${message}

Цифровая обработка сигналов на ПЛИС

Цель курса

Данный трёхдневный курс рассматривает основы цифровой обработки сигналов (ЦОС) с позиции реализации алгоритмов ЦОС на ПЛИС. Особое внимание уделяется «стоимости» реализации (по отношению как к используемым ресурсам, так и к производительности) разнообразных алгоритмов и техник ЦОС.


Рассматриваемые темы:

  • Основы архитектуры и применения ПЛИС для цифровой обработки сигналов
  • Вычисления в арифметике с фиксированной точкой
  • Техники ориентированных графов
  • Генерация HDL-кода для ПЛИС
  • Реализация алгоритма Быстрого Преобразования Фурье (БПФ)
  • Разработка и реализация КИХ, БИХ и CIC-фильтров
  • Алгоритм CORDIC
  • Разработка и реализация адаптивных алгоритмов, таких как LMS и QR
  • Техники синхронизации и тактового восстановления в цифровой связи


Предварительная подготовка

Курсы MATLAB для профессионалов и Simulink для моделирования систем и алгоритмов.


Продолжительность курса – 3 дня. 


Код тренинга

SLDF

Программа курса


День 1 из 3

Введение в ЦОС на аппаратных платформах (1.0 ч.)
Цель: получить вводную информацию по ЦОС и ПЛИС. Понять основы архитектуры ПЛИС и почему ПЛИС активно применяются для реализации алгоритмов ЦОС.
  • От дискретной логики до ПЛИС – немного истории!
  • Типичная система ЦОС
  • Обзор ядер и процессоров ЦОС
  • Интегральные схемы специального назначения (ASIC)
  • Системы-на-кристалле (SOC)
  • Гибкость и функциональность ПЛИС
  • ПЛИС и программируемые сигнальные процессоры

Обзор алгоритмов ЦОС для линейных систем (0.5 ч.)
Цель
: Понять базовые принципы теории дискретизации, квантования, спектрального анализа и создания цифровых фильтров.
  • Алиасинг и восстанавливающие фильтры
  • Частота дискретизации и длина слова
  • Z-преобразование и фундаментальный анализ
  • КИХ и БИХ фильтры
  • Цифровые фильтры: спецификация и проектирование
  • Техники передискретизации (сигма-дельта)

Технология ПЛИС (1.0 ч.)
Цель: ознакомиться с различными семействами и архитектурами ПЛИС от Xilinx. Подробно рассмотреть ПЛИС Spartan 3 и Virtex-5.
  • Путь развития технологии ПЛИС
  • Тактовая частота, частота данных и частота дискретизации
  • Память и регистры ПЛИС
  • Блоки ввода/вывода и требования
  • Биты, секции (slice) и конфигурируемые логические блоки (Configurable Logic Blocks)
  • Рейтинги производительности в MIPs
  • Семейства и источники ПЛИС

Элементы ПЛИС для алгоритмов ЦОС (1.5 ч.)
Цель: познакомиться с секциями для ЦОС (DSP slice), частотой алгоритма и потребляемой мощностью.
  • Построение линий задержки и сдвиговых регистров
  • Использование RAM (памяти) на ПЛИС
  • Сериализаторы и десериализаторы
  • Мультиплексоры для выбора канала
  • Полные сумматоры, логика переноса, дерево сумматоров
  • Умножители: сдвиг и суммирование; на основе ROM
  • Эффективные реализации умножителей

Основы арифметики ЦОС (1.0 ч.)
Цель
: понять бинарную арифметику с фиксированной точкой. Реализовать арифметические операции на ПЛИС Xilinx.
  • Арифметика с фиксированной точкой в дополнительном коде
  • Базовые массивы сумматоров и умножителей
  • Массивы делителей и операций квадратного корня… уже не так просто!
  • Проблемы длины слова в арифметике с фиксированной точкой
  • Насыщение и целочисленное переполнение

