Курсовая работа: Разработка цифрового фильтра
При дополнении 14-разрядного двоичного кода NТАЙМЕРА двумя битами 1 1, задающими третий режим работы таймера, получаем байты :
Nст =11000010(2) =С2h
Nмл =00100001(2) =21h
Байты 
и 
загружаются при инициализации системы (фильтра).
Необходимость хранения данных вытекает из вида разностного уравнения. Уравнение использует входную выборку отсчетов (xn , xn -1, xn -2 ) и выходную выборку (yn , yn -2 ). Все выборки должны быть доступны для вычислений, а следовательно, должны храниться в памяти МП - системы. Требуется также вычислить три текущих произведения (p1 n =0.091xn -1 ; p2 n =0.13xn -2 ;
p3 n =0.98yn -2 )и сохранить их в памяти. Следовательно, 8 ячеек ОЗУ (РУ55) при составлении программы необходимо определить для хранения данных в текущем цикле обработки входного сигнала. После вычисления выходного 
и записи в ОЗУ, перед приемом нового входного отсчета, необходимо сдвинуть отсчеты всех выборок в памяти, (n-1) - й отсчет на место (n-2)-ого, а n -й на место (n-1)-ого. В результате вычисления разностного уравнения, можно получить результат, выходящий за пределы (-1,+1). Для исключения переполнения разрядной сетки, введем масштабирование входных отсчетов, путем умножения на коэффициент масштабирования 
< 1, при котором вычисление разностного уравнения никогда не дает недопустимого результата.Коэффициент получим, предположив, что отсчеты в разностном уравнении принимают максимальные значения (- 1, + 1) и такие знаки, при которых слагаемые разностного уравнения складываются по модулю, то есть складываются по модулю коэффициенты.
yn max =1+0.091+0.13+0.98=2.201
KM =1àyn max =0.454
Реальные значения коэффициентов разностного уравнения и коэффициента отличаются от заданных, вследствие ограничения длины разрядной сетки, по этой причине форма и параметры реальных частотных характеристик фильтра (АЧХ, ФЧХ) отличаются от расчетных. Могут также нарушаться условия устойчивости фильтра.
a=0.091(10) ≈ 0.0001011(2) =0.086(10)
b=0.130(10) ≈ 0.0010000(2) =0.125(10)
c=0.980(10) ≈ 0.1111100(2) =0.977(10)
KM =0.454(10) ≈ 0.0111010(2) =0.453(10)
Алгоритм умножения на коэффициент (на константу без знака) целесообразно реализовать программным способом на основе алгоритма умножения вручную: арифметические сдвиги множимого вправо, соответствующие позициям единиц множителя, и накопление суммы частичных произведений. Разряды множимого, выходящие в результате сдвига за границу разрядной сетки, теряются.
Согласование кода МП и кода ЦАП необходимо, так как по заданию входной код – дополнительный, Вычисленный отсчет , перед выводом на ЦАП суммируется с константой 10000000(2) . Вывод данных на ЦАП целесообразно осуществлять через порт PA (РФ55), этот порт имеет выходной буферный регистр, в котором отсчет хранится в течение всего интервала дискретизации.
Опорное напряжение для ЦАП UОП в схеме четырехквадрантного умножения определяет диапазон изменения напряжения на выходе фильтра UВЫХ . Задание на КП требует обеспечить изменение выходного напряжения в диапазоне – 1… + 1 В. Поэтому примем UОП = - 1 В.
Исходное состояние аппаратной части и программы фильтра устанавливается при включении питания по сигналу аппаратного узла сброса.
При этом:
- программный счетчик (ВМ85) принимает нулевое значение;
- сбрасывается флаг разрешения прерываний (ВМ85);
- все линии портов PAи PB (РФ55) настраиваются на ввод;
- порты PA, PB, PC (РУ55) настраиваются на ввод данных в режиме простого обмена данными;
- таймер (РУ55) останавливается;
- содержимое ячеек ОЗУ и буферных регистров портов (РУ55) сохраняется.
3.Разработка общего алгоритма функционирования фильтра
Общий алгоритм функционирования фильтра строится на основе выводов и определений, сделанных при анализе задачи, и включает в себя все функции устройства, реализуемые аппаратно и реализуемые программно. Он содержит также все сигналы и сообщения, необходимые для взаимосвязи аппаратно-реализуемых и программно-реализуемых операций.
При подаче питания, схема сброса формирует импульсы сброса, который обнуляет счетчик команд МП и инициирует формирование импульса сброса RESETдля установки МП - системы в исходное состояние. Запускается программа инициализации МП – системы, которая должна начинаться с нулевого адреса. При инициализации:
- в указатель стека SPзаписывается начальный адрес, с которого начинается стек;