Los objetivos de la asignatura de Procesadores Avanzados / Procesadores Avanzados de la Señal se centran en que los alumnos adquieran el conocimiento de conceptos relativos a las arquitecturas de los procesadores digitales de la señal, y el conocimiento de técnicas avanzadas que rigen el diseño de los elementos constituyentes de todo sistema de procesado digital de la señal, principalmente, conversores analógico/digital y digital/analógico. Adicionalmente, a través de la realización de una práctica, se pretende que los alumnos tomen contacto con las herramientas de desarrollo propias del trabajo con DSP. La consecución de estos objetivos se traduce en el desarrollo, por parte de los alumnos, de las siguientes habilidades:
1. Conocimientos generales de arquitecturas de procesadores digitales de la señal y de técnicas avanzadas de conversión A/D y D/A.
2. Resolución de problemas.
3. Capacidad de aprender.
4. Capacidad de análisis y síntesis.
5. Capacidad para adaptarse a nuevas situaciones.
6. Motivación para el logro.
7. Iniciativa y espíritu emprendedor.
8. Capacidad para generar nuevas ideas.
9. Capacidad de aplicar los conocimientos a la práctica.
10. Habilidades interpersonales.
11. Trabajo en equipo.
12. Capacidad de crítica y autocrítica.
13. Toma de decisiones.
14. Habilidad de gestión de la información.
15. Habilidades en el uso del ordenador.
16. Conocimientos de una segunda lengua.
17. Comunicación oral y escrita en la propia lengua.
18. Capacidad de organizar y planificar.
1. Introducción
1.1. Sistemas de procesado digital de la señal
1.2. Requerimiento de tiempo real
2. Elemento central de proceso: DSP
2.1. Conceptos introductorios de procesadores
2.2. Representación de los datos
2.3. Conceptos sobre arquitecturas de procesadores
2.4. Medidas del rendimiento de un DSP
2.5. Arquitectura de un DSP genérico
2.6. El ADSP-2106x de Analog Devices
3. Conversión A/D
3.1. Filtrado analógico
3.2. Fundamentos teóricos
3.3. El conversor A/D ideal
3.4. Quantificación
3.5. El conversor A/D real
3.6. El conversor sigma-delta
3.7. Opciones de mercado
4. Conversión D/A
4.1. Definición, diagrama de bloques y función de transferencia
4.2. El conversor D/A ideal
4.3. El conversor D/A real
4.4. Otras técnicas de conversión D/A
4.5. Consideraciones de diseño
4.6. Opciones de mercado
4.7. El AIC
A lo largo del curso se combinan diferentes actividades relacionadas con la impartición de la asignatura:
1. Clases magistrales.
El profesor imparte a lo largo del curso los conceptos teóricos de la asignatura mediante clases magistrales. En estas clases el profesor también resuelve ejercicios de aplicación directa de los conceptos explicados. La proporción del tiempo dedicado a cada una de estas tareas durante las clases magistrales es aproximadamente del 75% a explicación y la otra 25% a resolución de problemas en la pizarra.
2. Horas de clase dedicadas a resolver ejercicios teóricos, individualmente o en grupos.
Durante algunas horas de clase el profesor plantea ejercicios teóricos par a que sean resueltos por los alumnos en ese momento. Estos ejercicios pueden ser resueltos individualmente o en pequeños grupos. Al final de la clase, el profesor resuelve los ejercicios en la pizarra, estimulando a los alumnos a que contribuyan con las soluciones halladas por ellos. Estas horas representan un 10% de las horas totales de clase aproximadamente.
3. Ejercicios que deben resolverse en casa.
A parte de los ejercicios resueltos en clase, el alumno ha de resolver otros ejercicios en casa. Estos ejercicios pueden haber sido propuestos por el profesor en clase, o tratarse de ejercicios contenidos en la colección de exámenes de años anteriores resueltos confeccionada y actualizada por el profesorado de la asignatura. La finalidad de estos ejercicios es la de reafirmar las ideas teóricas explicadas en clase, consolidando la asimilación de las mismas.
4. Asesoramiento personalizado.
A fin de facilitar el seguimiento de la asignatura por parte del alumno, se le ofrece la posibilidad de hacer consultas sobre la misma al profesorado. Estas consultas tanto puedan ser referidas al contenido teórico de la asignatura como a la corrección de problemas propuestos, además de aspectos relativos a la forma de estudio, planificación, etc.
5. Realización de una práctica.
Con la finalidad que el alumno verifique los conceptos relativos a los procesadores digitales de señal explicados en clase se materializan en el mundo real, se realiza una práctica consistente en la implementación de unos algoritmos de filtrado digital estático y adaptativo que trabajen en tiempo real sobre un procesador ADSP-21061 de Analog Devices.
Esta práctica se realiza en grupos de un máximo de dos alumnos. Durante la realización de la práctica, los alumnos son asistidos por un profesor auxiliar. Mediante esta práctica, el alumno evalúa personalmente las capacidades computacionales de un DSP y las herramientas disponibles para optimizar la utilización de sus recursos, además de profundizar en una aplicación básica de tratamiento digital de la señal, com es el filtrado. Adicionalmente, y de forma optativa, se propone al alumno que aporte soluciones que mejoren el funcionamiento del sistema de filtrado estático implementado. La realización de esta práctica representa un 20% de las horas totales de la asignatura.
