Utp pds_cap01_intro pds

69
Procesamiento Digital de Señales (TC61) Facultad de Ingeniería Electrónica y Mecatrónica Sesión: 1 Ing. José C. Benítez P. Introducción al PDS

Transcript of Utp pds_cap01_intro pds

Page 1: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales(TC61)

Facultad de Ingeniería Electrónica y Mecatrónica

Sesión: 1

Ing. José C. Benítez P.

Introducción al PDS

Page 2: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 2

Sesión 1. Temas

Introducción al PDS ¿Que es Procesamiento de Señal? ¿Que es el Procesamiento Digital de la Señal? ¿Que es Procesamiento Digital en tiempo real? ¿Qué es un DSP? ¿Por qué pasar al dominio digital?Aplicaciones del procesado digitalCaracterísticas del PDSPPG vs DSPAlternativasASIC vs FPGA ¿Por qué se usan mas los DSPs?Tipos de DSPFamilias DSPFunción impulsoFunción escalón

Page 3: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 3

¿Qué es procesamiento de señal??

Page 4: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 4

¿Qué es el Procesamiento Digital de la señal?

Page 5: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 5

¿Qué es el Procesamiento Digital de la señal?

Page 6: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 6

¿Qué es el Procesamiento Digital de la señal?

Page 7: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 7

¿Qué es Procesamiento Digital en tiempo real?

Page 8: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 8

¿Qué es Procesamiento Digital en tiempo real?

Page 9: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 9

¿Qué es un DSP?

Page 10: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 10

¿Por qué pasar al dominio digital?

Page 11: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 11

Aplicaciones del procesamiento digital

Procesamiento de voz Procesamiento de audio Procesamiento de imágenes

Page 12: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 12

Aplicaciones del procesamiento digital

Page 13: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 13

Aplicaciones del procesamiento digital

Page 14: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 14

Aplicaciones del procesamiento digital

Page 15: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 15

Aplicaciones del procesamiento digital

Page 16: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 16

Aplicaciones del procesamiento digital

Page 17: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 17

Aplicaciones del procesamiento digital

Page 18: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 18

Aplicaciones del procesamiento digital

Page 19: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 19

Aplicaciones del procesamiento digital

Page 20: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 20

Aplicaciones del procesamiento digital

Page 21: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 21

Aplicaciones del procesamiento digital

Page 22: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 22

Aplicaciones del procesamiento digital

Page 23: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 23

Características del PDS

Page 24: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 24

PPG vs DSP

Page 25: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 25

PPG vs DSP

Page 26: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 26

PPG vs DSP

Page 27: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 27

PPG vs DSP

Page 28: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 28

PPG vs DSP

Page 29: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 29

PPG vs DSP

Page 30: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 30

PPG vs DSP

Page 31: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 31

PPG vs DSP

Page 32: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 32

PPG vs DSP

Page 33: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 33

PPG vs DSP

Page 34: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 34

PPG vs DSP

Page 35: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 35

PPG vs DSP

Page 36: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 36

PPG vs DSP

Page 37: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 37

PPG vs DSP

Page 38: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 38

PPG vs DSP

Diagrama de bloques de DSP TMS320F241

Page 39: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 39

Alternativas

Page 40: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 40

ASIC vs FPGA

ASIC Ventajas Velocidad Consumo de potencia bajo costo/performance Flexibilidad para diseño

Page 41: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 41

ASIC vs FPGA

ASIC Desventajas Alto costo de desarrollo Lentos ciclos de desarrollo Inflexible

Page 42: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 42

ASIC vs FPGA

¿Qué es un FPGA? Es una red de hardware configurable con

interconexiones reconfigurables controladas por el switcheo de una matriz de control.

Históricamente se usaron para prototipos Recientemente incluyen características de DSP La mayor Compania de DSP + FPGA: ALTERA

(ej: Stratex) & XILINX (ej: Virtex II)

Page 43: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 43

ASIC vs FPGA

FPGA ventajas Mayor flexibilidad que un ASIC Alta Performance en algunas aplicaciones Reusabilidad de Hardware para diferentes

aplicaciones

Page 44: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 44

ASIC vs FPGA

FPGA desventajas Largo ciclo de desarrollo Caro comparado con un DSP Mayor consumo de potencia comparado con

un DSP

Page 45: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 45

¿Por qué se usan mas los DSP?

