Kurzreferat

Diese Belegarbeit zeigt die Erzeugung eines Assemblerprogramms, das in ein Mikrofon eingegebene analoge Signale digitalisiert, diese dann wieder an den Lautsprecher ausgibt und zusätzlich die digitalisierten Abtastwerte in dezimaler Darstellung auf dem Bildschirm ausgibt.

Hierzu wird die Programmierung des DSP wie z.B. die Initialisierung, dass Schreiben zum DSP und das Lesen vom DSP, das Ein- und Ausschalten des Lautsprechers, ausführlich erläutert.

Des Weiteren wird auf die Assemblerprogrammierung (Unterprogramme), die Ausgabe von Text und das Einlesen von Tastaturzeichen unter DOS 6.22, die Programmierung des PIT (Programmable Interval Timer), das Umlenken des Timer-Interrupts 1Ch, weitgehend behandelt.

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Inhalt

Inhalt   

1.  Einleitung  1

1.1  Motivation.  1

1.2  Digital statt Analog.  2

1.3  Was sind DSPs?  4

1.3.1  DSP-Einsatzgebiete  5

1.3.2  DSP-Eigenschaften auf einen Blick  6

1.3.3  DSP auf der Soundkarte  7

1.4  Warum Assembler.  7

2.  Vor dem Programmstart  8

2.1  Systemdokumentationen.  8

2.2  Übersetzung des Programms  9

3.  Die Umsetzung des Programms  10

3.1  Mehr Komfort beim Umgang mit Parametern und Registern  10

3.2  High-Level-Call  12

3.3  Anlegen der Datensegmente  13

3.4  Das Hauptprogramm.  14

3.5  Die Unterprogramme  16

3.5.1  up dspinit.  16

3.5.2  up speakeraus  18

3.5.3  up begruessung  19

3.5.4  up aufnahmedauer  19

3.5.5  up samplefrequenz.  20

3.5.6  up bestaetigung.  20

3.5.6  up bestaetigung.  21

3.5.7  up setpit  21

3.5.8  up umlenklese.  24

3.5.9  up warteschleife.  24

3.5.10  up umlenkrestaurieren  26

3.5.11  up bestaetigung2.  26

3.5.12  up speakerein.  26

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Inhalt

3.5.13  up umlenkschreibe.  26

3.5.14  up nochmal  27

3.5.15  up resetpit  28

3.5.16  up bildschirmausgabe1  28

3.5.17  up bildschirmausgabe2  28

3.5.18  up bcd und up sample bcd  32

3.6  Die eigenen Service-Interrupt-Routinen.  33

3.6.1  isr ein.  33

3.6.2  isr aus  35

4.  Zusammenfassung und Ausblick.  37

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1. Einleitung

1. Einleitung

1.1 Motivation

Um auf eine erfolgreiche Diplomarbeit sehr gut vorbereitet zu sein, bedarf es nicht nur 7 Studiensemester, sondern auch genügend praktischer Übung im Erstellen umfassender Projekte. Diese Möglichkeit erhalten Studierende an der praxisbezogenen Fachhochschule Wismar. Das Multimediaprojekt hat einen besonderen Stellenwert. Während des Studienverlaufs bietet es die einmalige Gelegenheit, eine "Diplomarbeit auf Probe" zu erstellen.

Das Thema "Programmierung eines Soundprozessors (DSP) zur Speicherung von digitalisierten Abtastwerten" spiegelt eine Vertiefung des vermittelten Wissens passend zu meinem Interessenbereich wieder. Es geht hierbei primär um das Verstehen und Anwenden von hardwarenaher Programmierung.

Die 3,5 Monate umfassende Arbeit besteht aus der Einarbeitung in das DSP-Konzept einer Soundkarte, dem Entwurf von verschieden Algorithmen zur DSP-Steuerung und der Realisierung der Software.

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1. Einleitung

1.2 Digital statt Analog

Mit der "Compact Disc", der CD, begann vor rund 25 Jahren die Digitalisierung der Medien. Nicht mehr der magnetisierbare Tonträger auf Spule oder Kassette, auch nicht die ins Vinyl geritzte Rille waren für die Zukunft geschaffen, nein, die nach "Null" und "Eins" aufgelösten Signale der Digitalwelt haben bei Konsumenten wie Produzenten die eigentliche Faszination ausgelöst.

