2.3 Выбор языка программирования цф

Программирование МПСУ можно осуществлять на машинном языке, высокого уровня, языке ассемблера. Программирование на машинном языке (рисунок 2.3а) обеспечивает полный контроль и управление каждой последовательностью шагов, которые выполняет ЭВМ.

Рисунок 2.3

Такое управление позволяет оптимизировать программу с точки зрения времени ее выполнения и требуемого для ее размещения объема памяти.

Основное преимущество языка ассемблера над машинным заключается в том, что программирование на нем выполняется в символических обозначениях, более простых и удобных для запоминания, чем шестнадцатеричный код машинного языка. Однако применение языка ассемблера связано с увеличением объема памяти, необходимой для хранения программы ассемблера (рисунок 2.3б).

В последнее время разработано много языков высокого уровня для МПС: PL/M, Forth, FORTRAN, BASIK, Pascal, Concurrent Pascal, Ado и др.

Объектная программа, получаемая после их трансляции занимает так же большой объем памяти и требует времени на трансляцию(рисунок 2.3в). Кроме того, программы, реализующие саму трансляцию, могут во много раз превосходить по объему процедуры выполнения собственно алгоритма объектной программы. Поэтому языки высокого уровня целесообразно применять в МПСУ, не требующих высокого быстродействия и не имеющих ограничений по габаритам и массе.

При составлении же программ для специализированных микропроцессорных систем предпочтение следует отдать языку самого низшего уровня.

Учитывая особенности языков различного уровня, составление программ будем производить на языке ассемблера, что облегчает поиск ошибок при отладке программ. При процессе отладки на микроЭВМ производится ассемблирование в машинные коды, непосредственно записываемые в ПЗУ (ППЗУ) программ МП системы.

2.4 Методы перехода к дискретной передаточной функции.

При исследовании процессов цифровой фильтрации используется математический аппарат преобразования непрерывных сигналов в цепях. Это объясняется тем, что теория преобразования непрерывных (аналоговых) сигналов разработана достаточно полно и имеет обширный, детально разработанный математический аппарат.

Для исследования временных характеристик аналоговых фильтров на основе понятия импульсной переходной функции в качестве математического аппарата обычно применяется преобразование Лапласа. При его использовании линейную систему удобно характеризовать передаточной функцией G(S), определяемой отношением преобразования Лапласа выходной функции Y(S) к преобразованию Лапласа входной функции X(S).

G(S) = Y(S) / X(S)

где Y(S)=L[Y(t)]

X(S)=L[X(t)]

L[…] – оператор преобразования Лапласа,

X(t) – входной сигнал фильтра,

Y(t) – выходной сигнал фильтра.

Здесь используются передаточные функции нескольких фильтров, записанные в аналоговой форме.

Импульсные передаточные функции можно непосредственно определить из аналоговых путем использования различных форм Z – преобразования. Под Z – преобразованием понимается изображение решетчатой функции, определяемой формулой:

где z – комплексная переменная ( ),

T – период дискретизации

Поскольку рассматриваемые аналоговые фильтры удовлетворяют требованиям обработки сигнала необходимо, чтобы полученные цифровые фильтры также обладали всеми требуемыми свойствами, включая частотные характеристики. Для этого необходимо, чтобы процедура перехода удовлетворяла двум условиям:

1. Мнимая ось S – плоскости (S=j для -<<) отображалась в единичную окружность z – плоскости ( для ) (рисунок 2.4)

Рисунок 2.4

Это условие необходимо для сохранения частотных характеристик аналогового фильтра.

2. Левая половина S – плоскости (Re[S]<0) отображалась в часть z – плоскости внутри единичного круга (|z|<1) (рисунок 2.5).

Это свойство необходимо для сохранения устойчивости аналогового фильтра.

Рисунок 2.5 - Использование таблиц z – преобразования.

Для перехода к импульсной передаточной функции можно использовать таблицы z – преобразования.

При этом необходимо:

определить оригинал преобразования Лапласа G(S)/S;
найти соответствующее z – преобразование, используя его свойства и таблицы;
произвести умножение на (1-z^-1), для получения импульсной передаточной функции с нулевым порядком приближения.

Рассмотрим преобразование этим методом на примере двух фильтров.

Дифференцирующее звено типа . Передаточная функция такого фильтра в аналоговой форме имеет вид: