c entro de i nvestigación y d esarrollo de t ecnología d igital Módulo para prácticas de PDS

c entro de i nvestigación y d esarrollo de t ecnología d igital Módulo para prácticas de PDS Antecedentes Los cursos de PDS se imparten solo en los países altamente desarrollados y únicamente en niveles de posgrado. Los cursos de PDS se incluyen en programas de licenciatura. Se introducen cursos de PDS en instituciones latinoamericanas.

Se establece en CITEDI el proyecto “Laboratorio para Procesamiento Digital” apoyado por CGPI - IPN, del cual se deriva el: Módulo para prácticas de Procesamiento Digital de Señales Módulo para prácticas de PDS Antecedentes

La enseñanza del procesamiento digital es completa, cuando se instrumentan simulaciones e implementaciones que permitan al estudiante comprender la exposición teórica, para evitar que se confunda con un curso de matemáticas discretas. Módulo para prácticas de PDS Justificación El principal problema, es el alto costo de equipamiento requerido. Con el uso de este módulo, es posible incluir cursos de PDS en los primeros semestres de los programas de estudio de ingeniería electrónica.

Diseñar un laboratorio para llevar a cabo procesamiento digital de señales en tiempo real, que motive al estudiante a comprender la convergencia entre la teoría y la la implementación, con un costo accesible a las instituciones de educación media superior y superior, utilizando componentes comerciales y equipamiento regular, para complementar la enseñanza a nivel licenciatura y entrenar al personal en esta área. Módulo para prácticas de PDS Objetivo

Desarrollo de prácticas demostrativas o aplicaciones por parte de tesistas de nivel posgrado e incluso de licenciatura, tendientes a complementar la instrucción de estudiantes y su motivación en el estudio del procesamiento digital de señales e imágenes. Equipar fácilmente laboratorios de PDS en instituciones que no cuentan con altos presupuestos para este efecto, como son los Institutos Tecnológicos, las Universidades y los Centros de Educación Tecnológica de México y Latinoamérica. Permitir a los docentes comprender y utilizar prácticas demostrativas pedagógicamente correctas para transmitir sus conocimientos de manera eficiente y comprensible para sus alumnos, que permitan un correcto nivel de comprensión en el procesamiento digital de señales e imágenes. Módulo para prácticas de PDS Alcances

Generador de funciones Módulo para prácticas de PDS Bloques que lo conforman Fuente de alimentación Módulos para PDS

Generador de funciones Produce señales de forma senoidal, triangular y cuadrada Frecuencia máxima de 5 KHz, con 5 Volts pico a pico de amplitud máxima Se complementa con un bloque sumador de tres entradas Salida del Generador Ganancia máxima de 10 Ganancia máxima de 100 Módulo para prácticas de PDS Bloques que lo conforman Fuente de alimentación Módulos para PDS

Fuente de alimentación Reguladores para ± 12 Volts de corriente directa ± 5 Volts de corriente directa Transformador con derivación central de 18 Volts a 3 Amperes Puente rectificador de onda completa Fusible de 1 Ampere Módulo para prácticas de PDS Bloques que la conforman Generador de funciones Módulos para PDS

Se basa en dos procesadores digitales de punto fijo comerciales Módulo para prácticas de PDS Bloques que lo conforman Generador de funciones Fuente de alimentación El procesador DSK C50: Se conecta al puerto serie 16 bits a 40 MHz 50 ns de ciclo de instrucción 10 Kbytes de memoria interna Interfase de entrada y salida analógica y una PROM

Módulo para prácticas de PDS Bloques que lo conforman Módulos para PDS Se basa en dos procesadores digitales de punto fijo comerciales Generador de funciones Fuente de alimentación El procesador DSK C6211: Se conecta al puerto paralelo 32 bits a 150 MHz 1,200 MIPS (millones de instrucciones por segundo) 4 Mbytes de memoria externa CODEC (codificador / decodificador) de 16 bits para señales de entrada y salida analógicas

