Proiect SDPST

TEMA PROIECTULUI

Se cere sa se realizeze din punct de vedere hardware si software un sistem cu procesor DSP - ADSP2181 care sa implementeze o functie de prelucrare de semnal: receptor de tonuri multifrecventa(DTMF).

Date initiale :

-specificatia procesorului de semnal ADSP2181

-specificatia codecului AD1847

-descrierea algoritmului de prelucrare ( Goertzel )

-programul de test pentru initializarea procesorului ADSP2181 si a codecului AD1847

-organigramele functionarii sistemului

-schemele electrice pentru realizarea unui sistem cu ADSP2181

DESCRIERE STRUCTURALA

DTMF ( Dual Tone Multifrequency ) reprezinta un sistem de semnalizare care inlocuieste semnalizarea clasica, cu pulsuri, in reteaua telefonica.De asemenea sistemul DTMF este utilizat si in alte aplicatii : sisteme bancare prin telefon, posta electronica pe linie telefonica, control la distanta prin telefon.

Un semnal multifrecventa ( DTMF ) reprezinta o suma de doua sinusoide convenabil alese; exista mai multe standarde DTMF care difera prin numarul de frecvente alese si de valoarea acestora.Cel mai utilizat este standardul CCITT care recomanda doua grupuri de frecvente : un grup de frecvente joase (697 Hz, 770 Hz, 852 Hz, 941 Hz) si un grup de frecvente inalte ( 1209 Hz, 1336 Hz, 1477 Hz, 1633 Hz).Sunt 16 astfel de tonuri fiecare compus dintr-o frecventa de linie si o frecventa de coloana. Sunt astfel formate zece cifre (0 - 9), tonurile de diez (#) si star (*) si patru tonuri speciale(A, B, C, D).

1209 Hz 1336 Hz 1477 Hz 1633 HZ

696 Hz 1 2 3 A

770 Hz 4 5 6 B

852 Hz 7 8 9 C

941 Hz * 0 # D

In program sunt executate instructiunile in 300 ciclii (aproximativ),fiecare ciclu avand o durata de 30 ns,asta inseamna 9 microsecunde in total pt o prelucrare a unui esantion.

Frecventa de esantionare este de 8kHz ceea ce inseamna ca avem o perioada de esantionare de 125 microsecunde.

Este important ca prelucrarea esantionului sa incapa de cel putin o data in perioada de esantionare. Avand in vedere insa ca prelucrarea se face de doua ori pt fiecare esantion, este nevoie ca prelucrarea sa incapa de doua ori ca durata in perioada de esantionare (lucru care se si intampla).

Un alt aspect este durata corecta a tonului DTMF (40-50 ms) din care sunt extrase N=205 esantioane.

Pentru implementarea modulatorului se alege combinaţia codec 1847 si un procesor ADSP 2181. Semnalul analogic obţinut de pe linia telefonică este trecut printr-un convertor analog digital, în cadrul codecului AD1847. După conversia analog-digital, semnalul este transferat procesorului de semnal prin intermediul portului serial.

Schema bloc

ALGORITMUL DE DECODARE AL TONURILOR DTMF

Decodarea unui ton DTMF presupune extragerea celor 2 frecvenţe (tonuri) din semnal şi testarea acestora pentru a se determina dacă semnalul este ton DTMF. Dacă cele 2 frecvenţe corespund standardului DTMF atunci se determină codul de 4 biţi asociat semnalului DTMF.

Decodarea analogică a tonurilor DTMF se realizează prin detecţia şi numărarea trecerilor prin zero ale semnalului testat după ce acesta a fost trecut printr-un set de filtre trece bandă foarte selective. În prelucrarea digitală este convenabil să se efectueze o transformare din domeniul timp în domeniul frecvenţă (transformarea Fourier discretă - DFT).

Această transformare este efectuată utilizînd algoritmul Goertzel, care prezintă urmatoarele avantaje:

- nu este necesară stocarea a N eşantioane ale semnalului testat (N este numărul de puncte în care se calculează transformata Fourier discretă).

- calculul unui punct al DFT se realizează simultan cu citirea eşantionului curent al semnalului testat.

- nu este necesară adresarea cu inversarea biţilor (ca la FFT).

- implementarea algoritmului Goertzel este simplă (echivalentă cu un filtru IIR de ordin Formulele de calcul ale transformatei Fourier discrete sînt următoarele:

Alegerea lui N şi k se face conform relaţiei:

unde frecvenţa dorită este frecvenţa pentru care se calculează transformata Fourier, iar N este numărul de puncte în care se calculează transformata Fourier. N trebuie ales astfel încât k să rezulte cât mai apropiat de un număr întreg.

Pentru detecţia unui ton DTMF este necesară determinarea amplitudinii celor 2 componente spectrale (frecvenţele care, însumate, generează tonul DTMF) şi a armonicelor acestora. Se alege N = 205 pentru frecvenţele fundamentale şi N = 201 pentru armonici.

Frecvenţa de eşantionare este de 8 kHz.

Testele efectuate după calculul DFT sînt următoarele:

1. determinarea frecvenţei de linie şi a frecvenţei de coloană cu amplitudini maxime, din cele 8 componente spectrale asociate frecvenţelor fundamentale.

2. verificarea amplitudinii componentelor spectrale alese la punctul 1 (acestea trebuie să depăşească un prag minim impus).

3. se verifică dacă mai există şi alte componente spectrale care au amplitudinea peste pragul impus la punctul 2 (acest lucru nu este permis pentru un ton DTMF).

4. se calculează diferenţa în decibeli dintre nivelul frecvenţei de rînd şi nivelul frecvenţei de coloană (determinate anterior) şi se compară cu un prag impus (altul decît cel definit anterior). Diferenţa nu trebuie să depăşească acest prag.

5. codul binar asociat tonului DTMF se generează numai dacă acesta are durata corectă (tonul DTMF are o durată de 40-50 ms ).