processx XANC.c... 44

Átírás

1 Tartalomjegyzék Tartalomjegyzék... I 1. Visual DSP++ Fejlesztıi környezet Zajcsökkentı program funkcionális és kezelési leírása Mőködési leírás Zajcsökkentı rendszer indítása Hardver összeállítás Szoftverek indítása, paraméterezése Zajcsökkentı program részletes leírása SPORTisrDec.c UARThandlInterp.c és UARThandlRez.c Hardver interfész Szoftver interfész UARThandInterp.c UARThandRez.c processx X.c Alapvetı építıelemek és elvek Rendszerfelépítés Jelfeldolgozási részegységek megvalósítása (változók és függvények értelmezése) Általános megoldások processx XANC.c processx XIdent.c Irodalomjegyzék I

2 1. Visual DSP++ Fejlesztıi környezet Az Analog Devices ADSP EZ-KIT Lite fejlesztıi kártya programozása a Visual DSP 4.0 fejlesztıi környezet segítségével történik. A fejlesztıi környezet indítását megelızıen várjuk meg, míg az USB MONITOR jelzéső LED kigyullad a kártyán, ekkor tud kapcsolatba lépni a fejlesztıi környezet a kártyával. Ha esetleg így sem jön létre a kapcsolat (nem indul el a program a PC-n), akkor lépjünk ki, és próbáljuk újra elindítani Session kiválasztás A fejlesztıi környezetben úgynevezett sessionok közül lehet válogatni, melyek a mőködési módot (pl. szimuláció, kártya programozása), illetve a programozandó eszköz típusát határozzák meg. A Sessionok közül az 1. ábrán látható módon (Session Select Session ADSP ADSP-21xxx EZ-KIT Lite) válogathatunk. Amennyiben az ADSP EZ-KIT Lite kártyával szeretnénk dolgozni, úgy az ADSP ADSP-21xxx EZ-KIT Lite sessiont kell választani. Ha nem szerepel a listában, akkor a New Session menüpont segítségével adjuk hozzá a sessionokhoz. 1. ábra. Session kiválasztása 1.2. Projekt megnyitása A fejlesztıi kártyára írt alkalmazásokat Projektekben találjuk. Egy projekt megnyitása a File Open Projekt menüvel lehetséges, és a.dpj kiterjesztéső fileokat kell megnyitni (2. ábra). 2. ábra. Projekt megnyitása A projekthez rendelt fileok a projekt ablakban találhatók. A Source és Header fileok jelentése értelemszerő, a linker file a processzor memória-kiosztását tartalmazza. 1

3 1.3. Fileok kezelése A különbözı csoportokhoz a fileok hozzáadása úgy lehetséges, hogy az adott csoport mappájára kattintunk jobb egérgombbal, a felugró menüben Add File(s) to Folder... menüpontra, és válasszuk ki az adott filet. (A file hozzáadása történhet a Project Add to Project File(s)... menü segítségével is.) 3. ábra. File hozzáadása és eltávolítása a filecsoportokból Az adott filera duplán kattintva megnyitható az ablakban. A Linker file szöveges szerkesztése a filera jobb gombbal kattintva és a Open with Source Window menüpontot kiválasztva lehetséges. A fileok eltávolítása a projektbıl (annak bármely könyvtárából) úgy lehetséges, hogy a filera kattintunk jobb egérgombbal, és a Remove File from Project menüpontot választjuk Programok futtatása A projekt fordítása és a DSP kártyára töltése a Project Build Project menüpont segítségével, az F7 billentyő megnyomásával illetve a felsı gombsoron a 4. ábrán látható gomb megnyomásával, vagy a Project Reuild Project (Rebuild all gomb) segítségével lehetséges. 4. ábra. Projekt fordítása és kártyára töltése Amennyiben nem szükséges a program újrafordítása, csupán a lefordított programot szeretnénk újra a kártyára tölteni, az a Load és Reload ikonok segítségével is lehetséges: gombok segítségével.) (vagy Ctrl+L és Ctrl+R A program kártyára töltése után a program futtatását a következı módon indíthatjuk: Debug Run menüpont, a felsı gombsoron az ikon, illetve az F5 billentyő. A program futásának leállítása a Debug Halt menüpont, a Shift+F5 gombok együttes megnyomása illetve az ikon segítségével lehetséges. 2

4 Amennyiben több projekt is nyitva van a Project Set Active Project menüpontban választható ki az aktív projektet, amelyikkel dolgozunk (amelyiket lefordítjuk...) Memória olvasás/írás A program futását megállítva vizsgálható a memória tartalma. Erre több lehetıség is kínálkozik: 1) Memory Three Column menüpont segítségével megnyitott ablakban ki kell választani az adott változó nevét. Jobb gombbal a számsorra kattintva kiválasztható a megjelenítési formátum (Integer, Float, Hexa...) 2) Grafikus megjelenítés: View Debug Windows Plot New... menüpont segítségével megnyitott ablakban válasszuk ki a memóriacímet, vagy változó nevet az Address mezıben. Ez jelöli a kezdıcímet, ahonnan a kirajzolás kezdıdik. Count a megjeleníteni kívánt adatok számát jelöli, a Stride mezıben megadható, hogy ne egymás utáni adatokat jelenítsen meg a program, hanem minden n-edik adatot. A Data mezıben a típus adható meg. A paraméterek beállítása után Az Add gombra kattintva hozzáadjuk a kirajzolt ablakok listájához. Az OK gombra kattintva megjelenik az ábra. 3) A memória tartalma Memory Dump menüpont segítségével fileba menthetı. Az Address mezıben a kimenteni kívánt változó neve (vagy címe) adható meg. Figyeljünk, hogy a megfelelı formátumban mentsük az adatokat (Format mezı). A Count a kimentett adatok számát jelöli, a Stride pedig azt, hogy hány adatonként mentse a program a memóriatartalmat. Jelöljük ki a Dump to a file check boxot. A File name a célfile nevét tartalmazza. A fileba kiírhatók a formátum, illetve a memóriacímek. A fejlesztıi környezet lehetıvé teszi a memóriatartalom megváltoztatását. Ehhez meg kell állítanunk a program futását. A memória tartalom változtatására két lehetıség kínálkozik: 4) A már megjelenített memóriaterületen (lsd. memóriatartalom megjelenítés 1) pont ) rákattintunk kétszer bal gombbal a változtatni kívánt értékre. Ezután beírjuk az új értéket, melyet az ENTER gomb megnyomásával menthetünk. 5) Memória feltöltése: Memory Fill... menüpontban, vagy az 1) pontban megjelenített ablakon jobb gombbal kattintva a Fill... menüpontot választva megjelenı ablakban beállítható, hogy egy adott területet milyen értékkel töltsön fel, illetve akár file tartalma is a memóriába tölthetı DSP program felépítése A DSP-n futó program felépítése alapvetıen az 5. ábrán látható szerkezetet követi. 3

5 Inicializálás Idle IT Jelfeldolgozó rutin: process() 5. ábra. Jelfeldolgozó program felépítése. A program futása tehát a perifériák inicializációjával kezdıdik, mely a main függvényben található. A program ezután egy végtelen hurokban fut mindaddig, míg a dataready változó nem jelzi, hogy a jelfeldolgozó rutin számára új minta áll készen. Ekkor hívódik meg a process() függvény, melyben a jelfeldolgozó algoritmus található. Mivel a fejlesztıi kártyán található kodek 48 khz-es mintavételi frekvencián üzemel, mely szükségtelenül magas frekvencia a zajcsökkentı programok számára, így a zajcsökkentı algoritmus egy decimálóinterpoláló keretben mőködik (6. ábra). A jelfeldolgozó algoritmust itt is a process() függvényben kell elhelyezni. 4

6 Inicializálás Idle IT Decimálás Jelfeldolgozó rutin: process() Interpoláció 6. ábra. Zajcsökkentı program felépítése (decimáló interpoláló keret). A programban a decimált mintavételi frekvencia 2 khz, tehát a decimálási/interpolálási arány 24. A decimálás során nem használunk decimáló szőrıt (a decimálás egyszerően a minták elhagyásával történik), az intepolációhoz pedig egy 240 tapes FIR szőrı került felhasználásra. Ezen szőrı 48 khz-en üzemel. A szőrıegyütthatókat az interpszuro.dat file tartalmazza. A szőrı tervezésére az interp.m file használható, mely a DSP program számára kedvezı formátumban menti a szőrıegyütthatókat, úgy, hogy azok a polifázisú szőrési algoritmusban felhasználhatók legyenek: a megtervezett szőrı együtthatóit nem az eredeti sorrendben mentjük ki a fileba (pl. 240 tapre: [w 1 w 2 w 3... w 239 w 240 ]), hanem úgy, hogy az interpoláció egyes fázisaiban használt együtthatók egymást kövessék (pl. 240 tapre 24-szeres interpoláció esetén: [w 1 w 25 w 49 w 73 w 97 w 121 w 145 w 169 w 193 w 217 w 2... w 192 w 216 w 240 ]). A jelfeldolgozó rutin a decimált bemeneteket a rightin és a leftin változókban kapja meg. A kimeneti értékeket a jelfeldolgozó eljárástól a rightoutx és a leftoutx (X=1,2,3,4) változókban várja az interpolációt végzı szakasz, ezeket interpolálja fel 2 khz-rıl 48 khz-re. 5

7 2. Zajcsökkentı program funkcionális és kezelési leírása Az itt leírtakban feltételezzük, hogy az olvasó ismeri a zajelnyomó rendszereket, kiemelten a DSP-n megvalósított rezonátoros zajelnyomó algoritmust Mőködési leírás Alapvetıen két zajcsökkentı program áll rendelkezésre, mely a kétféle adatgyőjtési eljárást megvalósító hálózathoz (egyszerő mintagyőjtı illetve a Fourier-dekompozíciót megvalósító) igazodik. Ezen programokban a zajcsökkentı algoritmus alapjában véve megegyezik, különbség csupán a hálózat kezelésében van. A zajcsökkentı algoritmus egy rezonátoros többcsatornás zajelnyomást megvalósító algoritmus. Egyszerő adatgyőjtı hálózat esetén a bázisállomás folyamatosan, mintavételi idıközönként továbbítja a moteoktól származó zajmintákat a DSP felé soros porton. A DSP-n a hálózat illesztése a moteok mintái közötti interpolációval történik: a DSP a moteoktól kapott adatok alapján (melyeknek érkezési idejét a DSP meghatározza) a saját mintavételi idıpontjaiban lineáris interpolációval meghatározza a moteoktól kapott adatok pillanatértékét, és ezen értékekbıl álló jelsorozatot egy megfigyelı alapú rekurzív Fourieranalizátor struktúrával Fourier-együtthatóira bontja. A DSP nem küld adatokat a bázisállomás felé. Másik esetben ezen Fourier-dekompozíció a moteokon történik, tehát az ott elıállított együtthatókat a DSP közvetlenül (egy integer float típuskonverzió és átskálázás után) fel tudja használni a zajcsökkentı algoritmusban. A bázisállomás periodikusan továbbítja a hálózat összes moteja által küldött üzeneteket. Ezen üzenetek továbbításának gyakorisága a bázisállomás programjában állítható (CSOMAG_MERET), a hálózat méretétıl függ. Ebben az esetben a DSP is küld adatokat a bázisállomás felé. Minden esetben, amikor a bázisállomás új adást kezd, melyekben az együtthatókat továbbítja, a DSP kiszámítja az elsı byte megérkezésekor az alapharmonikus bázisfüggvény fázisát, és a zaj frekvenciájával együtt továbbítja a bázisállomás felé. Ez a lépés a szinkronizáció miatt fontos Zajcsökkentı rendszer indítása Feltételezzük, hogy az olvasó tisztában van az adattovábbító szenzorhálózat mőködésével. [1][2] Hardver összeállítás A DSP kártya, és a megfelelı csatlakoztatások a 7. ábrán láthatóak. A kártyát a PC-hez USB porton keresztül csatlakozik. A kapcsolat létrejöttét az USB kábel és a tápegység csatlakoztatása után az USB MONITOR LED jelzi. Ennek felgyulladása után indítható a Visual DSP fejlesztıi környezet. A referenciajelet (mely alapján a zajcsökkentı algoritmus a zaj frekvenciáját határozza meg) a DSP kártya felsı bementére (fehér csatlakozó) kell csatlakoztatni. A hangszórókhoz tartozó kimenetek szintén az ábra alapján csatlakoztathatók. A kimeneti csatornák számozása a DSP programban logikailag a 7. ábrán látható módon történik. Amennyiben egy n-csatornás rendszert hozunk létre, úgy az ábrán megadott (és a 6

8 számozás logikáját folytatva) sorrendben kell csatlakoztatni az n db hangszórót. FIGYELM!!! A 7. és 8. csatorna (4. kimenete jobb és bal csatorna) általában megfigyelési célokat szolgál, szokat csak a program módosításával lehet zajelnyomó hangszórók csatlakoztatására felhasználni. A hangszórókat érdemes maximális hangerın használni, így biztosítjuk, hogy elég nagymértékő zajelnyomást tudunk elérni. nyomógombok USB csatlakozó a PC felé sorosporti csatlakozó a bázisállomáshoz tápegységcsatlakozó referenciajel audio kimenetek a hangszórók felé (kimenet) (bemenet) 1. csat. 2. csat. 3. csat. 7. ábra. Hardverkonfiguráció 7

9 8. ábra. Soros port csatlakozó A DSP-hez a bázisállomás soros porton keresztül csatlakoztatható a 7. és 8. ábrán látható módon a DAI jelzéső csatlakozósor csatlakozójára a DSP és a mote illesztésére készített csatlakozó segítségével: DAI2 kék, DAI4 sárga, DAI6 zöld. Ezzel csatlakoztattuk a szenzorhálózatot a DSP-hez. A zajérzékelı hálózat indítása az ahhoz kapcsolódó leírások alapján végezhetı. A moteok indítása elıtt ellenırizzük, hogy a szenzorkártya megfelelıen érintkezik-e, és reseteljük a szenzorkártyát. Utoljára a legkisebb azonosítóval programozott moteot kapcsoljuk be Szoftverek indítása, paraméterezése Attól függıen, hogy melyik zajérzékelı hálózatot használjuk kétféle zajcsökkentı programot kell megnyitnunk. Mivel a programok paraméterezése nagyban megegyezik, így amennyiben nincs jelölve, a megállapítások mindkét programra vonatkoznak. Az egyszerő adattovábbító hálózat esetén az ANCsimpData könyvtárban található ANCsimpData.dpj projektet, míg a rezonátoros adattovábbító hálózat esetén az ANCrez nevő könyvtárban található ANCrez.dpj projektet kell megnyitni. (1.2.szakasz 2. ábra.) A projektekhez a 9. ábrán látható fileok tartoznak. A pirossal bekeretezett file nem állandó, annak változtatásával lehet váltani identifikációs és zajcsökkentı fázis között. A zajcsökkentı rendszer fizikai struktúrájának kialakítását követıen a hangszórók és a mikrofonok közötti átviteli függvény meghatározása következik, mely átviteli függvényeket felhasználunk a zajcsökkentı algoritmusban. 8