Módulo para prácticas de PDS Conexiones del módulo Dos entradas analógicas externas amplificadas con ganancias de 10 y 100 Una entrada del generador de funciones, con un selector del tipo de señal Dos salidas BNC para osciloscopio (señal antes y después de procesada) Bocina con control de volumen Entradas Salidas Conexiones DSK C50 conexión al puerto serie DSK C6211 conexión al puerto paralelo

Módulo para prácticas de PDS Arquitectura Se conceptualiza este módulo con una arquitectura de procesadores Anfitrión-Destino La PC es el procesador anfitrión Usado para desplegar resultados y para control del procesador destino. Usa programas desarrollados en cualquier lenguaje de programación visual, como son Visual Basic, Visual C o C Builder, entre otros.

Módulo para prácticas de PDS Arquitectura Se conceptualiza este módulo con una arquitectura de procesadores Anfitrión-Destino La PC es el procesador anfitrión El procesador digital de señales (DSK), es el de destino Es aquí donde se realizan todos los cálculos El DSK C50 se programa en lenguaje ensamblador El DSK C6211 se programa en lenguaje “C” estándar utilizando el “Code Composer Studio” como herramienta de desarrollo para ‘bajar’ el programa al procesador

Módulo para prácticas de PDS Arquitectura El módulo para prácticas de PDS se conecta a los puertos tipo serie y paralelo de una PC En la PC se observa cómo es procesada la señal en tiempo real, dependiendo de la aplicación que se utilice. Es un apoyo que permite al alumno comprender la convergencia entre la teoría y la implementación

Módulo para prácticas de PDS Aplicaciones desarrolladas El RGB se genera con el algoritmo Gold Rader Salida: Audio (ruido en la bocina). El Codificador / decodificador (CODEC) captura y recupera señales analógicas Salida: Audio Generador de Ruido Blanco Gaussiano (RBG) y uso del CODEC

Módulo para prácticas de PDS Aplicaciones desarrolladas Demuestra la transmisión de una señal analógica capturada por el procesador destino y su despliegue en la PC. Osciloscopio básico

Módulo para prácticas de PDS Aplicaciones desarrolladas Muestra el espectro de una señal analógica capturada por el procesador destino. Analizador de espectros Espectro de una onda senoidal en escala lineal  Espectro de una onda triangular en escala lineal 

Módulo para prácticas de PDS Aplicaciones desarrolladas Filtrado digital Muestra los tipos básicos de filtros (pasa bajas, pasa altas, pasa banda y rechazo de banda) Puede trabajar con señales de audio de hasta 4 KHz o señales eléctricas provenientes del generador de señales.  Señal con ruido Señal filtrada  (usando un filtro pasa bajas)

Módulo para prácticas de PDS Aplicaciones desarrolladas Demuestra los algoritmos de procesamiento de imágenes mas comunes. Entre ellos se encuentra: binarizacion, detección de contornos, filtrado promediador y definido por el usuario, filtrado por transformada de ondiculas. Procesamiento digital de imágenes Imagen original Binarizada Procesada por detección de contornos

Módulo para prácticas de PDS Aplicaciones desarrolladas Demuestra el acceso a todos los circuitos del DSK y la comunicación entre ambos procesadores. Prueba de confianza

Módulo para prácticas de PDS Aplicaciones desarrolladas En proceso de desarrollo Identificación de sistemas usando análisis espectral Determinará la función de transferencia en forma gráfica usando muestras de entrada y de salida de un sistema desconocido.

 El costo aproximado del prototipo es de alrededor de $5, (Cinco mil pesos M.N.)  Se pretende transferir la tecnología desarrollada para que puedan fabricarse en serie estos módulos, logrando abatir su costo.  En versiones futuras, se elimina el uso del procesador DSK C50.  La arquitectura permite el desarrollo de nuevas aplicaciones.  Se puede usar como osciloscopio y como analizador de espectros básico en educación media superior y superior. Módulo para prácticas de PDS Conclusiones

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