Title: Dalam Pembahansan Awal akan dibahas
1- Dalam Pembahansan Awal akan dibahas
- Dasar-dasar pengolahan sinyal digital
- Terutama dari sudut algoritma dan
- pemrograman
- Di samping juga sedikit pembahasan tentang
- pertimbangan hardware dari sistem yang
- disusun.
2Sistem Pengolahan Sinyal Digital
- Proses pengolahan sinyal digital, diawali dengan
proses pencuplikan sinyal masukan yang berupa
sinyal kontinyu. - Proses ini mengubah representasi sinyal yang
tadinya berupa sinyal kontinyu menjadi sinyal
diskrete. Proses ini dilakukan oleh suatu unit
ADC (Analog to Digital Converter). - Unit ADC ini terdiri dari sebuah bagian
Sample/Hold dan sebuah bagian quantiser. Unit
sample/hold merupakan bagian yang melakukan
pencuplikan orde ke-0, yang berarti nilai masukan
selama kurun waktu T dianggap memiliki nilai yang
sama. - Pencuplikan dilakukan setiap satu satuan waktu
yang lazim disebut sebagai waktu cuplik (sampling
time). - Bagian quantiser akan merubah menjadi beberapa
level nilai, pembagian level nilai ini bisa
secara uniform ataupun secara non-uniform misal
pada Gaussian quantiser
3Sistem Pengolahan Sinyal Digital
- Unjuk kerja dari suatu ADC bergantung pada
beberapa parameter, parameter utama yang menjadi
pertimbangan adalah sebagai berikut - Kecepatan maksimum dari waktu cuplik.
- Kecepatan ADC melakukan konversi.
- Resolusi dari quantiser, misal 8 bit akan
mengubah menjadi 256 tingkatan nilai. - Metoda kuantisasi akan mempengaruhi terhadap
kekebalan noise.
4Sistem Pengolahan Sinyal Digital
Gambar 1. Proses sampling
5- Gambar 2. Pengubahan dari sinyal kontinyu ke
sinyal diskret
6Sistem Pengolahan Sinyal Digital
- Setelah sinyal diubah representasinya menjadi
deretan data diskrete, selanjutnya data ini dapat
diolah oleh prosesor menggunakan suatu algoritma
pemrosesan yang diimplementasikan dalam program.
Hasil dari pemrosesan akan dilewatkan ke suatu
DAC (Digital to Analog Converter) dan LPF (Low
Pass Filter) untuk dapat diubah menjadi sinyal
kontinyu kembali.
7Gambar 3. Blok Diagram Sistem Pengolahan Sinyal
Digital
8Sistem Pengolahan Sinyal Digital
- Proses pengolahan sinyal digital dapat
dilakukan oleh prosesor general seperti halnya
yang lazim digunakan di personal komputer, misal
processor 80386, 68030, ataupun oleh prosesor
RISC seperti 80860.
9Sistem Pengolahan Sinyal Digital
- Untuk kebutuhan pemrosesan real time, dibutuhkan
prosesor yang khusus dirancang untuk tujuan
tersebut, misal ADSP2100, DSP56001, TMS320C25,
atau untuk kebutuhan proses yang cepat dapat
digunakan paralel chip TMS320C40.
10Sistem Pengolahan Sinyal Digital
- Chip-chip DSP ini memiliki arsitektur khusus yang
lazim dikenal dengan arsitektur Harvard, yang
memisahkan antara jalur data dan jalur kode.
Arsitektur ini memberikan keuntungan yaitu adanya
kemampuan untuk mengolah perhitungan matematis
dengan cepat, misal dalam satu siklus dapat
melakukan suatu perkalian matrix.
11Sistem Pengolahan Sinyal Digital
- Untuk chip-chip DSP, instruksi yang digunakan
berbeda pula. Lazimnya mereka memiliki suatu
instruksi yang sangat membantu dalam perhitungan
matrix, yaitu perkalian dan penjumlahan dilakukan
dalam siklus (bandingkan dengan 80386, proses
penjumlahan saja dilakukan lebih dari 1 siklus
mesin).
12Proses pengembagan aplikasi DSP
- Apabila proses pengolahan sinyal dilakukan
menggunakan komputer biasa, maka pengembangan
program tidak berbeda seperti halnya pemrograman
biasa lazimnya. Hanya algoritma yang diterapkan
dan teknik pengkodean harus mempertimbangkan
waktu eksekusi dari program tersebut.
13Proses pengembagan aplikasi DSP
- Tata cara pengembangan perangkat lunak menjadi
berbeda apabila kita menggunakan sistem chip DSP,
misal TMS320C25. Terlebih lagi bila sistem
tersebut nantinya akan bekerja sendiri (stand
alone). Pengembangan model harus dilakukan dengan
menggunakan perangkat bantu pengembang
(development tool).
