Disciplina Curricular

Sistemas de Processamento Digital de Sinal SPDSina

Mestrado Bolonha em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores - MEEC 2021

Peso

6.0 (para cálculo da média)

Pré-requisitos

Sinais e sistemas, transformada de Laplace, Fourier e Z. Familiarização com a teoria dos sistemas a tempo discreto.

Objectivos

Adquirir o conhecimento suficiente para ser capaz de projetar sistemas de processamento de sinal em tempo real tanto a nível de software como de hardware. Nomeadamente, a nível do hardware: o tipo de filtragem analógica, o tipo de conversor ADC e DAC, a escolha do(s) dispositivo(s) de processamento (DSP, FPGA, uP), quais as interfaces digitais adequadas com o utilizador e a escolha da frequência de amostragem. A nível de software dominar a programação em linguagem C em vírgula fixa, a eventual utilização de segmentos críticos de código em assembly específicos aos dispositivos, utilização de drivers e bibliotecas de software fornecidas pelos fabricantes dos dispositivos e as técnicas de processamento de sinal em tempo real de alto débito.

Programa

Amostragem uniforme ideal. Teorema da amostragem (passa-baixo e passa-banda). Reconstrução analógica. Conversores AD e DA: tipos e critérios de seleção. Efeito da quantificação de amplitude na relação sinal-ruído. Transformada Z. Filtros digitais FIR e IIR. Processamento de sinal multiritmo: interpolação e decimação por fatores inteiros e racionais. Osciladores digitais. Arquiteturas de processadores digital de sinal (DSP). Representação fracionária em vírgula fixa. Formato Q. Representação em vírgula flutuante. Efeito da resolução finita no processamento. Escalamento e gestão de overflows e underflows. Gama dinâmica vs. precisão: escolha do comprimento adequado das palavras digitais ao longo de uma cadeia de processamento de sinal. Programação em vírgula fixa utilizando linguagem C. Técnicas de processamento de sinal em tempo real utilizando DSPs. Registos (buffers) circulares. Processamento de blocos de amostras utilizando registos triplos e entrada/saída por ISRs e/ou DMA.

Metodologia de avaliação

50% avaliação contínua; 50% avaliação não contínua

Componente de Competências Transversais

Expressão oral. Escrita de relatórios técnicos.

Componente Laboratorial

Pool de projectos de laboratório possíveis utilizando plataformas de DSPs. O objectivo é ter um sistema completamente funcional no fim da Unidade Curricular. 1) Aplicação bio-médica: Pré-processador de amostras sinais biomédicos provenientes de um sistema de contagem de células (citómetro) utilizando algoritmos de filtragem adaptada e de fase nula para aumentar a relação sinal-ruído. 2) Aplicação bio-médica: Sistema de eletrocardiograma (ECG) com deteção de complexos QRS e monitor de batimento cardíaco. 3) Instrumentação: Analisador espectral de sinais em tempo real com largura de banda elevada. 4) Aplicação de áudio: Equalizador gráfico com reverberação (simulação de ambiente acústico). 5) Aplicação bio-médica: Plataforma DSP para a excitação alternada (AC) e leitura sincronizada de um agregado de sensores magneto-resistivos de sinais biomédicos. 6) Software-defined radio: Sistema de transmissão digital bidirecional baseado em AFSK para comunicação bidirecional com satélites.

Componente de Programação e Computação

Experiência de programação em C e Matlab.

Princípios Éticos

Todos os membros de um grupo são responsáveis pelo trabalho do grupo. Em qualquer avaliação, todo aluno deve divulgar honestamente qualquer ajuda recebida e fontes usadas. Numa avaliação oral, todo aluno deverá ser capaz de apresentar e responder a perguntas sobre toda a avaliação.

Disciplinas Execução

2022/2023 - 2º semestre

2021/2022 - 2º Semestre