10 9. ábra. Zajcsökkentı programhoz tartozó fileok egyszerő adattovábbító illetve rezonátoros zajérzékelı hálózat alkalmazása esetén Rendszeridentifikáció Az identifikációs program futtatásához adjuk hozzá a Source Files könyvtárhoz rezonátoros hálózat esetén a processrezident.c egyszerő adatgyőjtı hálózat esetén a processident.c filet. Amennyiben a könyvtár tartalmazza a processrezanc.c vagy a processanc.c fileokat, akkor azokat távolítsuk el a könyvtárból (1.3.szakasz 3. ábra.). Fontosabb paraméterek: I. Táblázat. Az identifikációt végzı program fontosabb paraméterei ID_LENGTH Az identifikáció során ezen paraméter határozza meg azt, hogy hány Hz-es (processx...x (1).c file) felbontásban történjen az identifikáció. Felbontás (DELTA_FREKI) = f felb = f sdsp /2/ID_LENGTH. Az f sdsp a DSP ID_TOP_VAL (processx...x.c file) decimált mintavételi frekvenciája, ami 2 khz Az identifikáció során ezen paraméter határozza meg azt, hogy hány Hz-ig történjen az identifikáció (f TOP ). f TOP = ID_TOP_VAL * f felb 9

11 DELTA_FREKI Az ID_LENGTH és a mintavételi frekvencia által meghatározott érték: f felb Az identifikáció is DELTA_FREKI értékrıl indul, és DELTA_FREKI frekvenciával lépked. IDENT_FROM_FREQ Az identifikáció kvázi kezdeti frekvenciája. A kezdeti frekvenciaintervallumban egy adott frekvencián töltött mérési idı az identifikáció rövidítése érdekében viszonylag rövidre állítható a következı programrész segítségével: if (freki< (IDENT_FROM_FREQ)/FS) { identdur = 0.01; } Az identifikációt tehát kvázi az IDENT_FROM_FREQ paraméterben megadott frekvenciától kezdjük. ID_END_SIG A DSP egy adott hangszóró esetén az ennyiedik frekvencialépés után kigyújtja a (processx...x.c file) LED5 jelzéső LEDet. OUT_NUM Kimenetek száma. Azt adja meg, hogy hány zajelnyomó hangszóró (processx...x.c file) IN_NUM (processx...x.c file) MOTE_NUM (tt.h file) MOTE_NUM_USE (processx...x.c file) FS_MOTE (tt.h file) FS (tt.h file) MOTE_REZ_NUM (tt.h file) IDENT_DUR (processx...x.c file) IDENT_DUR_LONG (processx...x.c file) FILTER_FROM (processx...x.c file) REZ_IN_FILT (processx...x.c file) csatlakoztatható a rendszerhez. Bemenetek száma. Azt adja meg, hogy hány motetól fogadja a rendszer az adatokat. Ezen paraméternek meg kell egyeznie a moteok számával, amit a MOTE_NUM konstans tartalmaz A hálózatban található moteok számát adja meg. A hálózatból beérkezı adatok közül a DSP csak az elsı MOTE_NUM_USE darab motetól származó információkat tölti be. A többi motetól érkezı adatok helyett nullákat használ. Ez akkor lehet hasznos, ha tesztelések során a moteok átprogramozása nélkül kisebb mérető rendszert szeretnénk használni, mint ahány mote található a hálózatban. A moteok mintavételi frekvenciája. Figyelem!!! Ha egész szám, akkor is xxxx.0 formátumú legyen, tehát legyen tizedespont, és 0-ra végzıdjön. A DSP decimált mintavételi frekvenciája. Figyelem!!! Ha egész szám, akkor is xxxx.0 formátumú legyen, tehát legyen tizedespont, és 0-ra végzıdjön. A moteok az általuk érzékelt jelek elsı MOTE_REZ_NUM darab Fourieregyütthatóját számolják ki és továbbítják a DSP felé. Ennek állítása csak a moteok átprogramozása után lehetséges. Az egy frekvencián töltött identifikáció hossza másodpercben. Az elsı identifikált frekvencián töltött idı hossza másodpercben. Ennyi idı múlva kezdıdik el a bejövı adatok szőrése (másodpercben). A változó célja, hogy ne egybıl kezdjük el szőrni a bejövı adatokat, hanem várjuk meg, míg beállnak az állandósult érték környezetébe. Ez gyorsítja az identifikációt, hiszen a beállást lassító szőrés (mely a jel/zaj viszony javításához szükséges) csupán azután kezdıdik meg, miután a változók értékei beálltak a várhatóérték közelébe. Egyszerő adattovábbító hálózat esetén használatos paraméter. Megadja, hogy FILTER_FROM idı elteltével milyen mértékő legyen a Fourier-analizátorok átlagolása identifikáció esetén. Ekkora lesz a megfigyelı hibajelének leosztása a stabilitáshoz szükséges 1/N-es leosztáson felül. (N a rezonátorok száma) 10

12 A_FIL (processx...x.c file) (1) X...X : bármely karaktersorozatot helyettesít Rezonátoros adattovábbító hálózat esetén használatos paraméter. Megadja, hogy FILTER_FROM idı elteltével milyen mértékő legyen a Fourier-együtthatók átlagolása. Az átlagolásra egy egyszerő exponenciális átlagolást alkalmazunk a bejövı együtthatókon. Az identifikáció során az átviteli függvény mérése egyidejőleg egy hangszóró illetve az összes mikrofon között történik. A hangszórón a DSP kiadja a megfelelı frekvenciájú gerjesztést, és a moteoktól érkezı adatok alapján kiszámítja az átviteli függvényt. Mivel a kiadott jel egy nulla fázisú szinuszjel, így az átviteli függvény megegyezik a moteok által érzékelt jel adott frekvencián vett fázisával és amplitúdójával. Egy frekvencián a mérés az IDENT_DUR konstans által megadott ideig tart. Amint az egy frekvencián töltött elérte az adott értéket, akkor az aktuálisan mért rezonátor együtthatókat a program elmenti. Az adott frekvencián az átviteli függvény valós és képzetes részének mentése az atvitel_re és atvitel_im változókba történik, a következı módon: atvitel_xx[kimenet azonosító][bemenet azonosító][frekvencia] Amint az utolsó identifikálandó frekvencián is megtörtént az átviteli függvény megmérése, a DSP a soronkövetkezı hangszóróra ugrik. Azt, hogy éppen hányadik kimenet identifikálásánál tart a DSP, azt a LED1-LED2-LED3 LEDeken jeleníti meg hexadecimális formátumban. A mért jelbıl számított rezonátor állapotváltozók valós és képzetes részét a DSP a 4. kimenet jobb és bal csatornáján adja ki. Azt, hogy melyik bemenettıl származó állapotváltozókat szeretnénk megjeleníteni, azt a 0-ás üzemmódban (lsd. késıbb) a DAI_P20, DAI_P19 és FLAG2 gombokkal választhatjuk ki. Mivel a DSPhez kapcsolt kodek AC csatolt, így az állapotváltozókat +/- elıjellel adja ki a DSP, így egy állapotváltozó esetén nem különböztethetı meg, hogy szöge φ vagy φ+180 -os, de a változás/állandóság illetve az amplitúdó megfigyelésére alkalmas. Identifikáció közben beavatkozhatunk az identifikáció menetébe. A FLAG1 gombot hosszan megnyomva 1-es vezérlési üzemmódba válthatunk, melyet a LED4 felvillanása jelez. A FLAG1 ismételt hosszú megnyomásával váltogathatunk az üzemmódok között. 1-es vezérlési üzemmódban a kártyán található gombok a II. Táblázatban foglalt funkciókkal rendelkeznek: II. Táblázat. Gombok funkciója identifikáció során Gomb Gombnyomás Funkció ideje FLAG2 Rövid Az éppen aktuális frekvencián töltött idı mérése megáll, tehát a kimenıjel frekvenciája az adott értéken marad. Az idımérés újbóli elindítása a FLAG2 hosszú megnyomásával lehetséges. Hosszú Az éppen aktuális frekvencián töltött idı mérése újból elindul. Rövid A program átvált a következı hangszóróhoz tartozó átviteli függvények identifikálására. A frekvencia a legalacsonyabb értékre áll, az idımérés pedig szünetel. Az idımérés elindítása a FLAG2 hosszú megnyomásával DAI_P19 lehetséges. Hosszú A program átvált az elızı hangszóróhoz tartozó átviteli függvények identifikálására. A frekvencia a legalacsonyabb értékre áll, az idımérés pedig szünetel. Az idımérés elindítása a FLAG2 hosszú megnyomásával lehetséges. 11

