čeština

6

Absolvent především získá:
* Přehled o technických prostředcích pro realizaci číslicových systémů,
* přehled o jednotlivých generacích signálových procesorů a jejich vlastnostech,
* zkušenosti s úpravou číslicových algoritmů pro aritmetiku v pevné řádové čárce,
* zkušenosti s tvorbou softwarového vybavení pro mikrokontroléry v jazyce C,
* praktické zkušenosti s implementací metod číslicového zpracování signálů v reálném čase.
Tyto zkušenosti může absolvent uplatnit především:
* Při optimalizaci algoritmů číslicového zpracování signálů,
* jako vývojář mikroprocesorových zařízení,
* jako vývojář telekomunikačních zařízení.

Jsou požadovány základní znalosti z oblasti číslicového zpracování signálů (vzorkování, reprezentace signálů s diskrétním časem, popis systémů s diskrétním časem, apod.) a mikroprocesorové techniky (principy mikroprocesorů, registry, typy pamětí, zpracování programu, základy tvorby softwarového vybavení v asembleru a jazyce C, apod.). Vhodnými kurzy, ve kterých lze uvedené znalosti získat, jsou povinné a volitelné kurzy oboru Teleinformatika nebo jejich obdoby:
* Počítače a programování (KPC2),
* Analýza signálů a soustav (KASS),
* Digitální obvody a mikroprocesory (KDOM).

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.
Tutoriály mají charakter výkladu základních principů, metodologie dané disciplíny, problémů a jejich řešení.
Laboratorní cvičení probíhají na vývojových kitech se signálovými procesory a v prostředí Matlab.

Hodnocení se řídí Studijním a zkušebním řádem VUT a Směrnicí děkana FEKT doplňující studijní a zkušební řád VUT.
Řešení domácích úkolů max. 40 bodů
Písmená zkouška max. 60 bodů

1. Technické prostředky pro realizaci číslicových systémů, Von-Neumannova architektura mikrokontrolérů, harvardská architektura signálových procesorů, generace signálových procesorů, rozhraní pro ladění v reálném čase.
2. Tvorba softwarového vybavení, použití jazyka C, průběh překladu, příkazy preprocesoru, vestavěné funkce intrinsic, sestavování programu, jazyk symbolických adres, propojení s jazykem C.
3. Komunikace signálového procesoru s okolím, připojení A/D a D/A převodníků, kruhová vyrovnávací paměť, dvojitá vyrovnávací paměť, obsluha přerušení, řadič programu.
4. Vnější a vnitřní popis číslicových systémů, diferenční rovnice, přenosová funkce, nulové body, póly, graf signálových toků, Masonovo pravidlo, základní vlastnosti číslicových systémů, kmitočtová charakteristika, impulsní charakteristika, stabilita.
5. Aritmetika v pohyblivé řádové čárce, aritmetika v pevné řádové čárce, dynamický rozsah, saturace, kvantovací šum, aritmetická jednotka signálového procesoru, analýza vlivu kvantování na přenosovou funkci a vlastnosti číslicového systému, mezní cykly.
6. Struktury realizace číslicových systémů, kanonické formy realizace, rozdělení číslicových systémů, realizace číslicových systémů s konečnou a nekonečnou impulsní charakteristikou.
7. Hardwarové cykly, adresovací jednotka, adresovací režimy, použití v jazyce a asembleru, využití pro optimalizaci implementace číslicových systémů, sledování výpočetní náročnosti.
8. Metody návrhu číslicových filtrů s konečnou impulsní charakteristikou: metoda váhové posloupnosti, metoda vzorkování kmitočtové charakteristiky, metoda rovnoměrně zvlněných aproximací, Remezův algoritmus.
9. Metody návrhu číslicových filtrů s nekonečnou impulsní charakteristikou: metoda bilineární transformace, metoda impulsní invariance. Rozdělení na sekce 2. řádu.
10. Inverzní filtrace, optimální Wienerova filtrace, Wiener-Hopfova rovnice. Adaptivní filtry, algoritmus LMS, algoritmus RLS, vlastnosti a použití adaptivních filtrů.
11. Systémy se změnou vzorkovacího kmitočtu, podvzorkování a nadvzorkování v poměru celého čísla, převzorkování v poměru racionálně lomeného čísla, polyfázová realizace číslicových filtrů.
12. Banky filtrů, DFT banka filtrů, banka filtrů modulovaná funkcí kosinus, dvoukanálová banka filtrů, podmínky dokonalé rekonstrukce, kvadraturní zrcadlové filtry.
13. Základy nelineárního číslicového zpracování signálů, filtry založené na třídění, homomorfní filtrace, kepstrální analýza.

Prohloubit základní znalosti z oblasti číslicového zpracování signálů získané v předchozích předmětech. Seznámit s principy implementace číslicových systémů v technických prostředcích (v signálových procesorech i v procesorech pro všeobecné použití). Seznámit s tvorbou softwarového vybavení pro signálové procesory v jazyce symbolických adres a jazyce C. Seznámit s rozdíly a problémy implementace metod číslicového zpracování signálů v pohyblivé a v pevné řádové čárce.

Tutoriály jsou nepovinné.
Počítačová cvičení jsou povinná.
Odevzdání samostatných úloh je povinné.

VÍCH,R., SMÉKAL,Z.: Digital Filters (Číslicové filtry). Academia, Praha 2000. ISBN 80-200-0761-X (In Czech) (CS)
PROAKIS, J. G.;MANOLAKIS, D. G.:Digital Signal Processing. Prentice Hall: New Jersey, 1996. 3 edition. 966 p. ISBN 0-13-373762-4 (EN)

26 hod., povinná

1. Struktury implementace číslicových filtrů.
2. Metody návrhu číslicových filtrů.