D S P V D I A G N O S T I C E A Ř Í Z E N Í AUTOR : Ing. Zdeněk Macháček PROJEKT : Digitální signálové procesory v diagnostice a řízení

Popis digitálních signálových procesorů získání informací ze signálu a jejich zpracování Informace ve formě amplitudy, frekvence, spektrální hustoty, časového poměru. U dnešních DSP je standardem 16 bitové nebo 32 bitové binární číslo, reprezentující v daném okamžiku jednu složku signálu Použití těchto signálových procesorů nachází stále větší uplatnění téměř ve všech oblastech elektroniky a nejen v průmyslu, ale také v televizní, audio a spotřební elektronice Výhodná alternativa analogových systémů složených z mnoha součástek, nahrazení méně komplikovaným zapojením DSP, výpočty a řízení prováděno v procesoru pomocí softwaru Charakteristická vlastnost DSP - paralelní provádění jednotlivých instrukcí (Pipelining) v jednom instrukčním cyklu. Dnes až 8 instrukcí v jednom instrukčním cyklu. D S P V D I A G N O S T I C E A Ř Í Z E N Í

Základní parametry použitých DSP D S P V D I A G N O S T I C E A Ř Í Z E N Í DSP vývojové kity - ADSP BLACKFIN Analog Devices - ADSP 21065L SHARC Analog Devices - DSP56F803EVM MOTOROLA - DSP56F805EVM MOTOROLA Programování v jazyce C, Assembleru. V jazyce C vytvořeny speciální knihovny pro DSP funkce, které velmi usnadňují a urychlují programování Při Digitálním signálovém řízení - analogový signál převáděn do digitální formy pomocí ADC- analogově digitálního převodníku a naopak Důležitý parametr DSP - maximální frekvence měřeného vstupního signálu, která je závislá na vzorkovací frekvenci všech částí systému. Je nutné před převodník předřadit analogový dolnopropustný filtr. Maximální frekvence se shoduje s Shanonovým vzorkovacím teorémem - vzorkovací frekvence dvakrát vyšší než maximální frekvence harmonické (Nyquistova frekvence) a je dána vztahem:

D S P V D I A G N O S T I C E A Ř Í Z E N Í BoardFrekvencePaměťPeriférieSoftwareJádro ADSP BLACKFIN EZLITE maximum core 300MHz interface 120MHz SRAM 4M x 32bit FLASH 272K x 16bit A/D 48kHz JTAG SPORT0 Flash LINK GPIO,LEDS BUTTONS,USB,... Visual DSP++ C compiler Assembler 2 x 16bit MAC 2 x 40bit ALU 2 x 40bit Accum. MOTOROLA DSP 56F803EVM maximum core 80MHz 8MHz FSRAM 64K x 16bit A/D, PWM JTAG,SPI,CAN, RS232,UNI3,GPIO LED, BUT... Code Warrior C compiler Assembler 16 bit Základní parametry použitých DSP

Diagnostika a plánování údržby s DSP D S P V D I A G N O S T I C E A Ř Í Z E N Í Použití DSP jako řídicí jednotky k vyvinutí systému pro diagnostiku vibrací a plánování údržby technických zařízení detekce poruchy lokalizace poruchy Analýza signálu lze provést dvěma způsoby : Časová analýza signálu Frekvenční analýza signálu Při diagnostickém měření vibrací - mechanická amplituda na elektrický signál : Výchylka Rychlost Zrychlení Měření hluku v diagnostice - použití speciálních mikrofonů. Naměřený hluk může obsahovat informaci o technickém stavu systému.

Simulace EKG signálu pomocí DSP D S P V D I A G N O S T I C E A Ř Í Z E N Í Další projekt, kde řídicí jednotkou je digitální signálový procesor je Simulátor EKG signálu Tento přístroj nahrazuje a simuluje signál ze srdce pacienta – biologický signál Slouží například pro kalibraci EKG monitorů Výhodou takto vytvořeného systému pomocí DSP je jeho mobilita a jednoduchost změny parametrů a nastavených signálů Jednotlivé EKG signály zahrnující charakteristické průběhy srdce jsou v systému uloženy a je možné si zvolit jeden z nich V aplikaci je použita pulsní šířková modulace PWM pro vytvoření výstupního signálu doplněna jednoduchým analogovým dolnopropustným filtrem Pro snímání a zobrazování signálu použit signální osciloskop firmy AGILENT Celkové provedení systému je prozatím vhodné jen pro studijní účely

D S P V D I A G N O S T I C E A Ř Í Z E N Í Naměřené průběhy pomocí DSP Příklad průběhu signálů v diagnostice : input = sin(500*(2*pi*t))+sin(1000*(2*pi*t))+cos(5000*(2*pi*t)); Příklad průběhu signálů vytvořených simulátorem EKG :

D S P V D I A G N O S T I C E A Ř Í Z E N Í Zhodnocení DSP je stále více používán v aplikacích a systémech Tato architektura a řešení procesorů bude jistě v budoucnu stále žádanější Vestavěné systémy tvořené DSP - výhodné pro svou kompaktnost, manipulovatelnost a jednoduché změny parametrů, či dokonce změny funkce systému díky softwarovému zásahu Digitální signálový procesor je mnohem stabilnější, spolehlivější a rychlejší oproti běžným procesorům. Děkuji za pozornost