13 DAI_P20 Rövid Hosszú A program átvált az aktuális frekvenciát megelızı frekvenciához tartozó átviteli függvények identifikálására. Az idımérés szünetel. Az idımérés elindítása a FLAG2 hosszú megnyomásával lehetséges. A program átvált az aktuális frekvenciát követı frekvenciához tartozó átviteli függvények identifikálására. Az idımérés szünetel. Az idımérés elindítása a FLAG2 hosszú megnyomásával lehetséges. Az identifikáció befejeztével, tehát amint minden másodlagos út átviteli függvényét meghatározta a DSP, a program futását le kell állítani, és ki kell olvasni a megmért átviteli függvényeket. Az átviteli függvények kiolvasása a memória megfelelı tartalmának fileba mentését jelenti. Az 1.4. szakasz 3) pontjában leírt módon (Dump menü) kell fileba menteni. A mentésnél a következı paramétereket kell megadni: Függvény valós része: Address: atvitel_re Memory: Data(DM) Memory Format: Floating Point 32 bit Count: ID_TOP_VAL * IN_NUM * OUT_NUM (Ki kell számítani, és a kapott értéket beírni.) Stride: 1 Dump to a file: OK Show Address : NOT File name: Munkakönyvtár\ANCsimpData\atvitel\atvitel_re.dat Write format to file: NOT Függvény képzetes része: Address: atvitel_im Memory: Data(DM) Memory Format: Floating Point 32 bit Count: ID_TOP_VAL * IN_NUM * OUT_NUM (Ki kell számítani, és a kapott értéket beírni.) Stride: 1 Dump to a file: OK Show Address : NOT File name: Munkakönyvtár\ANCsimpData\atvitel\atvitel_im.dat Write format to file: NOT Az elmentett átviteli függvények feldolgozása az atvkarinv.m MATLAB filellal történik. A MATLABban a következı beállításokat kell megadni: hangszoroszam = OUT_NUM paraméter mikrofonszam = IN_NUM=MOTE_NUM paraméter hangszoroszamuse = OUT_NUM paraméter mikrofonszamuse = MOTE_NUM_USE paraméter 12

14 adatszam = ID_TOP_VAL paraméter fsvirt = ID_TOP_VAL * DELTA_FREKI * 2 = ID_TOP_VAL * FS / ID_LENGTH fsreal = FS A program elindítása után kirajzolja az átviteli függvényeket, és a zajcsökkentı program számára feldolgozható formában elmenti a Munkakönyvtár\ANCsimpData \i_atvitel_re.dat és a Munkakönyvtár\ANCsimpData \i_atvitel_im.dat fileokba. Identifikáció során ügyeljünk arra, hogy a hangerıt úgy válasszuk meg, hogy ne menjen telítésbe a moteok mikrofonja. Ennek ellenırzése úgy lehetséges, hogy megjelenítjük identifikáció során a rezonátor együtthatókat. Amennyiben azok viszonylag sok frekvencián állandóak, úgy a hangerı valószínőleg túl magas. A túlvezérlés a MATLAB által megjelenített átviteli függvényeken is detektálható: amennyiben az amplitúdó karakterisztika teteje szemmel láthatóan telít, tehát sok azonos (vagy közel azonos) érték van ( lapos a teteje), akkor az identifikációt meg kell ismételni kisebb amplitúdóval. FIGYELEM!!! Minden esetben ellenırizzük, hogy mind az identifikációt végzı programban, mind az átviteli függvény inverzét számító MATLAB programban, mind a zajcsökkentı programban konzisztensek legyenek a paraméterek. Különösen figyeljünk a fenti néhány paraméterre, ezek viszonylag gyakran változhatnak az elrendezés, az átviteli függvény mérésének paraméterinek módosításával Zajcsökkentı program A zajcsökkentı program futtatásához adjuk hozzá a Source Files könyvtárhoz rezonátoros hálózat esetén a processrezanc.c, egyszerő adatgyőjtı hálózat esetén a processanc.c filet. Amennyiben a könyvtár tartalmazza a processrezident.c vagy a processident.c fileokat, akkor azokat távolítsuk el a könyvtárból (1.3.szakasz 3. ábra.). Fontosabb paraméterek: III. Táblázat. A zajcsökkentı program fontosabb paraméterei ID_LENGTH Ez a paraméter határozza meg azt, hogy hány Hz-es felbontásban történt az (processx...x (1).c file) identifikáció. Felbontás (DELTA_FREKI) = f felb = f sdsp /2/ID_LENGTH. Az f sdsp a DSP ID_TOP_VAL (processx...x.c file) DELTA_FREKI (processx...x.c file) decimált mintavételi frekvenciája, ami 2 khz Az identifikáció során ezen paraméter határozza meg azt, hogy hány Hz-ig történjen az identifikáció (f TOP ). Praktikusan tehát az ANC rendszer ennél magasabb frekvencián nem tud üzemelni, hiszen nincsen érvényes átviteli függvény. f TOP = ID_TOP_VAL * f felb Az ID_LENGTH és a mintavételi frekvencia által meghatározott érték: f felb Az identifikáció is DELTA_FREKI értékrıl indul, és DELTA_FREKI frekvenciával lépked. 13

