30. Основные методы обработки аналоговых сигналов цифровыми методами.

В природе почти все сигналы являются аналоговыми. В современной жизни часто приходится переводить аналоговый сигнал в цифровой.

Любой непрерывный (аналоговый) сигнал s(t) может быть подвергнут дискретизации по времени и квантованию по уровню (оцифровке), то есть представлен в цифровой форме.

Если частота дискретизации сигнала Fd не меньше, чем удвоенная наивысшая частота в спектре сигнала Fmax то полученный дискретный сигнал s(k) эквивалентен сигналу s(t) (вспоминаем теорему Котельникова).

При помощи математических алгоритмов s(k) преобразуется в некоторый другой сигнал s1(k), имеющий требуемые свойства.

Процесс преобразования сигналов называется фильтрацией, а устройство, выполняющее фильтрацию называется фильтр.

Поскольку отсчёты сигналов поступают с постоянной скоростью Fd, фильтр должен успевать обрабатывать текущий отсчет до поступления следующего (чаще - до поступления следующих n отсчётов, где n - задержка фильтра), то есть обрабатывать сигнал в реальном времени.

Для обработки сигналов (фильтрации) в реальном времени применяют специальные вычислительные устройства — цифровые сигнальные процессоры.

31. Обработка информации с использованием микропроцессорных и микроконтроллерных устройств. Особенности выбора и применения современных микропроцессоров и микроконтроллеров.

Основное отличие микропроцессора от микроконтроллера состоит в том что контроллер по мимо процессора содержит периферийные устройства, такие как оперативно запоминающее устройство (ОЗУ) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Также может содержать контроллеры USB, Ethernet и других шин. Фактически микроконтроллер представляет собой миниатюрный, однокристальный компьютер. Пример микроконтроллер Atmega.

Большинство современных микроконтроллеров удобны в области обработки сигналов, потому как почти все имеют встроенный многоразрядный АЦП, что позволяет с высокой точностью обрабатывать аналоговые сигналы.

Микроконтроллеры можно глобально поделить на 2 группы:

-построенные на Гарвардской архитектуре;

-построенные по неймановской архитектуре.

Гарвардская архитектура – раздельное хранение кода программы и данных, считается более безопасной, т.к при записи данных в память, они не могут заменить код, исполняемой программы. Из минусов, существует проблемы с изменением программы контроллера.

Неймановская архитектура подразумевает совместное хранение в памяти данных и программ, это менее безопасно т.к данные могут быть ошибочно записаны поверх программы. Из плюсов. Легче изменить программу в памяти контроллера.

Подбирают микропроцессоры и микроконтроллеры соответственно поставленной задаче.

Например при решении задачь автоматизации с длительными переходными процессами не требуется вывокая частота процессора и высокая разрядность ЦАП, это позволяет использовать более р=простые и дешевые микропроцессоры и микроконтроллеры.

В некоторых случаях может потребоваться передавать данные через порт USB лил по сверх скоростной шине, для этих целей выбирается нужный микроконтроллер, содержащий то или иное расширение, способный управлять теми или иными шинами.