Auf der neutralen Ebene ist Sound (Sprache, Musik) eine einzige Luftschwingung. Eine CD oder LP etc. ist lediglich eine digitale oder analoge Spur dieser einen Schwingung. Bild 1, vgl. S. 3, zeigt das Prinzip der Digitalisierung. Es wird von einer Originalschwingung (a) links oben ausgegangen. Diese Schwingung wird in kurzen Zeitabständen abgetastet, die Zeit wird damit quantisiert. Bei CDs wird 44'100 mal pro Sekunde abgetastet.

Zugleich wird auch der Wertebereich der Schwingungsauslenkungen quantisiert. Rechts im Bild ist eine solche Quantisierung zu sehen. Die 1-Bit-Quantisierung gibt uns lediglich zwei approximierte Werte: 0 oder 1, je nachdem, ob der Schwingungswert Null oder nicht Null ist. Die darunter abgebildete 4-Bit-Quantisierung hat 2^4 = 16 Werte zwischen 0 und 15, wobei die Bezeichnung mit den Bits daher kommt, dass man hier mit vier Angaben von Null oder Eins 16 Möglichkeiten hat zu wählen: (0,0,0,0), (0,0,0,1), ..., (1,1,1,1).

Die für dieses Programm benutzte Quantisierung beträgt 1 Byte (8 Bit), was eine Feinheit von 2^8 = 256 Werten ergibt.

Zum Vergleich wird bei einer Audio-CD mit 16 Bit Quantisierung gearbeitet, was eine Feinheit von 2^16 = 65'536 Werten ergibt.

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1.  Einleitung  

Bild1  : Prinzip der Digitalisierung  

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1. Einleitung

1.3 Was sind DSPs?

Ein DSP (digitaler Signalprozessor) ist ein Prozessor, der im Gegensatz etwa zur CPU eines PCs durch spezielle Eigenschaften in Architektur und Befehlssatz besonders zur Signalverarbeitung geeignet ist.

Der Befehlssatz umfasst beispielsweise Operationen, die in besonders effizienter Weise die Umsetzung einer digitalen Filterung ermöglichen. Im DSP ist weiterhin in der Regel ein schneller RAM-Speicher vorhanden, auf dem die zeitkritischen Algorithmen effizient ablaufen können. Für den Datenaustausch mit den (in der Regel langsameren) externen Speicherbausteinen sorgen programmierbare DMA-Controller, die die CPU von zeitaufwendigen Datentransfers entlasten.

DSPs verfügen über einen sehr kleinen Befehlssatz, können diesen aber auf einen fortlaufenden Datenstrom in Echtzeit anwenden. Sie werden unter anderem zur Echtzeit-Manipulation von Audio- und Videodaten eingesetzt.

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1. Einleitung

1.3.1 DSP-Einsatzgebiete

Consumerbereich

Digitales Fernsehen, Pagers (Scall, Quix), Digitale Kameras, DVD, Videokonferenzen und Videoverarbeitung, Satellitenkommunikation, Drahtlose Telefone (Handys), Musikbearbeitung, -erzeugung und -effekte, Motorkontrolle und Servosysteme (Festplatten, CD-Player oder ähnliches), PC-Soundkarten, Fax, Spielzeuge, Festplatten (Kopfsteuerung), Waschmaschinen Telekommunikation

Voicemail, Modems (ISDN,...), Echokompensation, Abhörsichere Kommunikation Automobilbereich

Kollisionsvermeidung, Antiblockiersystem, Aktive Geräuschreduzierung, Elektrische Sitze und Spiegel, Motorlaufkontrolle, Parkhilfe, Navigationshilfen, Systemdiagnose, Digitales Radio, Automobiltelefon, Sprachsteuerung, Klimaanlage, Airbag, Global Positioning System Industrie

Motorkontrolle, Robotik, Computersehen, Servokontrollsysteme, Barcode-Leser, Forschung, Sonar- oder Radarsysteme, Seismische Analyse, Medizinische Ultraschallanwendungen

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