201303150840


Lab 10.  Фильтры. 

Если встать на большом расстоянии от темы, то видно два класса фильтров - аналоговые и цифровые. Из названия понятно куда отнести функциональный блок Siemens!Logo Comfort "фильтр аналоговых сигналов". По сути мы имеем очень простой элемент коммутационной программы, усредняющий пришедшую на вход фильтра величину за время главного цикла программы контроллера. Настроить можно только количество замеров (сэмплов) в выборке: 8 16 32 64 128 или 256.

Аналоговую фильтрацию можно осуществлять по величине, по отношению к которой устройство обладает селективностью - амплитуда (проходная характеристика АХ), спектр (амплитудно- частотная характеристика АЧХ), временной сдвиг по отношению ко второму входу (фазо-частотная характеристика - ФЧХ). И хотя игра на поле аналогового мира долгое время давала фору команде людей, выступающих против команды роботов, основное число вариантов работы посвящено именно цифровым фильтрам. Во многом это связано с тем, что мфас (модуль фильтра аналоговых сигналов)- это по сути цифровая эмуляция аналогового устройства.

 
Вариант 1

Измерить длительность главного цикла программы контроллера. К какому классу фильтров отнести рассмотренный мфас?

В отличие от аналоговых фильтров цифровые фильтры селективны к заданной выборке цифрового сигнала, которая может определяться одним или несколькими временными интервалами на сигнальной шине произвольной ширины. Будем рассматривать упрощенные варианты:


Вариант 2

  - ширина шины 4 бита (четыре провода + земля либо четыре дифференциальных пары, возможны комбинации)
    
  - длительность выборки - один сэмпл (все биты замерены одновременно).
    
Фильтр отбирает сигнал через don't care маску вида 0X10, где:

  - 0 если бит сигнала не нулевой, установить бит запрета "выборка уничтожена", иначе обнулить бит запрета.
    
  - 1 если бит сигнала не нулевой, обнулить бит запрета, иначе установить бит запрета "выборка уничтожена".
    
  - Х обнулить бит запрета.
  
  Сигнал вызвавший установку бита запрета хотя бы в одном разряде вырезается (rejected). На всех 4-х разрядах выхода устанавливается 0, выход "REJECT" устанавливается в "1".
  
  Если ни в одном из разрядов бит запрета не поднят, пропустить сигнал на выход, погасить выход "REJECT".
  
  Таблица состояний фильтра 0X10:
  
i:dcba o:zyxw r i:dcba o:zyxw r i:dcba o:zyxw r i:dcba o:zyxw r
  0000   0000 1 | 0100   0000 1 | 1000   0000 1 | 1100   0000 1
  0001   0000 1 | 0101   0000 1 | 1001   0000 1 | 1101   0000 1
  0010   0010 0 | 0110   0110 0 | 1010   0000 1 | 1110   0000 1
  0011   0000 1 | 0111   0000 1 | 1011   0000 1 | 1111   0000 1
    
    
Вариант 3

  - на один вход подаются данные, по другому стробирующая последовательность импульсов "часы" CLK. Начало выборки определяется переходом 0 -> 1 на третьем (управляющем) входе. Длительность выборки 4 бита (подряд). Чтение в момент изменения сигнала на линии CLK (double rate, DR).
    
    Пример:
    
        ^
        | ---   ------   ---    
  DATA  +-   ---      ---   --..> t
  
        ^
        |  ---   ---   ---   -
  CLK   +--   ---   ---   --- ..> t
  
        ^
        |   ----
  CNTRL +---    --------------..> t
  
          1 ( 0  1  1  0) 1  0   выборка в скобках
          
  Построить схему, отображающую выборку на 4 светодиода.

  
  
  