VDW Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken e.V.

22.02.2024

DSP-Grundlagen: Applikationen mit dem Mikrocontroller (Seminar)

Sie können DSP-Algorithmen in Festkommaarithmetik auf einem DSP oder Mikrocontroller (z.B. Cortex®-Mx) in C realisieren.

Sie kennen die grundlegenden Algorithmen der digitalen Signalverarbeitung, können DSPs und Mikrocontroller mit DSP-Erweiterungen nach ihren Architekturmerkmalen beurteilen und eine geeignete Programmiersprache auswählen.

Inhalt

Abtastung und Signalrückgewinnung

Aufbau und Funktionsweise der grundlegenden DSP-Algorithmen

Filter (FIR, IIR, ARMA), DFT/FFT

Realisierungsprobleme von DSP-Algorithmen mit einer Festkomma-Architektur

Festkomma-Arithmetik, Rounding, Saturation
Optimierte Filterstrukturen (Second Order Section)

DSP-Architekturmerkmale

Busstruktur, Adressierungsarten, ALU, Barrel Shifter
Multiply/Accumulate (MAC), Add-Compare-Select-Einheit (ACS); Pipeline-Effekte
Hardware-Loops, bedingte Ausführung
Verzögerte Sprünge und Funktionsaufrufe (delayed)

Realisierung eines ARMA-Filters auf einem Cortex-M Mikrocontroller

CMSIS DSP-Bibliothek
Einsatz der Cortex M4-SIMD-Instruktionen

Realisierung eines ARMA-Filters auf einem Festkomma-DSP in C

Einsatz spezieller DSP-Befehle, Planung der Speicherbelegung
Ringpuffer-Aufbau, HW-Schleifen und delayed Verzweigungen

Optimierungsmöglichkeiten eines DSP-Programms in C

Übungen mit einem Cortex-M4 Mikrocontroller (MCBSTM32F400 - STM32F4x) mit der Keil µVision

Nutzung der CMSIS DSP-Bibliothek
Realisierung von FIR- und ARMA-Filtern
Realisierung eines FFT-Analyseprogramms