تصميم 16 طلبًا لمرشح تمرير الترددات المنخفضة الرقمي FIR للطور الخطي بناءً على FPGA باستخدام طريقة وظيفة النافذة
طريقة تصميم مرشح FIR للطور الخطي بطريقة وظيفة النافذة
استجابة التردد H (EJ) لأي مرشح رقمي كل توسعها في سلسلة فورييه:
معامل فورييه h (n) هو في الواقع الاستجابة النبضية للمرشح الرقمي. تتمثل إحدى الطرق الممكنة للحصول على مرشح رقمي للاستجابة النبضية المحدودة في اعتراض سلسلة المعادلة اللانهائية (1) في سلسلة محدودة لتقريبها ، وتجعل ظاهرة جيبس المعروفة طريقة الاعتراض المباشر غير مرضية.
تستخدم طريقة وظيفة النافذة التسلسل الموزون المحدود w (n) يسمى وظيفة النافذة لتعديل معامل فورييه للصيغة الرسمية (2) للحصول على تسلسل الاستجابة النبضي المحدد المطلوب HD (n) ، أي:
W (n) هو تسلسل طول محدود. عندما ن > n-1 و N هنا ، نأخذ مرشح التمرير المنخفض فقط عندما تكون الاستجابة النبضية متماثلة ، أي H (n) = H (n-1-n) (n = 0 ، 1 ، 2 ، ... ، ن -1) كمثال. وظيفة استجابة التردد H (EJ) لمرشح الترددات المنخفضة كما هو موضح في المعادلة (4).
من بينها ، هل التردد طبيعي لتردد أخذ العينات ، C هو تردد القطع الطبيعي.
يتم الحصول على الاستجابة النبضية H (n) المقابلة للمعادلة (4) باستخدام صيغة تحويل فورييه العكسية ، كما هو موضح في المعادلة (5).
يتم تحديد نافذة هانينغ كوظيفة النافذة ، وتظهر الوظيفة في المعادلة (6).
2 تصميم دائرة الأجهزة للمرشح الرقمي ذي التمرير المنخفض من الدرجة السادسة عشر FIR
يأخذ ما يلي مرشح التمرير المنخفض من الدرجة السادسة عشر FIR كمثال لتوضيح طريقة التصميم وعملية دائرة الأجهزة.
2.1 فهرس التصميم واستخراج المعلمة
2.1.1 مؤشر التصميم
قطع التردد: 37.5 كيلو هرتز
النوع: تمرير منخفض عرض بيانات الإدخال: 8 بت
الترتيب: 16 طلب عرض بيانات الإخراج: 16 بت
2.1.2 استخراج المعلمة
تُستخدم وظيفة استجابة التردد ووظيفة نافذة هانينج لمرشح الترددات المنخفضة المقدمة أعلاه للتصميم. فيما يلي المعلمات المميزة المحسوبة لمرشح التمرير المنخفض الرقمي FIR للمرحلة الخطية السادسة عشرة الذي يفي بمؤشر التصميم:
2.2 وحدة تصميم الدوائر
تنقسم دائرة التصفية الرقمية ذات التمرير المنخفض FIR إلى توسعة بتات البيانات ، والمحول التسلسلي المتوازي ، وبنك سجل التحول ، ووحدة الإضافة المسبقة ، ووحدة المعالجة الوسيطة ، ووحدة المعالجة اللاحقة ، ووحدة التحكم. يظهر مخطط كتلة التكوين الخاص به في الشكل 1.
2.2.1 تمديد بت البيانات
مدخل مرشح FIR الرقمي المصمم هنا بعرض 8 بت. من أجل منع التدفق الزائد وضمان التشغيل العادي للدائرة ، تم اعتماد طريقة توسيع بت الرمز. بعد توسيع بت الرمز ، يبلغ إجمالي عرض بيانات الإدخال 9 بتات.
2.2.2 محول متوازي / تسلسلي
يتكون المحول المتوازي / التسلسلي من 9 محددات 2 من 1 و 9 d flip flops. هيكلها بسيط جدا. لن يتم وصف هيكل دائرتها هنا. عملية التشغيل الخاصة به هي: يقوم المحول المتوازي / التسلسلي بجمع بيانات عينة من 8 بتات بشكل دوري بمعدل أخذ العينات ويخرج تدفق بيانات 1 بت إلى سجل التحول في المرحلة اللاحقة.
2.2.3 التحول تسجيل مجموعة
تكمل مجموعة التسجيل بشكل أساسي وظيفة التحول.