15 REZ_KILEP_FREKI (processx...x.c file) NOISE_FREKI_MIN (processx...x.c file) NOISE_FREKI_MAX (processx...x.c file) OUT_NUM (processx...x.c file) IN_NUM (processx...x.c file) MOTE_NUM (tt.h file) MOTE_NUM_USE (processx...x.c file) FS_MOTE (tt.h file) FS (tt.h file) MOTE_REZ_NUM (tt.h file) NU (processx...x.c file) becsatfrekidelay (processrezanc.c file) Az a frekvencia, ahol egy rezonátor kilép. Rezonátoros hálózat esetén úgy kell megválasztani, hogy alacsonyabb legyen, mint a moteokon a rezonátor kilépési frekvenciája. Értékét a mintavételi frekvenciához viszonyított egységben kell megadni. A zaj minimális frekvenciája. Ha a referenciajel frekvenciája ez alá megy, akkor a zajcsökkentı rendszer kikapcsol, és nullázódnak az állapotváltozók. Értékét Hz-ben kell megadni. A zaj maximális frekvenciája. Ha a referenciajel frekvenciája ezen érték fölé megy, akkor a zajcsökkentı rendszer kikapcsol, és nullázódnak az állapotváltozók. Értékét Hz-ben kell megadni. Kimenetek száma. Azt adja meg, hogy hány zajelnyomó hangszóró csatlakoztatható a rendszerhez. Bemenetek száma. Azt adja meg, hogy hány motetól fogadja a rendszer az adatokat. Ezen paraméternek meg kell egyeznie a moteok számával, amit a MOTE_NUM konstans tartalmaz A hálózatban található moteok számát adja meg. A hálózatból beérkezı adatok közül a DSP csak az elsı MOTE_NUM_USE darab motetól származó információkat tölti be. A többi motetól érkezı adatok helyett nullákat használ. Ez akkor lehet hasznos, ha tesztelések során a moteok átprogramozása nélkül kisebb mérető rendszert szeretnénk használni, mint ahány mote található a hálózatban. A moteok mintavételi frekvenciája. Figyelem!!! Ha egész szám, akkor is xxxx.0 formátumú legyen, tehát legyen tizedespont, és 0-ra végzıdjön. A DSP decimált mintavételi frekvenciája. Figyelem!!! Ha egész szám, akkor is xxxx.0 formátumú legyen, tehát legyen tizedespont, és 0-ra végzıdjön. A moteok az általuk érzékelt jelek elsı MOTE_REZ_NUM darab Fourieregyütthatóját számolják ki és továbbítják a DSP felé. Ennek állítása csak a moteok átprogramozása után lehetséges. Az átcsatoló együttható értéke. A nuo tömbbe töltıdik be. A nuo tömbnek csupán az elsı elemét használja alapfelépítésben a program. A programot leállítva és a nuo tömb értékét átírva futás közben, a program újrafordítása nélkül is megváltoztatható (lsd es szakasz, 4-es pont ). Ez a változó adja meg, hogy az AFA által mért aktuális frekvenciát hány mintavételi idıponttal késleltetve használja fel a program az átcsatoló W mátrix (az átviteli függvény pszeudoinverze, a programban coup_re és coup_im tömbök tárolják) elıvételéhez. A késleltetésre azért van szükség, mert az adatátviteli késleltetés miatt a moteok által küldött állapotváltozók még egy korábbi frekvenciaértékhez tartoznak. Ennek változó zajfrekvencia esetén van jelentısége a stabilitás biztosítása miatt. (8 mote esetén kb. 600) 14

16 AFAfrekiDelay (processrezanc.c file) (1) X...X : bármely karaktersorozatot helyettesít Ez a változó adja meg, hogy az AFA által mért aktuális frekvenciát hány mintavételi idıponttal késleltetve használja fel a program a zajcsökkentı rendszerben lévı rezonátorfrekvenciaként. Erre azért van szükség, mert a moteokon futó rezonátorokhoz a szinkronizáció során küldött frekvenciaértékek késleltetve jutnak el, így ahhoz, hogy a rendszer ugyanazon frekvencián üzemeljen, a DSP-n helyben felhasznált frekvenciaértékeket is késleltetni kell. A zajcsökkentı program az átviteli függvény értékeket a coup_re és coup_im változókban tárolja, és a forráskódokkal megegyezı könyvtárban található i_atvitel_re.dat és i_atvitel_im.dat nevő fileokból olvassa be. A tömbökben a címzés (az adatok tárolása) a következıképpen néz ki: coup_xx[frekvencia][kimenet][bemenet]: tehát az adott frekvencián egy adott kimenet és bemenet közötti inverz átvitel így olvasható ki. IV. Táblázat. Gombok funkciója a zajcsökkentés során Gomb Funkció FLAG1 (1) Nullázza a kimenetet és megállítja a kimenı rezonátorok frissítését. Ezen gomb segítségével vizsgálható a ki és bekapcsolt zajcsökkentés közötti különbség. FLAG2 FLAG1 + FLAG2 DAI_P19 DAI_P20 (2) Az állapotváltozók nullázása. Ezzel pl. beállási tulajdonságokat vizsgálhatunk, hiszen a rendszert alaphelyzetbıl indítjuk. A két gomb együttes megnyomásával a FLAG2-nél leírtakon felül az AFA-hoz kapcsolódó változók is nullázódnak. Kiválaszthatjuk, hogy a DSP 4. jobb és bal kimeneti csatornáján melyik mikrofonhoz tartozó állapotváltozó jelenjen meg. (A gombok helyértéke 2 0 és 2 1 ). (1) A kimenet frissítése a gomb felengedése után egy bizonyos ideig még szünetel (ennek idejét a tilttime változó tartalmazza mintavételi idıközökben). Ennek oka, hogy a gomb felengedése után a holtidık, a rendszer dinamikája stb. miatt még a kikapcsolt zajcsökkentı algoritmus esetén érzékelt jelek vannak a rendszerben (melyek tipikusan nagyobbak, mint a bekapcsolt állapotban lévık). Ezek a nagy értékő jelek viszont a kimeneteket kibillenthetik abból az állapotból, amikor a zajcsökkentés beállt az állandósult állapotba. Így a visszakapcsoláskor egy beállási szakasz következik, tehát nem különül el annyira a ki- és bekapcsolt zajcsökkentési állapotok közötti különbség. Amennyiben beiktatjuk ezt a késleltetést a kimenetek frissítésébe, úgy a rendszer beáll a gombnyomás elıtti állapotába, mielıtt elkezdi a kimeneti rezonátorok frissítését, tehát amennyiben állandósult állapotban nyomtuk meg a gombot, úgy tranziens nélkül áll vissza az állandósult állapotba a gomb felengedése után. (2) Azt, hogy hányadik felharmonikushoz tartozó állapotváltozót jelenítse meg a DSP, a mitrakkirez változó tartalmazza. Fordításkor, vagy futás közben a program megállításával értéke változtatható. A zajcsökkentı program mőködtetésekor érdemes a hangszórók hangerejét maximumra állítani, hogy minél nagyobb hangerejő ellenzajt tudjanak kiadni telítés nélkül. Vegyük észre, hogy ha állítjuk a hangszóró hangerejét, akkor azzal változik az átcsatoló együttható. Ha tehát egy adott elrendezésnél módosítjuk a hangerıt, akkor annak megfelelıen módosítsuk a nu értéket is. 15