Con la finalidad de evaluar si el alumno ha alcanzado en un grado adecuado los objetivos perseguidos en la asignatura se usan diferentes medios para obtener datos del alumno:
A. Exámenes.
Al final del cuatrimestre se realizará un examen final. Para los alumnos suspendidos, habrá una convocatoria de recuperación en Septiembre.
D. Ejercicios hechos en casa.
Los ejercicios propuestos en clase son susceptibles de ser entregados al profesor. Adicionalmente, el servicio de asesoramiento personalizado permite evaluar el grado de trabajo efectuado sobre la colección de exámenes resueltos confeccionada por el profesorado de la asignatura.
G. Trabajos prácticos con ordenador.
La práctica se desarrolla en un entorno que requiere de la utilización de lenguajes de programación (C, C++) y de herramientas informáticas de desarrollo de aplicaciones DSP. Adicionalmente, la realización de la práctica requiere del uso de una herramienta de diseño de filtros digitales de Matlab.
J. Participación en clase.
El profesor hace un seguimiento de la actitud y participación de los alumnes en clase.
K. Informes de laboratorio.
A la conclusión de la práctica, cada grupo de alumnos ha de entregar una memoria que recoja un resumen del trabajo realizado y las respuestas a una serie de cuestiones formuladas en el enunciado de la práctica.
L. Participación en el laboratorio.
A través del profesor auxiliar que asiste a los alumnos durante la práctica, se tiene constancia del grado de implicación de cada alumno en la realización de la misma.
- Objetivo 1: El estudiante ha de demostrar un conocimiento general básico sobre arquitecturas de procesadores digitales de la señal y de técnicas avanzadas de conversión A/D y D/A, así como de la interrelación e implicación mútua entre los diferentes bloques conceptuales desarrollados. [A, D, J, K]
- Objetivo 2: El estudiante ha de demostrar capacidad per a resolver problemas, proponiendo soluciones adecuadas a los ejercicios teóricos y prácticos que ha de resolver durante el curs. [A, D, J, K, L]
- Objetivo 3: El estudiante ha de demostrar su capacidad de aprender y entender, en toda su extensión, los conceptos explicados durante la asignatura. [A, D, K]
- Objetivo 4: El estudiante ha de demostrar capacidad de análisis y síntesis, mostrandose capaz de analizar los problemas a los que se enfrenta, y, a la vez, ha de demostrar capacidad de síntesis en la generación de soluciones, eligiendo la opción más óptima entre todas las aplicables a la resolución de un problema determinado. [A, D, J, K, L]
- Objetivo 5: El estudiante ha de demostrar capacidad para adaptarse a nuevas situaciones, siendo capaz de extrapolar los conocimientos adquiridos a entornos ligeramente diferentes a los estrictamente expuestos en clase. [A, D, G]
- Objetivo 6: El estudiante ha de demostrar motivación para lograr nuevos logros, por la asignatura y la aplicación de los conceptos relativos a la misma en el mundo real. [G, J, L]
- Objetivo 7: El estudiante ha de demostrar iniciativa y espíritu emprendedor, mostrando interés por la resolución de tareas opcionales durante la práctica. [K, L]
- Objetivo 8: El estudiante ha de demostrar capacidad para generar nuevas ideas, aportando soluciones novedosas a problemas cuya solución no ha sido insinuada con anterioridad. [D, G, J, K, L]
- Objetivo 9: El estudiante ha de demostrar capacidad de aplicar los conocimientos adquiridos en la asignatura en un entorno práctico de trabajo. [G, K, L]
- Objetivo 10: El estudiante ha de desarrollar sus habilidades interpersonales, siendo capaz de exponer y argumentar sus ideas a sus compañeros de grupo de prácticas, a fin de llegar a decisiones consensuadas sobre el trabajo a realizar. [L]
- Objetivo 11: El estudiante ha de ser capaz de trabajar en equips, cooperando con sus compañeros de prácticas y siendo capaz de estimular la colaboració de los mismos, generando sinergias positivas que favorezcan el desarrollo de la práctica. [G, K, L]
- Objetivo 12: El estudiante ha de tener capacidad de crítica y autocrítica ante los conceptos explicados en clase y para evaluar las propuestas realizadas en cada paso de ejecución de la práctica, aparte de analizar los resultados obtenidos. [J, K]
- Objetivo 13: El estudiante ha de ser capaz de tomar decisiones, siendo capaz de argumentar el porqué de las mismas. [K, L]
- Objetivo 14: El estudiante ha de ser capaz de gestionar información procedente de fuentes diversas de forma eficiente, ya que la información necesaria para la realización de la práctica está distribuida en diferentes documentos. [G, K]
- Objetivo 15: El estudiante ha de desarrollar habilidades en el uso de diversas aplicaciones informáticas y lenguajes de programación durante la realización de la práctica. [G]
- Objetivo 16: El estudiante ha de ser capaz de comprender textos en inglés, pues buena parte de la literatura referente a la asignatura (artículos, manuales de usuario,
) está sólo disponible en esta lengua. [A, D, G, K]
- Objetivo 17: El estudiante ha de ser capaz de expresarse por escrito en la lengua utilizada por ellos. El estudiante ha de presentar los ejercicios, exámenes e informes sin faltas ortográficas y con el estilo y ordre adecuado. [A, K]
- Objetivo 18: Capacidad de organización y planificación del trabajo entre los diferentes miembros del grupo de trabajo, así como del trabajo individual de cada alumno. El estudiante ha de planificar y organizar su trabajo individual, así como las tareas a realizar con los compañeros de grupo. [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 Y´, Analog Devices, 1995.