14Proses pengembagan aplikasi DSP
15Proses pengembagan aplikasi DSP
- Keterangan
- Design Database, berisi library disain yang telah
tersedia dan lazim digunakan misal, FIR, IIR,
Comb Filter dan lain-lain. - Signal Calculator, merupakan perangkat lunak
simulasi sinyal. Dapat melakukan manipulasi dan
pengolahan sinyal sederhana. - Sistem Disain Filter, merupakan perangkat lunak,
untuk mendisain filter dengan response yang kita
ingini, berikut pengujian filter tersebut.
Lazimnya menggunakan beberapa algoritma disain
seperti Park-McLelland, dan akan dihasilkan
koefisien filter yang diingini. - TIL, akan menghasilkan Custon HDL dan Netlist ,
yaitu gambar diagram implementasi algoritma
secara perangkat keras, dengan menggunakan
chip-chip, misal chip FIR, IIR. - HDS, VHDL Generator, akan menghasilkan
implementasi algoritma dalam deskripsi VHDL yang
lazim digunakan dalam disain chip ASIC. - DSP ProCoder - Assembly Code Generator,
menghasilkan program dalam bahasa assembly chip
DSP tertentu - MultiProx, akan menghasilkan program yang
diimplementasikan pada paralel DSP chip. - CGS, C Code Generator akan menghasilkan program
dalam bahasa C.
16Proses pengembagan aplikasi DSP
- Pada komputer utama, kita melakukan simulasi,
disain filter, dan uji-coba awal. Program bantu
tersebut tersedia pada program pengembang
(development tool program). Apabila kita telah
puas dengan algoritma tersebut, kita dapat
mengimplementasikan sesuai dengan sistem yang
akan kita gunakan
17Proses pengembagan aplikasi DSP
- Program akan menghasilkan kode atau deskripsi
yang dibutuhkan oleh jenis implementasi tertentu.
Misal akan menghasilkan deskripsi dalam format
VHDL, apabila kita ingin mengimplementasikan
sistem menggunakan chip ASIC. Atau juga dapat
dihasilkan kode dalam bahasa C bila kita
menginginkan portabilitas dari implementasi yang
dihasilkan.
18Proses pengembagan aplikasi DSP
- Untuk lebih jelasnya langkah-langkah pengembangan
program untuk sistem DSP dapat digambarkan
sebagai berikut
19Proses pengembagan aplikasi DSP
- Dalam tahapan pengembangan ini, digunakan
komputer utama sebagai perangkat bantu
pengembang, dan sebuah DSP board, sebagai sasaran
(target board) dari pengembangan program. DSP
Board ini ada yang berhubungan dengan PC melalui
ekspansion slot, dan melalui memori share, ada
juga yang berhubungan dengan PC menggunakan
hubungan serial atau parallel printer card,
sehingga benar-benar terpisah dari PC dan proses
hubungan dengan PC hanyalah pentransferan kode
biner. Langkah-langkah pengembangan program
aplikasi adalah sebagai berikut
20Proses pengembagan aplikasi DSP
- Langkah pertama, adalah mensimulasikan algoritma
pengolahan sinyal dengan menggunakan perangkat
simulasi ataupun program. Sinyal masukan
disimulasikan dengan menggunakan data-data sinyal
standard. Untuk keperluan ini dapat digunakan
program-program khusus simulasi ataupun program
bantu matematis seperti halnya MATLAB dengan
Sinyal Processing Toolbox, Mathematica dengan DSP
extension, DSPWorks, Khoros, dan lain-lain.
21Proses pengembagan aplikasi DSP
- Langkah kedua dilakukan dengan menggunakan sistem
DSP yang akan kita gunakan akhrinya, misal dengan
menggunakan TMS320C25 Card (tipe ini telah
digunakan di Laboratorium Teknik Komputer, STMIK
Gunadarma). Biasanya pada card DSP telah terdapat
unit ADC dan DAC, sehingga dapat dilakukan proses
pencuplikan sinyal sesungguhnya. Pertama kali
dicoba mengakuisisi sinyal masukan sesungguhnya,
ini dilakukan dengan mencuplik sinyal masukan
tersebut. Hasil akuisisi tersebut akan berupa
deretan data akan digunakan untuk menguji
algoritma. Kemudian secara off-line, baik
menggunakan program bantu matematis ataupun
melalui program yang ditulis untuk keperluan
simulasi, sinyal tersebut diolah berdasarkan
algortima yang diimplementasikan. Hasil olahan
sinyal tersebut disalurkan ke jalur keluaran
untuk menguji hasil akhir sesungguhnya dari
algoritma tersebut. Proses ini masih dilakukan
secara non-real time dan diproses oleh prosesor
pada PC. Pengujian terhadap sinyal sesungguhnya
dapat diukur dengan menggunakan alat ukur seperti
osciloscope, spectrum analyzer dan lain-lain.