A megoldások még nincsenek mind benne, kérlek szerkesszétek, bővítsétek!
A csoport
1. feladat
Írja le röviden a szuperskalár architektúra lényegét. Alkalmas-e valósidejű alkalmazások futtatására?
Megoldás
2. feladat
Rajzolja le, hogyan valósítható meg FPGA-ban tetszőleges 5 változós logikai függvény LUT4 és multiplexerek segítségével.
Megoldás
A rendkívül jól használható FPGA-s pdf-ből:
Tehát van 2 4-4 bemenetű LUT, azaz 2 db 4 változós függvény, majd a kimenetek közül egy MUX választ, amit az 5. bemenet vezérel, tehát ez egy 5 változós függvény.
3. feladat
Feldolgozóegységekben (processzor, mikrokontroller, DSP) milyen alapvető lehetőségek vannak a sebesség növelésére? Soroljon fel legalább 3-at! A javított hagyományos DSP-k ezek közül melyikben tudnak többet, mint a hagyományos DSP-k?
Megoldás
Sebesség növelés
órajel növelés
több feldolgozó egység
pipeline
Javított hagyományos DSP (ezek nem biztosak)
két azonos művelet egy időben (??)
két aritemetikai egység (??)
kétszeres busz sebesség (??)
SIMD (??)
4. feladat
Rajzolja fel a Szigma-Delta AD átalakító blokkvázlatát. (Nem csak a modulátorét, hanem az egészet.) Jelölje be rajta minden egyes blokk be és kimenetén, hogy analóg vagy digitális-e a jel, ha digitális, akkor mekkora a mintavételi frekvencia és a bitszám.
Megoldás
Tantárgyi pdf 61. oldal:
5. feladat
Rajzoljon áram kimenetű string (lánc) DA átalakítót. N bites átalakítóhoz hány ellenállás és hány kapcsoló kell?
Megoldás
Tantárgyi pdf 75. oldal:
2N-1 ellenállás és kapcsoló szükésges
6. feladat
Egy mikrokontrollerben lévő ADC THD+N-jét szeretnénk mérni. Hogyan tenné? Adja meg a mérési elrendezést, mi a gerjesztés, mit mérsz, mit számítasz. Adja meg a THD+N képletét, és a betűk jelentését.
Megoldás
72. oldal:
7. feladat
Rajzolja le a lineáris interpoláló szűrő átviteli függvényét a 0..fs,új tartományban. fs,régi és fs,új aránya K=3.
Megoldás
8. feladat
Egy lineárfázisú FIR aluláteresztő szűrőt milyen paraméterekkel specifikálna? Rajzolja le, jelölje a nevezetes pontokat és nevezze meg a paramétereket.
Megoldás
9. feladat
CAN protokoll hogyan gondoskodik arról, hogyha egy csomópont hibát érzékel, akkor az az üzenet a többi csomópont számára is hibás legyen?
Megoldás
10. feladat
FlexRay milyen busztopológiát használ, hogy hibatűrő legyen? Rajzoljon le egy ilyen topológiát, és írja le, mi biztosítja a hibatűrő viselkedést.
Megoldás
B csoport
1. feladat
Rajzolja fel egy DDS rendszer blokkvázlatát. Jelölje be a tipikus bitszámokat. Mekkora a kimeneti frekvencia, ha az órajel frekvenciája fc, a fázisregiszter M bites, a delta fázisregiszter tartalma pedig K? Mekkora a frekvencia felbontás?
Megoldás
2. feladat
Mi az alapvető követelmény az FPGA-ban egy logikai cellával szemben?
Megoldás
3. feladat
Adjon meg az alábbi kód alapján két olyan tulajdonságot, amely DSP-kre jellemző.
MX0 = DM(I0, M1); MY0 = PM(I4, M5);
Megoldás
4. feladat
Rajzolja le a MagAmp erősítőt tartalmazó 3 bites Bit-per-stage ADC blokkvázlatát és a MagAmp fokozat kapcsolását.
Megoldás
PDF 69. oldal
5. feladat
Hány ellenállás szükséges, ha 14 bites Kelvin-Varley típusú ADC-t szeretnénk 7+7 bites felosztással, vagy lánc típusút felosztás nélkül.
Megoldás
Dabóczi jegyzete alapján a Kelvin-Varley osztóval 27+27=28=256 ellenállás, lánc típussal pedig 214=16384 szükséges.
Érdekesség, hogy a KV osztónál úgy érhetünk el minimális alkatrész számot, hogy egyenlően osztjuk el a biteket a két fokozat között, ahogy a feladatban is történt.
6. feladat
Mikrokontroller belső ADC-jét mérjük. Hogyan határozná meg a SINAD-ot? Mérési elrendezés, mi a gerjesztés, mit mérünk, mit számítunk. Adja meg a SINAD definícióját egy képlettel, és a betűk jelentését.
