.48819 -0.675781
MV		0	1	1	0
Программа 4
Hexadecimal		99A0 7FFA	8000 7FFF	80E0 F268	C184 2980
Unsigned Integer		39328 32762	32768 32767	32992 62056	49540 10624
Signed Integer		-26208 32762	-32768 32767	-32544 -3480	-15996 10624
Fractional		-0.799805 0.999817	0.999969 -0.000031	-0.993164 -0.106201	-0.488159 0.324219
MV		0	1	1	0
Программа 5
Hexadecimal		FFFF 999A	0000 B332	0000 80E8	FFFF C180
Unsigned Integer		65535 39322	0 45874	0 33000	65535 49536
Signed Integer		-1 -26214	0 -19662	0 -32536	-1 -16000
Fractional		-0.000031 -0.79998	0 -0.600037	0 -0.99292	-0.000031 -0.488281
MV		0	0	0	0

3. Исследование эффектов ограничения разрядной сетки со стороны старших разрядов

Рисунок 1. Форма сигнала при отключенном режиме ограничения при переполнении

Рисунок 2. Форма сигнала при включенном режиме ограничения при переполнении

Рисунок 3. Форма разностного сигнала при отключенном ограничении при переполнении

Рисунок 4. Форма разностного сигнала при включенном ограничении при переполнении

Рисунок 5. Спектр разностного сигнала при отключенном ограничении при переполнении

Рисунок 6. Спектр разностного сигнала при включенном ограничении при переполнении

Статистические характеристики:

1. Разностный сигнал при отключенном ограничении при переполнении:

- средняя мощность: -3,31 дБ;

- пиковая мощность: -0,28 дБ.

2. Разностный сигнал при включенном ограничении при переполнении:

- средняя мощность: -9,81 дБ;

- пиковая мощность: -8,81 дБ.

Выводы: при переполнении разрядной сетки наблюдаются заметные искажения сигнала из-за переноса бита в знаковый разряд, из-за чего происходит резкий скачок значения сигнала на противоположное по знаку значение амплитуды. Избежать этого искажения поможет ограничение разрядной сетки при переполнении. При этом возникает нелинейное искажение другого рода, но на порядок меньшее по мощности.

4. Исследование эффектов ограничения разрядной сетки со стороны младших разрядов

Код написанных программ:

С округлением: Без округления:

Рисунок 7. Форма входного сигнала

Рисунок 8. Форма выходного сигнала без округления

Рисунок 9. Форма выходного сигнала с округлением

Рисунок 10. Разностный сигнал без округления

Рисунок 11. Разностный сигнал с округлением

Рисунок 12. Спектр разностного сигнала без округления

Рисунок 13. Спектр разностного сигнала с округлением

Статистические характеристики:

1. Разностный сигнал без округления: средняя мощность: -61,43 дБ; пиковая мощность: -60,65 дБ.

2. Разностный сигнал с округлением: средняя мощность: -62,13 дБ; пиковая мощность: -61,7 дБ.

Выводы: После ослабления амплитуды сигнала его восстановление приводит к потере младших битов отсчетов, что влияет на точность результата. Амплитуда сигнала становится случайной в некотором диапазоне значений. При округлении значений отсчетов точность результата повышается, т.к. мощность шума при округлении меньше, чем без округления.