Els objectius de l´assignatura de Processadors Avançats / Processadors Avançats del Senyal es centren en què els alumnes adquireixin el coneixement de conceptes relatius a les arquitectures dels processadors digitals del senyal, i el coneixement de tècniques avançades que regeixen el disseny dels elements constituents de tot sistema de processament digital del senyal, principalment, conversors analògic/digital i digital/analògic. Addicionalment, a través de la realització d´una pràctica, es pretén que els alumnes prenguin contacte amb les eines de desenvolupament pròpies del treball amb DSP. L´assoliment d´aquests objectius es tradueix en el desenvolupament, per part dels alumnes, de les següents habilitats:
1. Coneixements generals d´arquitectures de processadors digitals del senyal i de tècniques avançades de conversió A/D i D/A.
2. Resolució de problemes.
3. Capacitat d´aprendre.
4. Capacitat d´anàlisi i síntesi.
5. Capacitat per adaptar-se a noves situacions.
6. Motivació per assolir nous reptes.
7. Iniciativa i esperit emprenedor.
8. Capacitat per a generar noves idees.
9. Capacitat d´aplicar els coneixements a la pràctica.
10. Habilitats interpersonals.
11. Treball en equip.
12. Capacitat de crítica i autocrítica.
13. Presa de decisions.
14. Habilitat de gestió de la informació.
15. Habilitats en l´ús de l´ordinador.
16. Coneixements d´una segona llengua.
17. Comunicació oral i escrita en la pròpia llengua.
18. Capacitat d´organitzar i planificar .
1. Introducció
1.1. Sistemes de processament digital del senyal
1.2. Requeriment de temps real
2. Element central de procés: DSP
2.1. Conceptes introductoris de processadors
2.2. Representació de les dades
2.3. Conceptes sobre arquitectures de processadors
2.4. Mesures del rendiment d'un DSP
2.5. Arquitectura d'un DSP genèric
2.6. L'ADSP-2106x d'Analog Devices
3. Conversió A/D
3.1. Filtratge analògic
3.2. Fonaments teòrics
3.3. El conversor A/D ideal
3.4. Quantificació
3.5. El conversor A/D real
3.6. El conversor sigma-delta
3.7. Opcions de mercat
4. Conversió D/A
4.1. Definició, diagrama de blocs i funció de transferència
4.2. El conversor D/A ideal
4.3. El conversor D/A real
4.4. Altres tècniques de conversió D/A
4.5. Consideracions de disseny
4.6. Opcions de mercat
4.7. L'AIC
Al llarg del curs es combinen diferents activitats relacionades amb la impartició de l´assignatura:
1. Classes magistrals.
El professor imparteix al llarg del curs els conceptes teòrics de l´assignatura mitjançant classes magistrals. En aquestes classes el professor també resol exercicis d´aplicació directa dels conceptes explicats. La proporció del temps dedicat a cada una d´aquestes tasques durant les classes magistrals és aproximadament del 75% a explicació i l´altra 25% a resolució de problemes a la pissarra.
2. Hores de classe dedicades a resoldre exercicis teòrics, individualment o en grups.
Durant algunes hores de classe el professor planteja exercicis teòrics perquè siguin resolts pels alumnes en aquell moment. Aquests exercicis poden ser resolts individualment o en petits grups. Al final de la classe, el professor resol els exercicis a la pissarra, estimulant els alumnes a què contribueixin amb les solucions trobades per ells. Aquestes hores representen un 10% de les hores totals de classe aproximadament.
3. Exercicis que s´han de resoldre a casa.
A part dels exercicis resolts a classe, l´alumne ha de resoldre altres exercicis a casa. Aquest exercicis tant poden haver estat proposats pel professor a classe, com tractar-se d´exercicis continguts a la col-lecció d´examens d´anys anteriors resolts confeccionada i actualitzada pel professorat de l´assignatura. La finalitat d´aquests exercicis és la d´afermar les idees teòriques explicades a classe, consolidant l´assimilació de les mateixes.