17 3. Zajcsökkentı program részletes leírása (Az itt leírtak feltételezik a DSP architektúra és programozás alapszintő ismeretét.) A zajcsökkentı és identifikáló funkciót ellátó projektnek az V. Táblázatban foglalt fileokat kell tartalmaznia. V. Táblázat. A zajcsökkentı projekthez tartozó fileok. conv.asm (1) Konvolúciót végrehajtó asm függvényt tartalmazó file. Paraméterek: 1: az együtthatók tömbjére mutató pointer 2: a bemenı tömbben a legutoljára mentett értékre mutató pointer 3: bemenı adatokat tartalmazó tömbre mutató pointer 4: bemenı adatokat tároló puffer hossza + 1 convuh.asm (1) A conv_asm_int függvényt tartalmazza. Ez a függvény egy együtthatókészlettel 8 darab szőrést végez el 8 darab különbözı bemeneten. A bemeneti értékeket tartalmazó puffereknek egymás után kell elhelyezkedniük, és hosszuknak meg kell egyezni. Paraméterek: 1: az együtthatók tömbjére mutató pointer 2: a bemenı tömbben a legutoljára mentett értékre mutató pointer 3: bemenı adatokat tartalmazó tömbre mutató pointer 4: bemenı adatokat tároló puffer hossza + 1 5: kimeneti értékeket tároló tömb kezdıcíme convuh_sisd.asm DAIsigInit.c u.a. mint az elızı, de nem használja ki a párhuzamos architektúrát. Aszinkron soros porthoz tartozó lábak inicializálás (DAI_PB02, DAI_PB04). readdaipin(int mask) függvény implementálása: DAI lábak olvasásához használható. init1835viaspi.c A kodek inicializálása. initdai.c Kodekhez, és más alapvetı funkciókhoz tartozó lábak inicializálása. initpll.c Órajelgenerátor PLL-jét beállító initpll() függvényt tartalmazza. initsport.c Soros port inicializálása. Az itt nem definiált konstansok megtalálhatóak a tt.h fileban. Soros port hozzárendelés: ADC: SPORT0A, DAC SPORT1A-1B-2A-2B RS232 vevı: SPORT4A RS232 adó: SPORT5A IRQprocess.c (Nem szükséges a projekthez. Csupán a hangerıt állító függvényeket tartalmaz.) 16

18 main.c processx...x (2).c SPORTisrDec.c UARThandlInterp.c (egyszerő adattovábbító rendszer) UARThandlRez.c (rezonátoros adattovábbító hálózat) ADSP-21364_C_test.LDF A fıprogramot tartalmazza. Itt történik az inicializációs függvények mehívása. A while(1) { if(dataready){ dataready = 0; process();} } programkód segítségével a jelfeldolgozó rutint tartalmazó process() függvény akkor hívódik meg, ha a dataready flag értéke true. Ez akkor áll elı, ha készen áll egy adat a jelfeldolgozó rutin számára. A process() függvényt tartalmazó file. Itt történik a jelfeldolgozó rutin lefutása. A kodek által adott megszakításokat feldolgozó receive rutint tartalmazza. A kodek soros porton küldi az adatokat. Az ADC-rıl folyamatosan érkeznek az adatok, és ezek generálnak megszakításokat. Ezen megszakítások alkalmával töltjük be a soros port regisztereibe a kodek DAC-i számára küldendı adatokat. A DAC és az ADC 48 khz-en üzemel, így ebben a rutinban történik az interpoláció és a decimálás. 24-szeres decimálás és interpoláció esetén minden 24-edik megszakítás alkalmával a dataready flaget beállítja a rutin, így indítja a jelfeldolgozást. (lsd. 6. ábra) A jelfeldolgozó rutin számára a decimált bemeneteket a rightin és a leftin változókban adja át. A kimeneti értékeket a jelfeldolgozó eljárástól a rightoutx és a leftoutx (X=1,2,3,4) változókban várja az interpolációt végzı szakasz, ezeket interpolálja fel 2 khz-rıl 48 khz-re. Az UART-tól érkezı megszakításokat lekezelı UARTrec() függvényt tartalmazza. Az UARTon érkezett adatokat (zajmintákat) lekérdezhetjük bármikor. Ez a lekérdezés lehet az utolsó adatok lekérdezése illetve a lekérdezés idejében történı interpolálással. Az UART-tól érkezı megszakításokat lekezelı UARTrec() függvényt tartalmazza. Az UARTon érkezett adatokat ( moteoktól érkezı rezonátor állapotváltozókat) lekérdezhetjük bármikor. A függvény automatikusan megvalósítja a bázisfüggvények szinkronizálását. [2] A memóriakiosztást beállító file. A bigcodeseg és a bigcodeseg2 memóriablokkok (mindkettı egy viszonylag nagymérető 16 kword mérető blokk). Az átviteli függvény / átcsatoló együtthatók tárolására szolgál, hiszen ezek viszonylag sok helyet foglalnak. Amennyiben ezen blokkokba szeretnénk helyezni egy változót, akkor a deklaráció során a változót tartalmazó sor elejére a segment("bigcodeseg") illetve segment("bigcodeseg2") parancsokat kell elhelyezni. 17

19 tt.h ad1835.h Projekthez tartozó konstansokat tartalmaz. A kodekhez tartozó konstansokat tartalmazza. (1) A párhuzamosított utasítás-végrehajtást több adaton (SIMD mód: Single instruction Multiple Data) úgy lehet végrehajtani, hogy a bejövı adatokat olyan cirkuláris pufferben tároljuk, ahol a puffer hossza eggyel nagyobb, mint a tárolt bejövı adatok száma, és a puffer elsı és utolsó eleme megegyezik. (2) X...X : bármely karaktersorozatot helyettesít 3.1. SPORTisrDec.c A file a receive függvényt tartalmazza, mely az SPORT0 (0. soros port) megszakításakor hívódik meg. A fileban használt rightin_i és a leftin_i változók a kodektıl érkezı nyers adatokat tartalmazza, melyek a rightin és a leftin változókba kerülnek, mielıtt a 2 khz-en futó decimált jelet feldolgozó process függvény meghívódik. A decimálás a következı módon zajlik. Az interpstage változó értéke minden 48 khz-en történı mintavételezés alkalmával nı. Ez a változó azt jelöli, hogy két 2 khz-es mintavételi idıpont között hányadik 48 khz-es mintavételi idıpont történt. Amint interpstage eléri az INTERP_RAT konstans értékét (mely az interpolálás/decimálás arányát mutatja), akkor a rightin és a leftin változókba kerülnek a kodektıl aktuálisan érkezett minták, illetve a dataready flag beállításával jelzi a függvény, hogy készen áll egy új minta a decimált jelfeldolgozó rutin számára. Az interpoláció is ezen függvényben történik. Az interpolálás egy polifázisú FIR szőrı segítségével történik. (lsd 1.5. szakasz). Az interpolálandó értékeket az interpfiltdata kétdimenziós tömbbe mentjük. Az interpfiltdata[kim][x] a kim-edik kimenethez tartozó utolsó DAC_INT_FIL_LEN darab változót tárolja, az aktuális minta az x-edik helyre kerül. Ez egy szoftveresen megvalósított cirkuláris puffertömb. Az új értékek felvétele a decimált jelfeldolgozó eljárás lefutásakor történik. Az elmentett értékek a jelfeldolgozó eljárás által elıállított a rightoutx és a leftoutx (X=1,2,3,4) változókban átadott értékek. Az interpfiltdata tömbben tárolt mind a nyolc kimentre történı szőrést egyszerre végzi el a conv_asm_int függvény. A szőréshez minden kimenethez ugyanazon szőrıegyütthatókat használja, és a szőrés eredményei a rightoutxd és a leftoutxd (X=1,2,3,4) változókba kerülnek, melyeket aztán átskálázva és típuskonverziót elvégezve a rightoutx_i és a leftoutx_i (X=1,2,3,4) változókba másol a program. Ezeket minden 48 khz-es mintavétel alkalmával elküldjük a kodek felé. A conv_asm_int függvény tehát 48 khz-en üzemel. A polifázisú szőrı együtthatóit az interpfiltcoef[interpstage][x] kétdimenziós tömb tárolja. Az elsı interpstage paraméterrel az interpstage-edik interpolációs fázishoz tartozó együtthatókészletet címezhetjük meg, x pedig az ebben a fázisban használt x-edik együttható. (A programban használt interpfiltcoef[interpstage][0] kifejezés tehát az éppen aktuális interpolációs fázisnak megfelelı együtthatókészlet elejére mutat). A tt.h fileban definiált DAC1, DAC2, DAC3 és DAC4 konstansok azt jelölik, hogy használni szeretnénk-e az adott DA csatornát. Ha nincs definiálva valamelyik, az azt jelenti, hogy az adott csatornát nem szeretnénk használni. 18