2.2.4 وحدة إضافة أمامية
تتمثل الوظيفة الرئيسية لوحدة التمهيد في إضافة خرج دفق البيانات التسلسلي 1 بت مسبقًا بواسطة سجل الإزاحة. وهو يتألف من جامع تسلسلي 1 بت. تتميز رقائق سلسلة XC4000 بالخاصيتين التاليتين:
(1) الوحدة الأساسية الداخلية CLB (وحدة منطقية قابلة للتكوين) وهي تشتمل على ثلاثة مولدات وظيفية مميزة بـ F و G و h على التوالي. يمكن لكل من مولدي وظائف المستوى الأول F و G تحقيق أي وظيفة بأربعة مدخلات. في الوقت نفسه ، يمكن أيضًا دمجها مع مولد الوظيفة H لتوليد أي وظيفة مع 5 مداخل. بالإضافة إلى ذلك ، تتميز CLB أيضًا بميزة أن تأخير الاتصال الداخلي لـ CLB أقل من تأخير الاتصال الخارجي.
(2) توفر سلسلة XC4000 منطق CArray لتسريع قناة الحمل للوحدات الإضافية والعدادات. باستخدام منطق الحمل والعدادات والعدادات السريعة ، تتمتع بسرعة عمل عالية للغاية عند شغل أقل عدد من CLBs. علاوة على ذلك ، يمكن تكوين منطق الحمل بمرونة لتحقيق عدادات وطرح من أي طول.
لذلك ، من جوانب تحسين استخدام الرقاقة ، ومعدل الأسلاك وتقليل تأخير الدائرة ، يجب علينا الاستفادة الكاملة من خصائص رقائق سلسلة XC4000 لعمل تصميم خاص للجامع الكامل 1 بت في الدائرة المناسبة لخصائص FPGA . الدائرة في الشكل 2 هي الدائرة المحسّنة الكاملة المكونة من 1 بت بما في ذلك منطق الحمل السريع المعتمد في هذه الورقة ، حيث يكون fmap هو تعيين الوظائف ، ويمكن تعيين دوائر معينة إلى مولد وظيفة F أو g أو H لـ CLB ؛ CY4 هي وحدة ماكرو منطقية سريعة الحمل.
2.2.5 وحدة معالجة وسيطة
في مرشح FIR الرقمي ، تدرك وحدة المعالجة الوسيطة بشكل أساسي وظائف الضرب والتراكم لبيانات الإخراج التسلسلي 1 بت من وحدة الإضافة المسبقة. هنا ، يتم استخدام الخوارزمية الموزعة على أساس طريقة جدول بحث ROM لتصميم دائرة وحدة المعالجة الوسيطة.
كما ذكرنا سابقًا ، لا تنظر هذه الورقة إلا في الحالة التي تكون فيها الاستجابة النبضية متماثلة ، أي أن معاملات المرشح متناظرة ، لذا يجب أن يكون عدد المعاملات المستقلة مساويًا لترتيب 1/2. بالنسبة لمرشح FIR بالترتيب 16 ، يكون عدد المعاملات المستقلة هو 8. يتم تخزين هذه المعاملات المستقلة الثمانية في جدولين بحث على أساس ذاكرة القراءة فقط وفقًا للتركيبات الموضحة في الجدول 1.
2-2-6 وحدة تجهيز الوظائف
تتمثل الوظيفة الرئيسية لوحدة المعالجة اللاحقة في تقريب البيانات والحصول على البيانات المطلوبة من تدفق البيانات. مطلوب adder 16 بت لإكمال وظيفة التقريب ، وهناك حاجة إلى مشغل D متوازي 16 بت للحصول على البيانات.
2.2.7 وحدة التحكم
تتكون وحدة التحكم بشكل أساسي من عداد و D flip-flop. يشمل سيطرتها على الدائرة بشكل أساسي: إعادة ضبط شاملة قبل أن تبدأ الدائرة في العمل ، وإعداد استعدادات العمل ؛ التحكم في عمل وحدة الإدخال ؛ توفير بعض الإشارات اللازمة للعمل العادي لوحدة المعالجة الوسيطة ؛ وتوفير إشارة تزامن الخرج (outsyn) عند توفير نتيجة الإخراج النهائية.
2.3 مبدأ الدائرة والمحاكاة الوظيفية
تم اعتماد دائرة الأجهزة للمرشح الرقمي ذي التمرير المنخفض من الدرجة السادسة عشر FIR المصمم بواسطة xc4005epc84 من شركة Xilinx ، ويظهر الرسم التخطيطي للدائرة للطبقة العليا في الشكل 3.
الشكل 3 هو مخطط الطبقة العليا لمرشح رقمي FIR. انظر الجدول 2 والجدول 3 لدبابيس الإدخال والإخراج وشغل موارد الأجهزة على التوالي.
