![](/user_photo/92216_Gbojo.jpg)
MPT_Laboratornaya_rabota_1
.docxМИНИСТЕРСТВО 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
Изучение архитектуры и системы команд сигнального процессора
Программа удвоения с помощью АЛУ
Для реализации этой программы нужно присвоить значение операнда ax0 операнду ay0 и сложить их, записав результат в регистр ar.
Программа с ограничением результата при переполнении
Ограничение результата реализуется включением режима ограничения при переполнении разрядной сетки в знаковом формате посредством команды ena ar_sat.
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.
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).
Программа удвоения с помощью умножителя в целочисленном формате
Для того, чтобы использовать умножитель в целочисленном формате нужно использовать команду ena m_mode.
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 |
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:
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:
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.