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Procesamiento Digital de señales (Powerpoint)




Enviado por Pablo Turmero



Partes: 1, 2, 3


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    Contenido de la presentación
    Introducción al procesamiento digital de señales.
    Convolución y correlación.
    Ecuaciones en diferencias y transformada Z.
    Transformada discreta de Fourier.
    Osciladores digitales.
    Introducción a filtros digitales.
    Diseño e implementación de filtros digitales.

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    Aplicaciones de DSP
    (1960-1970s) DSP limitado a: radar y sonar, medicina y exploración del espacio. 
    (1980-1990s) La revolución de la microelectrónica causó un gran crecimiento en las aplicaciones de los DSPs.

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    Aplicaciones de DSP
    (2000s-actualidad) La tendencia actual de esta tecnología es hacia aplicaciones de comunicaciones inalámbricas, así como para multimedia. La producción a gran escala de chips tiende a una reducción de costos. Además de los nuevos dispositivos cuánticos.

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    Aplicaciones de DSP
    Procesamiento de Imágenes
    Reconocimiento de Patrones
    Visión Robótica http://cavr.korea.ac.kr/
    Aplicaciones Militares
    Comunicaciones seguras
    Procesamiento de radar
    Guía de misiles
    Instrumentación y control
    Reducción de ruido
    Análisis espectral
    Procesamiento de Audio
    Reconocimiento de voz
    Síntesis de voz
    Medicina
    Monitoreo de pacientes
    Procesamiento de señales ECG, EEG, imágenes

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    Procesamiento digital de señales
    Diagrama de bloques de un Sistema de Procesamiento digital de señales:
    (Gp:) Acondicionamiento de señal
    (Gp:) A/D
    (Gp:) Procesamiento Digital
    (Gp:) D/A
    (Gp:) Adecuación

    Procesamiento: convolución, correlación, DFT
    Dispositivos para el procesamiento digital: PC, microprocesadores, microcontroladores, DSPs (Digital Signal Processors), ASICs (Application Specific Integrated Circuit)

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    Dispositivos Procesamiento – Generalidades
    GPP, General Purpose Processor
    DSP, Digital Signal Processor
    FPGA, Field Programmable Gate Array
    ASIC, Application Specific Integrated Circuit
    Cada uno con unas características propias para determinadas aplicaciones.

    El mejor dispositivo depende de la aplicación.

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    Dispositivos Programables – GPP
    Características principales
    Flexibilidad
    Tecnología conocida
    Gran desempeño en aplicaciones de control de flujo
    Desarrollo
    Extensiones para manejo vectorial
    Capacidades de procesamiento digital de señales
    Tecnología superescalares: varias instrucciones por ciclo de reloj.

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    Dispositivos Programables – DSP
    Evolución
    En 1982 TI introduce el primer DSP comercial (TMS32010) para aplicaciones en Telecomunicaciones

    En 1996 TI introduce el primer DSP con tecnología VLIW (Very Large Instruction Word), Familia TMS320C62XX, con 8 unidades de ejecución independientes.
    y[n] = x[n]a0 + x[n-1]a1 + x[n-2]a3

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    Dispositivos Programables – GPP Vs VLIW
    GPP
    VLIW

    (Gp:) Memoria
    Progama + Datos
    (Gp:) ALU, Registros

    (Gp:) Memoria Programa
    (Gp:) L1
    (Gp:) S1
    (Gp:) M1
    (Gp:) A1
    (Gp:) L2
    (Gp:) S2
    (Gp:) M2
    (Gp:) A2
    (Gp:) Registros
    (Gp:) Registros
    (Gp:) Memoria Datos
    (Gp:) L:ALU S:Shift M:Multiply A:Address

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    Dispositivos Programables – FPGAs
    Características principales
    Flexibilidad
    Bajo tiempo de desarrollo de aplicaciones
    Bajos volúmenes
    Aplicaciones de alto nivel de paralelismo
    Características DSP
    Herramientas para el diseño de sistemas DSP (Altera: DSP Builder, Xilinx: System Generator).
    Memoria Embebida
    Multiplicadores embebidos 18×18 (Altera: hasta 150 a 250MHz, Xilinx: hasta 512 a 500 MHz).

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    Dispositivos Programables – ASICs
    Características
    Alto desempeño
    Bajo consumo de potencia
    Alta velocidad de procesamiento
    Alto tiempo de desarrollo de aplicaciones
    Altos volúmenes
    No son flexibles
    Desarrollo
    HardCopy de Altera: desarrollo del diseño y depuramiento empleando herramientas de FPGAs, emplea el mismo proceso de fabricación de FPGAs.

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    Dispositivos Programables – Comparación

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    Convolución discreta
    La convolución discreta se aplica a secuencias causales LTI.
    (Gp:) x(n) h(n) y(n)

    x(n): secuencia de entrada
    h(n): respuesta del sistema al impulso
    y(n): secuencia de salida

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    Convolución discreta – Sistemas LTI
    h(n) = {0, 1, 1, 0}
    0 1 2 3
    n
    T
    x(0) = 1
    0 1 2 3 4
    x(1) = 2
    n
    0 1 2 3 4
    n
    0 1 2 3 4
    y(n) = {0, 1,3, 2, 0}
    n
    Suma 0 1 3 2 0
    Para: x(n) = {1, 2}
    Matlab conv()

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    Correlación cruzada
    Para dos secuencias x1(n), x2(n):
    Dependiente del número de datos y del desfase
    Dependiente del desfase
    Normalizada
    Matlab xcorr()

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    Autocorrelación
    Es cuando x1[n] = x2[n]

    Cuando j=0

    r11(0) es la energía normalizada

    Partes: 1, 2, 3

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