للتحقق مما إذا كانت الدائرة المصممة تعمل بشكل مستمر وصحيح ، يتم إدخال بيانات 16 بت (نظام عشري) بشكل مستمر ، وهي 100101102103104105106107 ، - 101 ، - 102 ، - 103 ، - 104 ، - 105 ، - 106 ، - 107. نتائج محاكاة الأجهزة لمرشح FIR الرقمي (أول 16 ناتجًا) كما هو موضح في الجدول 4 ، يتم أيضًا سرد نتائج حساب البرنامج التي تم الحصول عليها بواسطة البرنامج المكتوب وفقًا للأدبيات [4] في الجدول 4.
من البيانات المذكورة أعلاه ، يمكن ملاحظة أنه مقارنة بنتائج محاكاة الأجهزة ، فإن القيمة المطلقة للخطأ هي 1 ، لذلك يمكن اعتبار أن دائرة جهاز المرشح تعمل بشكل صحيح.
بالإضافة إلى ذلك ، من أجل التحقق مما إذا كان المرشح يمكن أن يعمل بشكل صحيح عند إدخال قيمة الحافة ، يتم أيضًا إجراء اختبار قيمة الحافة. عندما تكون بيانات الإدخال 8 بت ، تكون قيمتا الحافة 127 و - 128 على التوالي ، بما يتوافق مع النظام السداسي العشري 7F و 80. باستخدام هاتين المجموعتين من البيانات كمدخلات ، تتم مقارنة الإخراج أيضًا بنتائج البرنامج ، والتي يمكن أن تثبت أن الدائرة يمكنها أيضًا العمل بشكل صحيح في هذا الوقت.
عندما يتم تحقيق مرشح تمرير التردد المنخفض الرقمي للطور الخطي السادس عشر المصمم في هذا الورق بواسطة شريحة xc4005epc84-2 ، يكون تردد ساعة النظام لمعالجة البيانات هو 36 ميجا هرتز ، ومعدل أخذ العينات هو 4 ميجا هرتز ، والحد الأقصى للخطأ بين نتيجة الحساب و نتيجة حساب البرنامج هي 1. في الاستخدام العملي ، يمكن تعديل مرشح FIR بسهولة وفقًا لمتطلبات الدقة المختلفة لتلبية متطلبات الفهرس المختلفة بالإضافة إلى ذلك ، استنادًا إلى مرشح التمرير المنخفض المصمم في هذا الورق ، يمكن الحصول على مرشح التمرير العالي أو مرشح تمرير النطاق ببساطة عن طريق إعادة التنظيم المعلمات المميزة للفلتر. في الوقت نفسه ، يمكن للخصائص القابلة للبرمجة لجهاز FPGA تحسين الدائرة بسهولة وتحسين أداء الدائرة.
لقد ولت الأيام التي كنت مقيدًا بجهاز الكمبيوتر الخاص بك أو وجود شخص آخر يحرك الشرائح نيابة عنك. مقدم العرض اللاسلكي الحديث هو تذكرتك إلى عرض تقديمي جذاب مع حرية التنقل كما تشاء.
اليوم ، يستخدم كل مكتب مئات أنظمة الكمبيوتر لإنجاز العمل. تأتي هذه الأنظمة مع أجهزة إدخال / إخراج متعددة تهدف إلى توفير الراحة والكفاءة للمستخدم.
في
بيئة العمل سريعة الخطى اليوم ، وجود مجموعة لاسلكية مناسبة للمكتب يمكن أن تحدث فرقًا كبيرًا
الفأرة المتواضعة موجودة في كل مكان ، سواء كنت تستخدم جهاز Mac أو كمبيوتر شخصي ، فإن هذا الجهاز الطرفي لا غنى عنه. لكن ليست كل الفئران متساوية ؛ اليوم’المحترف يعرف ذلك.
أصبحت الفئران اللاسلكية أكثر من مجرد راحة على مر السنين. بالنسبة للعديد من المحترفين ، فهي خيار الانتقال عبر الفئران السلكية نظرًا لراحة الاستخدام والموثوقية وسهولة النقل التي توفرها الفئران اللاسلكية الحديثة.
ما هو أكثر الأجهزة الطرفية التي تتفاعل معها على كمبيوتر مكتبك؟ الذي - التي’ق صحيح! لوحة مفاتيح Office هي وسيلتك الأساسية للتفاعل مع جهازك ويمكن أن تزيد من إنتاجيتك أو تكسرها.
تعد لوحات المفاتيح من الأجهزة الطرفية الأساسية للكمبيوتر لضمان تجارب كتابة سلسة وفعالة. تعد لوحة المفاتيح الموثوقة ضرورية سواء كنت طالبًا أو لاعبًا محترفًا
في عالم الصوت الاحترافي ، تلعب بطاقات الصوت الحية دورًا محوريًا في تقديم جودة صوت استثنائية وتعدد استخدامات.
عنوان المصنع: رقم 11، طريق فنغ بينغ