20 3.2. UARThandlInterp.c és UARThandlRez.c Ez a szakasz a soros port kezelését és a zajcsökkentı program soros porthoz, illetve a soros porton érkezı és küldendı adatok kezeléséhez kapcsolódó részeit tárgyalja Hardver interfész A bázisállomást tartalmazó programozókártya és a DSP közötti fizikai illesztést a 10. ábrán látható egyszerő áramkör valósítja meg, mely a 11. ábrán látható RS232-es csatlakozóban van elhelyezve 10. ábra. A programozókártya és a DSP közti csatlakozó 11. ábra. A programozókártya és DSP összekötésére szolgáló csatlakozó Látható, hogy az RS232-es csatlakozó felıli jelszint illesztést a Q1 tranzisztor valósítja meg a DSP DAIP2 lábára beprogramozott felhúzó-ellenállás segítségével. A D1 dióda a túl nagy zárófeszültségtıl védi a Q1 tranzisztor BE átmenetet (adatlapja szerint 6 V a megengedett legnagyobb zárófeszültség, míg a soros 19

21 porti szabvány -25 V-ot is megenged). A DSP felıl érkezı adatok esetén csupán egy soros védıellenállás található. A moteon található soros porti illesztı IC adatlapja alapján ugyanis a DSP által kiadott 0 V és 3.3 V-os logikai szinteket meg tudja különböztetni, mivel komparálási szintje 1.6 V körül van. Ennek következménye viszont, hogy a kiküldött adatokat invertálni kell Szoftver interfész A UARThandlInterp.c és UARThandlRez.c fileokban található UARTrec() file az SPORT4 soros port megszakításakor hívódik meg. A megszakítás-kezelıt a main függvényben állítjuk a függvényre: interrupt(sig_sp4, UARTrec());. A megszakítás alkalmával addig olvassuk a soros porthoz tartozó puffert, amíg van benne adat: while(0<((rec_ctl)&dxs1_a)){ tmp = REC_BUFF; rawdatarec = tmp; Az adat a rawdatarec változóba kerül. Mivel a DSP soros portjának szinkron soros port, de aszinkron soros portként használjuk olymódon, hogy a frame jelet a UART-tól érkezı byteok start bitje adja [5]. A DSP háromszoros sebességre van állítva (3*115200kbps), így egy UARTon küldött adatbit a DSP-n három adatbitnek felel meg, és a három adatbit közül a középsıt veszi a DSP érvényesnek. A 32 bites adatból a 8 bites adat kinyerését egy assembly betét végzi, a nyolc bites adat a datarec változóba kerül. Az elıjelesen értelmezett érték a datarecsig változóban található, és a következı asm betét segítségével állíja elı a program: asm volatile( "r4 = lshift %1 by 24; \n\t" //balra logikai (normál) shift "r4 = ashift r4 by -24; \n\t" //jobbra aritmetikai shift "%0 = r4; \n\t" : "=&d" (datarecsig) : "&d" (datarec) : "r4" // r4 segédregiszter ); Az asm kód mőködése röviden: a datarec 32 bites változó alsó 8 bitjében található a változó. Ezt 24 bittel balra shiftelve a 8 bites adat felsı bitje a 32 bites adat felsı bitpozíciójába kerül. Ezt az adatot aritmetikai shifteléssel (mely a legfelsı, tehát elıjelbitet kiterjeszti addig amíg leshifteljük az adatot, tehát megmarad a szám elıjele!) visszashifteljük az eredeti pozícióba, melynek így már legfelsı elıjelbitje ismétlıdik a 8. bittıl felfelé, tehát így egy 32 bites elıjeles számhoz jutunk, melyet a datarecsig változóba ír az asm kód. Az UARTon a bázisállomástól érkezı adatok blokkosan értelmezendıek. Egy blokk alatt egy olyan adatcsomagot értünk, amelyben az összes motera vonatkozó adat megtalálható (egyszerő adatgyőjtés esetén az összes mote-tól egy adott mintavételi idıpontban vett adat, rezonátoros hálózat esetén pedig az összes motetól származó rezonátor állapotváltozók. A bázisállomás által küldött adatok formátumát lsd. [1] és [2]-ben). Egy blokk (keret) kezdetét az elsı adatbyteban a 9. bit 1-esre állításával jelöljük. Annak vizsgálata, hogy egy byte egy blokk elsı byteja-e a (rawdatarec&16) kifejezéssel történik. A soros porton történı adatküldés a senddata(unsigned int * data, unsigned int datanum) függvény segítségével lehetséges. A data paraméter a küldendı adatok címét mutatja a datanum pedig a 20

22 küldendı adatok számát. A küldendı adatokat speciális formátumúvá kell alakítani. Ezekben a tt.h fileban található CONVERT_DATA_UART_G_SF, CONVERT_DATA_UART_G_IF, CONVERT_DATA_UART_N_SF és CONVERT_DATA_UART_N_IF makrók segítenek. A makróknak 8 bites adatokat kell átadni, amelyeket a megfelelı formátumúvá alakítanak. A 10. ábrán látható csatlakozó használata esetén a CONVERT_DATA_UART_G_SF és CONVERT_DATA_UART_G_IF makrókat kell használni, melyek invetrálják az elküldendı biteket. Az SF és IF utótagok a Start Frame és In Frame szavakra utalnak. SF esetén a 9. bitet 1-esre állítja, tehát blokkos üzenetküldés esetén ez elsı bytenál ezt a makrók kell használni a további byteoknál pedig az IF végzıdéső makrót. Példa: A soros porti adatküldés használatára az UARThandRez.c fileban találhatunk példát, ahol a phasekuld és a frekikuld nevő 32 bites változókat továbbítjuk 8 darab 1 byteos (8 bites) adatokat tartalmazó blokkban. Az elküldendı adatokat a syncuz nevő tömbben tároljuk. //32 bites adatok feldarabolása 8 bites adatokra és konvertálása syncuz[0] = CONVERT_DATA_UART_G_SF(((phaseKuld )&0x0FF)); syncuz[1] = CONVERT_DATA_UART_G_IF(((phaseKuld>>8 )&0x0FF)); syncuz[2] = CONVERT_DATA_UART_G_IF(((phaseKuld>>16)&0x0FF)); syncuz[3] = CONVERT_DATA_UART_G_IF(((phaseKuld>>24)&0x0FF)); syncuz[4] = CONVERT_DATA_UART_G_IF(((frekiKuld )&0x0FF)); syncuz[5] = CONVERT_DATA_UART_G_IF(((frekiKuld>>8 )&0x0FF)); syncuz[6] = CONVERT_DATA_UART_G_IF(((frekiKuld>>16)&0x0FF)); syncuz[7] = CONVERT_DATA_UART_G_IF(((frekiKuld>>24)&0x0FF)); //üzenet küldése senddata(syncuz, 8); A senddata() függvény DMA segítségével továbbítja a több byteot tartalmazó adatokat UARThandInterp.c Egyszerő adattovábbító hálózat esetén a moteoktól érkezı adatokat a motedataarr pufferben tároljuk a motedatabuffpoz pozícióban. A pufferben datafrommotestype típusú rekordokat tárolunk. Ehhez tartozik egy mintákat tároló tömb (motesamp) és a blokk (illetve a blokk elsı adatbyteja) érkezésének ideje (rectime). A lastrecmsg változó az utoljára érkezett adatblokk érkezésének idejét tárolja. A moteok mintáit a motesamp tömbben a motesampactmote pozícióban tároljuk. Új blokk érkezésekor a motedatabuffpoz puffert a következı pozícióra állítjuk és a motesampactmote pozíciót nullázzuk. Az utoljára érkezett adatblokk érkezési idejét a lastrecmsg változóba mentjük. A moteok által küldött adatokhoz többféleképpen hozzáférhetünk függvények meghívásával, melyek a VI. Táblázatban találhatóak. VI. Táblázat. A moteok adatainak lekérdezését lehetıvé tévı függvények. Függvény Funkció getlastdatafrommotes(...) Az utoljára érkezett adatokat kérhetjük le. Paraméterként egy pointert kell átadni, mely egy olyan tömbre mutat, melybe az adatokat kívánjuk menteni. Ebben az esetben nincsen interpoláció. 21