4. Assessorament personalitzat.
A fi de facilitar el seguiment de l´assignatura per part de l´alumne, se li ofereix la possibilitat de fer consultes sobre la mateixa al professorat. Aquestes consultes tant poden ser referides al contingut teòric de l´assignatura com a la correcció de problemes proposats, a banda d´aspectes relatius a la forma d´estudi, planificació, etc.
5. Realització d´una pràctica.
Per tal que l´alumne verifiqui com els conceptes relatius als processadors digitals de senyal explicats a classe es materialitzen en el món real, es realitza una pràctica consistent en la implementació d´uns algorismes de filtratge digital estàtic i adaptatiu que treballin en temps real sobre un processador ADSP-21061 d´Analog Devices. Aquesta pràctica es realitza en grups d´un màxim de dos alumnes. Durant la realització de la pràctica, els alumnes són assistits per un professor auxiliar. Mitjançant aquesta pràctica, l´alumne avalua personalment les capacitats computacionals d´un DSP i les eines disponibles per a optimitzar l´utilització dels seus recursos, a banda d´aprofundir en una aplicació bàsica de tractament digital del senyal, com és el filtratge. Addicionalment, i de forma optativa, es proposa a l´alumne que aporti solucions que millorin el funcionament del sistema de filtratge estàtic implementat. La realització d´aquesta pràctica representa un 20% de les hores totals de l´assignatura.
Amb la finalitat d´avaluar si l´alumne ha assolit en un grau adequat els objectius perseguits a l´assignatura es fan servir diferents mitjans per obtenir dades de l´alumne:
A. Exàmens.
Al final del quadrimestre es realitzarà un exàmen final. Pels alumnes suspesos, hi haurà una convocatòria de recuperació al Setembre.
D. Exercicis fets a casa.
Els exercicis proposats a classe són susceptibles de ser entregats al professor. Addicionalment, el servei d´assessorament personalitzat permet avaluar el grau de treball efectuat sobre la col-lecció d´examens resolts confeccionada pel professorat de l´assignatura.
G. Treballs pràctics amb ordinador
La pràctica es desenvolupa en un entorn que requereix de l´utilització de llenguatges de programació (C, C++) i d´eines informàtiques de desenvolupament d´aplicacions DSP. Addicionalment, la realització de la pràctica requereix de l´ús d´una eina de disseny de filtres digitals de Matlab.
J. Participació a classe.
El professor fa un seguiment de l´actitud i participació dels alumnes a classe.
K. Informes de laboratori
A la conclusió de la pràctica, cada grup d´alumnes ha d´entregar una memòria que reculli un resum del treball realitzat i les respostes a un seguit de qüestions formulades a l´enunciat de la pràctica.
L. Participació en el laboratori
A través del professor auxiliar que assisteix els alumnes durant la pràctica, es té constància del grau d´implicació de cada alumne en la realització de la mateixa.
- Objectiu 1: L´estudiant ha de demostrar un coneixement general bàsic sobre arquitectures de processadors digitals del senyal i de tècniques avançades de conversió A/D i D/A, així com de la interrelació i implicació mútua entre els diferents blocs conceptuals desenvolupats. [A, D, J, K]
- Objectiu 2: L´estudiant ha de demostrar capacitat per a resoldre problemes, proposant solucions adequades tant pels exercicis teòrics com pels pràctics que ha de resoldre durant el curs. [A, D, J, K, L]
- Objectiu 3: L´estudiant ha de demostrar la seva capacitat d´aprendre i entendre, en tota la seva extensió, els conceptes explicats durant l´assignatura. [A, D, K]
- Objectiu 4: L´estudiant ha de demostrar capacitat d´anàlisi i síntesi, mostrant-se capaç d´analitzar els problemes amb els quals s´enfronta, i, alhora, ha de demostrar capacitat de síntesi en la generació de solucions, triant l´opció més òptima entre totes les aplicables a la resolució d´un problema determinat. [A, D, J, K, L]