Algunas aplicaciones no son adecuadas para ser implementadas en un FPGA Paralelismo es limitado Velocidad no es siempre el factor más

importante a considerarFPGA es aun demasiado caro para

productos finales (ej: teléfonos celulares).

Page 46: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 46

Tipos de DSP

Fixed Point Low end

High end

Floating Point

Page 47: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 47

Tipos de DSP

Low End Fixed Point

TMS320C2XX, ADSP21XX, DSP56XXX

High End Fixed Point

TMS320C55XX, DSP16XXX,

ADSP215XX, DSP56800

MSC8101 - StarPro2000 (using SC140 from Starcore)

Floating Point

TMS320C3X, C67XX, ADSP210XX, DSP96000, DSP32XX

Page 48: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 48

Tipos de DSP

Fixed Point / Floating Point

Procesadores de punto fijo: Barato Pequeño Menos consumo Difícil de programar

Búsqueda de errores: truncado, rebosamiento, redondeo Rango dinámico limitado Usado en un 95% de productos de consumo

Procesadores de punto flotante: Tiene buena precisión Son mucho más fáciles de programar Pueden acceder a memorias más grandes

Es más complejo crear un código eficiente en C en uno de punto fijo que en uno de punto flotante

Page 49: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 49

Tipos de DSP

Page 50: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 50

Familias DSP

Page 51: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 51

Familias DSP

Page 52: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 52

Familias DSP

Page 53: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 53

Familias DSP

Page 54: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 54

Familias DSP

Page 55: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 55

Familias DSP

Page 56: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 56

Familias DSP

Page 57: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 57

Familias DSP

Page 58: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 58

Familias DSP

Page 59: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 59

Familias DSP

Page 60: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 60

Familias DSP

Page 61: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 61

Familias DSP

Page 62: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 62

Familias DSP

Page 63: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 63

Familias DSP

Page 64: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 64

Familias DSP

Page 65: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 65

Función Impulso

La función impulso es más un concepto matemático que una función, que se define de la siguiente manera:• La función es cero para cualquier

valor de t, excepto cero.• Cuando la t es cero el valor de la

función es infinito. Por definición el área de esta función es

igual a uno.

Page 66: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 66

Función Escalón

• La función escalón de Heaviside, también llamada función escalón unitario, debe su nombre al matemático inglés Oliver Heaviside.

• Es una función discontinua cuyo valor es 0 para cualquier argumento negativo, y 1 para cualquier argumento positivo:

• Tiene aplicaciones en ingeniería de control y procesamiento de señales, representando una señal que se enciende en un tiempo específico, y se queda prendida indefinidamente.

Page 67: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 67

Tarea 2

1. Realizar los mapas semántico y/o mapas conceptuales de todo el contenido de la Diapositiva de la Sesión 2.- Muestreo de Señales.

2. Adjuntar fuentes que le han ayudado a consolidar la tarea.

Presentación:•Impreso y en USB el desarrollo de la tarea.•Los mapas semánticos se deben hacer en PowerPoint y los mapas conceptuales en CMapTools.•En USB adjuntar las fuentes (05 PDFs, 05 PPTs y 01 Video.).•La fuente debe provenir de una universidad.

Page 68: Utp pds_cap01_intro pds

Presentación

68Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P.

Todas las fuentes deben presentarse en formato digital (USB), dentro de una carpeta que lleve las iniciales del curso, sus Apellidos, guion bajo y luego el numero de la Tarea. Ejemplo:

PDS_BenitezPalacios_T2

La fuente debe conservar el nombre original y agregar _tema.

Las Tareas que no cumplan las indicaciones no serán recepcionados por el profesor.

Page 69: Utp pds_cap01_intro pds

Procesamiento Digital de Señales - Prof. Ing. Jose C. Benitez P. 69

Sesión 1. Introducción al PDS

Procesamiento Digital de Señales