23 getinterpdatafrommotes(...) A kérés idıpontjában a moeoktól származó adatok lineáris interpolációval számítva. Paraméterként egy pointert kell átadni, mely egy olyan tömbre mutat, melybe az adatokat kívánjuk menteni. Az interpoláció során a reqtime változóba menti a kérés idejét dt változóba pedig az utolsó érkezett adat érkezése óta eltelt idı kerül, ami (reqtime-lastmsgarrtime). Az (1/333e6)-os szorzó az órajel periódusideje, melyben a különbséget mérjük. A függvényben sorra megyünk az összes moteon. Minden mote esetén ugyanaz az interpolációs algoritmus fut le. d2 be a legutoljára érkezett d1-be az azt megelızı minta kerül. Az interpoláció az alábbi ábrának megfelelıen történik: d2 d1 dt TS_MOTE t d2 d2 f ( dt) = d1 + dt TS_MOTE TS_MOTE a moteok mintavételi idıközét jelöli. getsecinterpdatafrommotes(...) A kérés idıpontjában a moeoktól származó adatok másodrendő interpolációval számítva. Paraméterként egy pointert kell átadni, mely egy olyan tömbre mutat, melybe az adatokat kívánjuk menteni. Ezen függvényeket a process() függvényben meghívva a moteoktól érkezı adatok a lekérdezési idıpontban vett értéke lekérhetı (a függvénynek megfelelı interpolációval számítva) UARThandRez.c Rezonátoros adattovábbító hálózat esetén ez a file tartalmazza az UARTrec() függvényt. A moteoktól érkezı rezonátor-állapotváltozókat a recrezbuff[rec_buff_size][total_dat_num] kétdimenziós tömbben tároljuk. Elsı paraméter a pufferelést, a második pedig a bejövı adatok tárolását szolgálja, melyben a moteok által küldött adatok találhatóak. A pufferbe írás aktuális pozícióját a recbuffptr változó adja meg (tehát recrezbuff[recbuffptr][...]) a moteoktól érkezı adatok helyét pedig a recrezbuffpoz. Az utoljára beérkezett teljes adatblokk a recrezbuff tömb recbuffptract által mutatott pozíciójában található (tehát recrezbuff[recbuffptract][]). Mivel a moteok a rezonátor együtthatókat 16 biten tárolják, a soros porton küldött adatok viszont 8 bitesek, így ezekbıl a 8 bites adatokból újra elı kell állítani a 16 bites számokat. A soros porton elıször a 16 bites számok alsó 8 bitje 22

24 (LSByte) aztán pedig a felsı 8 bit érkezik (MSByte). Egy blokk mindig LSBytetal kezdıdik, így egyszerően megállapítható, hogy melyik adatbyte LSByte és melyik MSByte. Ezt az LSBjon változó mutataja, melynek értékét minden vett blokk elején igazra állítjuk, és minden vett adatbyte után váltjuk. Az LSByte értékeket elıjel nélküli az MSByte értékeket elıjeles számként kell értelmezni (tehát vétel esetén az LSByteot a datarec az MSByteot a datarecsig változókból kell kiolvasni). A rezonátor állapotváltozók értékét 1.0-re normálva (tehát 16 bites számok lévén tal osztva) float típusú számként mentjük a recrezbuff tömbbe. A process() függvényben a getcurrbuff() függvénnyel kérdezhetı le a legutoljára mentett teljes adatblokk címe (ami az elızıek alapján a tehát a recrezbuff[recbuffptract][0] elemmel kezdıdik). A moteoktól kapott üzenetek a következı formátumúak: 1. adatbyte. A 9. bit 1-es Utolsó adatbyte 1. mote N. mote DC 1. harmonikus 1. harmonikus 5. harmonikus 5. harmonikus képzetes rész valós rész képzetes rész valós rész LSByte MSByte LSByte MSByte LSByte MSByte MSByte LSByte MSByte LSByte Az UARThandRez.c fileban az LSByte és MSByte byteokat már összevonjuk, így egy állapotváltozó 16 bitje egységesen kezelhetı, és az integer float konverzió is megtörténik. A maximumuk pedig 1-re van normálva (256 2 nel történı osztás). Az UARTrec() függvény másik fontos funkciója rezonátoros adatgyőjtı hálózat esetén az alapharmonikus bázisfüggvények szinkronizációja. Ehhez minden adatblokk elsı bytejának megérkezésekor kiküldi soros porton az aktuális alapharmonikus fázis és frekvencia értékeket (az elsı byteot a 9. bit 1-es értéke jelzi és a (rawdatarec&16) feltétellel vizsgálható). Mivel a fázisnak (phase változó a process() függvényben) a frekvencia (freki változó a process() függvényben) értéke szerinti frissítését végzı process() függvény (jelfeldolgozási algoritmus) és a soros porti adatok érkezését jelzı UARTrec() függvény egymáshoz képest aszinkron futnak, így nem helyes az éppen aktuális phase és freki változók értékének továbbítása. A fázisnak az UARTrec() meghívásakor az adatblokk elsı adatbytejának megérkezésekor vett értéke (melyet φ(t i )-vel jelölünk) (1) alapján számítható. Ahol t i az aktuális idıpont t 0 a process függvény utolsó meghívásának idıpontja (azért fontos, mivel ekkor frissült a fázis értéke, tehát ebben az idıpontban tekinthetı a phase változó értéke érvényesnek), az f(t 0 ) pedig a frekvencia legutolsó ismert értéke. φ(t i ) = φ(t 0 ) + f(t 0 ) (t i t 0 ) (1) A képletben azt használjuk ki, hogy a frekvencia a fázis deriváltja. A (t i t 0 ) kifejezésnek a (datarectime-lastproctime) érték felel meg. Ez órajelszámban kifejezi az utolsó jelfeldolgozási pont óta eltelt idıt (A DSP órajele 333 MHz). A datarectime az elsı adatbyte érkezének idıpontja, a lastproctime pedig az utolsó jelfeldolgozási pont futásának (tehát a fázis utolsó frissítésének) idıpontja, ezt tehát a prcess() függvényben a fázis frissítésekor kell beállítani. Az idı mérésére egy a processzoron lévı számlálót használunk, mely állandóan fut a processzor órajelfrekvenciájával, és értékét (melyet az emuclk regiszter tartalmaz) a CYCLE_COUNT_START(Time_X) makróval lehet lekérdezni, mely a Time_X változóba írja a számláló aktuális értékét. 23