EEEB0765 Digital Signal Processing for Embedded Systems 2 Simulink and Digital Filters Design Assoc. Prof. Dr. Peerapol Yuvapoositanon Dept. of Electronic Engineering CESdSP EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
Outline Review of Digital Filters Filter Design Tool (FDATOOL) and Simulink CESdSP EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
Examples of Simulink Models Acoustic Noise Canceller (dspanc.mdl) Abandoned Object Detection (vipabandonedobj.mdl) Staples Count (vipstaples_win.mdl) EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
Basic of Noise Cancellation Noise n is modified by H(z) and gives n n can be estimated and reverse phase -n n Quiet Zone -n H(z) Loudspeaker n Pilot Mic Noise from Plane Engine DSP ANC EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
Active Noise Cancellation Headphones ANC Headphones= An Embedded system LX-18 Active Noise Cancelling Headphones EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
Diagram of Active Noise Cancellation Headphones Ext.Mic n Pilot Mic n DSP ANC algorithm H(z) y H(z) = Acoustic Model Quiet Zone EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
ANC Model n H(z) FIR n y y + e ANC Pilot Mic Loudspeaker Exterior Mic DSP Algorithm ANC EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
Acoustice Noise Canceller in Simulink EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc. wordpress EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
The FDATOOL Simulink EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
Example of Creating Simulation Model EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc. wordpress EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
Review of Digital Filters EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
Digital Filter Structures FIR Direct form Cascade form Linear-phase form Frequency-sampling IIR Direct form I and II Cascade form Parallel form EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
FIR Direct Form เนื่องจากตัวกรอง FIR มีสมการเป็น องค์ประกอบของตัวหน่วงเวลาและตัวคูณ จึงตรงไปตรงมา ตัวอย่างกรณี q=3
FIR: Cascade Form โครงสร้าง นี้จะแบ่ง ออกเป็น ตัวกรองแบบออเดอร์ที่สอง หลายๆ ตัว โดยที่ ซึ่งหมายถึงการปัด “ลง” เลขจำนวนต็ม EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
FIR: Cascade Form (ต่อ) EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
FIR: Linear-phase Form สำหรับผลตอบสนองอิมพัลส์ที่มีความยาว (length) เป็น N ตัวกรองที่มีเฟสเชิงเส้น นั้นสามารถมีผลตอบสนองอิมพัลส์ได้ทั้งแบบ: 1 สมมาตร (symmetric) 2.สมมาตรตรงกันข้าม (Anti-symmetric) EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
การรวบเทอมช่วยให้ลดการคูณลงไป 50 % !! 1 2 3 4 5 การรวบเทอมช่วยให้ลดการคูณลงไป 50 % !! EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
FIR: Linear-phase Form TYPE I (กรณี N = เลขคี่) ถ้า N เป็น เลขคี่ และ h(n) เป็นสมมาตร (1) ตัวอย่าง กรณี N=7 EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
FIR: Linear-phase Form TYPE I (กรณี N = เลขคี่) ... ... EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
FIR: Linear-phase Form TYPE II (กรณี N= เลขคู่) ถ้า N เป็น เลขคู่ และ h(n) เป็นสมมาตร (1) ตัวอย่าง กรณี N=6 EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
FIR: Linear-phase Form TYPE II (กรณี N= เลขคู่) ... ... EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
FIR: Frequency Sampling (1) เป็นการสร้างตัวกรองโดยใช้ สัมประสิทธิ์ จาก DFT จาก DFT EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
FIR: Frequency Sampling (2) เทียบเท่ากับ การ cascade ของ วงจรกรอง และตัวกรองแบบหนึ่งโพล จำนวน N ตัว EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
FIR: Frequency Sampling (3) EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
IIR: Direct Forms ตัวกรองแบบ IIR มีฟังก์ชันถ่ายโอนเป็น เขียนเป็นสมการความแตกต่าง (difference eq.) จะพบว่า ส่วนของตัวกรอง FIR คือส่วนตัวเศษ nominator FIR ดังนั้น รูปแบบแรกของตัวกรอง IIR จึงเป็น Direct form EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
IIR: Direct Form I EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
สลับลำดับของ “เศษ”และ “ส่วน” EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
IIR: Direct Form II EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
IIR: Cascade เราสามารถใช้โครงสร้างcascade ของ FIR กับตัวกรอง IIR ได้ ซึ่งเป็นตัวกรองอันดับที่ 1 แต่หาก สปส เป็นเลขเชิงซ้อน เราได้ ซึ่งมีโครงสร้างเป็นตัวกรองอันดับที่สอง EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
IIR: Cascade (ต่อ) EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
IIR: Parallel Form เรายังสามารถ แยกส่วนประกอบออกเป็นผลคูณของเทอมย่อยๆ ใช้วิธี Partial Fraction Expansion ในการแยก factor ได้ โดยที และ เป็นเลขเชิงซ้อน EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
IIR: Parallel Form (ต่อ) กรณี N =4 ( Ns=2) EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
Simulink Test Filter Model Doc_filter_ex5_EB.mdl EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
FDATOOL EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
Parameter Setting EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon
Results EEEB0765 DSP fort Embedded Systems http://embedsigproc.wordpress.com/eeeb0765 Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon