• SLDF

    Новостная рассылка

    Подпишитесь и получайте самые свежие новости.
    Подписаться на новостную рассылку
  • Цифровая обработка сигналов на ПЛИС

    Код тренинга: SLDF

    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 Основы работы в MATLAB и Simulink для моделирования систем и алгоритмов.


    Продолжительность курса – 3 дня. 



    Заявка на тренинг


    Подробнее

    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)


    Заявка на тренинг