- Objectiu 5: L´estudiant ha de demostrar capacitat per adaptar-se a noves situacions, essent capaç d´extrapolar els coneixements adquirits a entorns lleugerament diferents als estrictament exposats a classe. [A, D, G]
- Objectiu 6: L´estudiant ha de demostrar motivació per assolir nous reptes, per l´assignatura i l´aplicació dels conceptes relatius a la mateixa en el món real. [G, J, L]
- Objectiu 7: L´estudiant ha de demostrar iniciativa i esperit emprenedor, mostrant interés per a la resolució de tasques opcionals durant la pràctica. [K, L]
- Objectiu 8: L´estudiant ha de demostrar capacitat per a generar noves idees, aportant solucions novedoses a problemes la solució dels quals no ha estat insinuada amb anterioritat. [D, G, J, K, L]
- Objectiu 9: L´estudiant ha de demostrar capacitat d´aplicar els coneixements adquirits a l´assignatura en un entorn pràctic de treball. [G, K, L]
- Objectiu 10: L´estudiant ha de desenvolupar les seves habilitats interpersonals, essent capaç d´exposar i argumentar les seves idees als seus companys de grup de pràctiques, a fi d´arribar a decisions consensuades sobre el treball a realitzar. [L]
- Objectiu 11: L´estudiant ha de ser capaç de treballar en equip, cooperant amb els seus companys de pràctiques i essent capaç d´estimular la colaboració dels mateixos, generant sinèrgies positives que afavoreixin el desenvolupament de la pràctica. [G, K, L]
- Objectiu 12: L´estudiant ha de ser tenir capacitat de crítica i autocrítica davant dels conceptes explicats a classe i per tal d´avaluar les propostes realitzades en cada pas d´execució de la pràctica, a banda d´analitzar els resultats obtinguts. [J, K]
- Objectiu 13: L´estudiant ha de ser capaç de prendre decisions, essent capaç d´argumentar el per què de les mateixes. [K, L]
- Objectiu 14: L´estudiant ha de ser capaç de gestionar informació provinent de fonts diverses de forma eficient, ja que la informació necessària per a la realització de la pràctica està distribuida en diferents documents. [G, K]
- Objectiu 15: L´estudiant ha de desenvolupar habilitats en l´ús de diverses aplicacions informàtiques i llenguatges de programació durant la realització de la pràctica. [G]
- Objectiu 16: L´estudiant ha de ser capaç de comprendre textos en anglès, doncs bona part de la literatura referent a l´assignatura (articles, manuals d´ús,
) està només disponible en aquesta llengua. [A, D, G, K]
- Objectiu 17: L´estudi ha de ser capaç d´expressar-se per escrit en la llengua utilitzada pels alumnes. L´estudiant ha de presentar els exercicis, exàmens i informes sense faltes ortogràfiques i amb l´estil i ordre adequat. [A, K]
- Objectiu 18: Capacitat d´organització i planificació de la feina entre els diferents membres del grup de treball així com de la feina individual de cada alumne. L´estudiant ha de planificar i organitzar la seva feina individual, així com la feina a realitzar amb els companys de grup. [K, L]
- Smith, Steven W. `The Scientist and Engineer's Guide to Digital Signal Processing´, California Technical Publishing, 1999.
- Bateman, Andrew, Paterson-Stephens, Iain `The DSP Handbook: Algorithms, Applications and Design Techniques´, Prentice Hall, 2002.
- `ADSP-2100 family user's manual´, Analog Devices, 1995.
- Haykin, Simon `Adaptive Filter Theory´, Prentice Hall, 1996.
- Hennessy J., Patterson D. `Arquitectura de procesadores: un enfoque cuantitativo´, Mc Graw Hill, 1993.
- Embree, Paul M. `C Algorithms for Real-Time DSP´, Prentice Hall, 1995.
- McClellan, James H., Schafer, Ronald W., Yoder, Mark A. `DSP First, A Multimedia Approach´, Prentice Hall, 1998.
- Ifeachor, Emmanuel C., Jervis, Barrie W. `Digital Signal Processing: A Practical Approach´, Addison-Wesley, 1993.
- Morgan, Don `Practical DSP: Modeling, techniques and programming in C´, John Wiley and Sons, 1994.
- Steiglitz, Ken. `A Digital Signal Processing Primer´, Addison-Wesley, 1996.
- `Digital Signal Processing Applications: Using The ADSP-2100 Family Vol I´, Analog Devices, 1995.