Megoldás
Egy ismert sűrűségfüggvényű jelet adunk az átalakító bemenetére. A kimeneti kódok hisztogramját előállítva és összevetve az eredeti jel sűrűségfüggvényével, az átalakító statikus karakterisztikája ill. számos egyéb paramétere meghatározható. (Labor 2 7. mérés segédlete)
Mivel nekünk most a zaj és a torzulás lényeges, ezért a kimeneti adatsort Fourier-transzformáljuk (FFT/DFT). Célszerű szinuszjellel gerjeszteni, mert egyszerű a spektruma. Más periodikus jelekkel elméletben ugyanaz jön ki, de gyakorlatilag csak zavarnának a felharmonikus komponenseik. Ahhoz, hogy a hisztogramunk a tényleges helyzetet tükrözze, egész számú periódust kell mintavételezni, koherens mintavételezés szükséges, a következő összefüggés szerint:
, ahol M a minták száma, J a mintavett periódusoké, fi a jel frekvenciája, fs pedig a mintavételi frekvencia.
Illetve a pontos méréshez fontos még, hogy az átalakító legyen kivezérelve (FS közelében), de ne legyen túlvezérelve (ne vágja le a szinuszt).
FFT-vel meghatározzuk a spektrumot (ha a kontroller nem képes FFT-re, akkor a mintákatból Matlabban megoldható). Az alapharmonikus a jel frekvenciájánál adott A jelszintű, ez a legnagyobb tüske. A többi harmonikus a jel felharmonikusai (distortion, Hi) és a zaj (noise, Ni). A SINAD számítása innen:
Az említett Labor 2 jegyzetben van bonyolultabb képlet is, de szerintem ez elég így.
Definíció szerint a SINAD (SIgnal-to-Noise And Distortion ratio) megadja a jelteljesítmény, valamint a zaj és a harmonikusok együttes teljesítményének az arányát.
7. feladat
Mi a hatása a DAC kimenetén a ZOH-nak, hogyan módosul a jel spektruma. Adja meg a jel spektrumát ZOH nélkül és ZOH-hal. Jelölje be az f tengelyen a karakterisztikus pontokat, pl. fs. Adja meg a ZOH átviteli függvényét.
Megoldás
Nulladrendű tartó hatása
A DA átalakító a kimenetén a diszkrét értéknek megfelelő feszültségszintet a következő mintavételi időpontig tartja. Ezt hívják nulladrendű tartónak. Ezáltal a kimenet lépcsős lesz. Ez a lépcsősség abból ered, hogy a kimenet csak adott időpillanatokban változik, tehát ez nem a kvantáló hatása. (Természetesen a kvantáló miatt is csak diszkrét feszültségszintek jelenhetnek meg, de a két hatás egymástól független.) A nulladrendű tartó hatása modellezhető úgy, hogy a diszkrét jelsorozat konvolválódik egy analóg négyszög ablakkal, melynek a szélessége a mintavételi idő. A diszkrét jel spektruma a négyszög ablak spektrumával (sinc) szorzódik. A sinc leszívási pontjai a mintavételi frekvencia egész számú többszöröseinél vannak. Megjelennek az ismétlődő spektrumok a sinc oldalhullámainak csillapításával. A sinc főhulláma az alap spektrumban is mérhető torzítást okoz. Ahol ez gond, ott általában a nulladrendű tartó átviteli függvényét kompenzálják, mielőtt a DA-ra kerülne a jel.
8. feladat
Háromszorozó interpoláló szűrő működése. Milyen műveleteket milyen sorrendben végez. Rajzolja le a szűrő specifikációját. (fs,új; fs,régi)
Megoldás
9. feladat
SPI rajz: 1 master, 3 slave, 1 slaveselect. Jelölje a jelvezetékek elnevezéseit az adott egység szempontjából.
Megoldás
Az 1 slave select jel szerintem slave eszközönként értendő, tehát összesen 3 jelre van szükség. Ha 1 közös select jel lenne, akkor az összes slave egyszerre vezérelné a MISO vonalat, ami, mivel aktív meghajtású, eltérő jelszinteknél (eltérő kiírt bitnél) keresztbehajtást okozna. Ez pedig hajlamos lenne a slave eszközök SPI interfészének elégetésére.
Az adott egység szempontjából szokás MISO helyett SO-nak, mint Serial Output, és MOSI helyett hasonlóan SI-nek nevezni a vezetékeket a slave egységen, a masteren pedig értelemszerűen fordítva, a feladat így kéri.
Ellenben, ha tényleg csak egy slave select van, lehetséges, hogy daisy chain-ben vannak a slave-ek, tehát a MISO a masterről megy az egyik outputjára, az ő inputjára a következő outputja és így tovább. Így tényleg csak egy select kell és működőképes a rendszer, de a vadonban nem láttam még olyan eszközt, ahol ennek értelme is lenne.
10. feladat
FlexRay hogyan biztosítja a byte szintű órajel szinkronizációt?