Техники ориентированных графов (2.0 ч.)
Цель:
познакомиться с представлением алгоритмов ЦОС в форме направленных графов. Использовать метод Cut Set для лучшей производительности по частоте. Реализовать параллельные и последовательные КИХ-фильтры.
  • Направленные графы для ЦОС и цифровых фильтров
  • Задержка, элементы задержки и "анти-задержки"!
  • Ре-тайминг: Cut-set и нормирование задержки
  • Транспонированная КИХ
  • Конвейеризация и мультиканальные архитектуры
  • Топологии графов для ПЛИС

День 2 из 3

Обработка в частотной области (1.0 ч.)
Цель
: обсудить теорию и реализацию на ПЛИС Быстрого Преобразования Фурье (БПФ).
  • ДПФ, БПФ и ОБПФ
  • Архитектуры ПЛИС для БПФ
  • Увеличение размера слова, точность при реализации алгоритма БПФ

Многоскоростная обработка сигналов на ПЛИС (4.0 ч.)
Цель
: разработать полифазную структуру для эффективной реализации многоскоростных фильтров. Использовать CIC-фильтр для интерполяции и децимации.
  • Увеличение частоты дискретизации и интерполирующие фильтры
  • Снижение частоты дискретизации и децимирующие фильтры
  • Эффективная арифметика для КИХ-реализации
  • Интеграторы и дифференциаторы
  • Полуполосные фильтры, гребенчатые фильтры и фильтры движущегося среднего
  • CIC-фильтры (Cascade Integrator Comb, фильтры Хогенауэра)
  • Эффективная арифметика для БИХ-фильтрации

Техники CORDIC (2.0 ч.)
Цель
: получить представление о применении алгоритма CORDIC для расчёта различных тригонометрических функций.
  • CORDIC: режим поворота и режим вектора
  • Вычисление косинуса и синуса
  • Вычисление модуля и угла вектора
  • Архитектура для реализации на ПЛИС

День 3 из 3

Адаптивные алгоритмы ЦОС и их применение (2.0 ч.)
Цель
: познакомится с LMS-алгоритмом в адаптивной обработке сигналов. Изучить QR-алгоритм на основе RLS-техники (Recursive Least Squares), и узнать, почему он так подходит для реализации на ПЛИС.
  • Применение адаптивных алгоритмов (выравнивание, формирование луча)
  • LMS-алгоритм и параллельная реализация
  • Неканонические LMS-алгоритмы
  • Линейная алгебра; решение системы линейных уравнений
  • QR-алгоритм для адаптивной обработки сигналов
  • Требования к QR-обработке и численные проблемы

ЦОС в системах связи на ПЛИС (3.0 ч.)
Цель
: познакомиться с квадратурной модуляцией и формированием импульсов. Обсудить реализацию генераторов с цифровым управлением (NCO).
  • Квадратурная фазовая манипуляция (QPSK)
  • Передающий/Приёмный фильтры – фильтр приподнятого косинуса (RRC)
  • Субдискретизация и цифровое понижающее преобразование (DDC)
  • Прямое цифровое повышающее преобразование (DUC)
  • Стадии промежуточной частоты (и системы fs/4)
  • Генераторы с цифровым управлением (NCO)
  • Деление проекта на ПЛИС

Проблемы тайминга и синхронизации (2.0 ч.)
Цель
: познакомиться с символьным восстановлением, фазовым восстановлением несущей, частотным восстановлением несущей и кадровой синхронизацией.
  • Восстановление несущей, возведение в квадрат и петли Костаса, PLL
  • Вращение фазы; преобразования частоты дискретизации
  • Символьное восстановление, early/late gate detection
  • Синхронизация в системах подстройки по задержке (DLL)

Поделиться
*
Настоящим в соответствии с Федеральным законом № 152-ФЗ «О персональных данных» от 27.07.2006, отправляя данную форму, вы подтверждаете свое согласие на обработку персональных данных . Мы, ООО ЦИТМ "Экспонента" и аффилированные к нему лица, гарантируем конфиденциальность получаемой нами информации. Обработка персональных данных осуществляется в целях эффективного исполнения заказов, договоров и пр. в соответствии с «Политикой конфиденциальности персональных данных». * - обязательные поля