Modulbeschreibung
Digitale Signalverarbeitung
Kurzzeichen:
Unterrichtssprache:
ECTS-Credits:
Arbeitsaufwand (h):
Leitidee:
Anhand von 7 Praktischen Aufgaben erhalten die Studierenden ein direktes und unmittelbares Verständnis für praktische digitale Signalverarbeitung, deren Spezifikation und Auslegung, Berechnung mit MATLAB und Implementation auf einem FPGA.
Die Studierenden
- kennen FIR und IIR Filter und deren Vor- und Nachteile.
- können FIR und IIR Filter auslegen und berechnen.
- können FIR und IIR Filter in VHDL auf einem FPGA implementieren und testen.
- kennen die Unterschiede zwischen der Verarbeitung von 1-D und 2-D Signalen.
- können einfache 2-D Filter für Bildaufbereitung spezifizieren und implementieren.
Modulverantwortung:
Lehrpersonen:
Standort (angeboten):
Zusätzliche Eingangskompetenzen:
Vorausgesetzt sind die beiden Module Elektrotechnik & Lineare Algebra I sowie Elektrotechnik & Lineare Algebra II.
Modultyp:
Bemerkungen:
Modulbewertung:
Leistungsnachweise und deren Gewichtung
Während der Unterrichtsphase:
Während der Unterrichtsphase werden zwei Aufgaben als Gruppenarbeit (2-er Teams) bewertet.
Bewertungsart:
Gewichtung:
Während der Unterrichtsphase werden zwei Aufgaben als Gruppenarbeit (2-er Teams) bewertet (Gewicht je 50%).
Bemerkungen:
Es findet keine abgesetzte Modulschlussprüfung statt.
Inhalte
Angestrebte Lernergebnisse (Abschlusskompetenzen):
Anhand von 7 Praktischen Aufgaben erhalten die Studierenden ein direktes und unmittelbares Verständnis für praktische digitale Signalverarbeitung, deren Spezifikation und Auslegung, Berechnung mit MATLAB und Implementation auf einem FPGA.
Die Studierenden
- kennen FIR und IIR Filter und deren Vor- und Nachteile.
- können FIR und IIR Filter auslegen und berechnen.
- können FIR und IIR Filter in VHDL auf einem FPGA implementieren und testen.
- kennen die Unterschiede zwischen der Verarbeitung von 1-D und 2-D Signalen.
- können einfache 2-D Filter für Bildaufbereitung spezifizieren und implementieren.
Modul- und Lerninhalt:
Der Kurs besteht aus 7 praktischen Aufgaben, mit jeweils 2 Lektionen Einführung und Theorie, und 2 Lektionen praktischer Implementation und Ausmessen der Resultate:
Aufgabe 1: Abtast-Theorem, Unterabstatstung und resultierende Effekte
Aufgabe 2: NCO (Numerical Controlled Oszillator) als Sinusgenerator
Aufgabe 3: FIR Tiefpass Filter
Aufgabe 4: IIR Tiefpass Filter und Kerbfilter (Notch)
Aufgabe 5: Implementation eines V.22bis Modem (Tx Teil, Modulator, nur im Data-Mode)
Aufgabe 6: Implementation eines V.22bis Modems (Rx Teil, Demodulator, nur im Data-Mode)
Aufgabe 7: 2D-Filter für Bildverarbeitung: Hochpass-, Tiefpass-Filter und Sobel-Operator
Lehr- und Lernmethoden:
Unterrichtsgespräch im Klassenverband
Übungen am PC (MATLAB, FDATool), FPGA Design am PC (Altera Quartus)
Programmieren eines FPGA Demoboards und Beobachtung der Signale (Oszilloskop, etc.)