184537. lajstromszámú szabadalom • Multiprocesszoros gyors fourier-analizátor
1 184 537 2 A találmány MOS mikroprocesszorokkal kialakított programozható gyors Fourier-anaíizátor berendezés, amely alkalmas mérés-, vezérlés- és szabályozástechnikai feladatok elvégzésére, például hang- és rezgéselemzésre, gépek katasztrofális meghibásodásának megakadályozására. Kompakt-(asztali, hordozható) gyors Fourier-analizátor berendezések ismeretesek. Ezek rendszertechnikai felépítés szempontjából három csoportba sorolhatók: 1. Valamely digitális áramkörcsalád (például TTL, ECL) elemeiből és gyors bipoláris szorzó-akkumulátor alkalmazásával felépített áramkörrendszer. Ezt a kezelőszervekkel, a katódsugárcsöves kijelzővel és más digitális külső berendezésekkel való kapcsolattartás céljából mikroprocesszorral építik egybe. 2. Bit-szelet bipoláris mikroprocesszorral kialakított áramkörrendszer. Az ilyen processzorok nagy működési sebességük következtében a mérésadatgyűjtést, a gyors Fourier-analízist, az eredmény katódsugárcsöves kijelzésének vezérlését és a kezelőszervekkel való kapcsolattartást is elvégzik. Például a Briiel & Kjaer cég (Dánia) 2033 típusú keskenysávú elemzője bipoláris mikroprocesszorral épül fel. 3. Egyes készülékgyártó cégek, melyek MOS integrált áramkör gyártási technológiával rendelkeznek, saját gyártású műszereik számára speciális — digitális szűrésre és FFT analízisre alkalmas — integrált áramköröket dolgoztak ki. Ilyen cégek az Amerikai Egyesült Államokban és Japánban vannak. Például a Hewlett-Packard cég (Amerikai Egyesült Államok) 3582A típusú spektrumanalizátora saját fejlesztésű és gyártású NMOS processzorral készül. A valamely digitális áramkörcsalád elemeiből felépített gyors Fourier-analizátor nagyszámú alkatrészt tartalmaz, kifejlesztése hosszú ideig tart és költséges. Hátránya, hogy úgynevezett hardware-orientált, vagyis a fejlesztés befejezése után a felhasználók speciális, változó igényeihez csak újratervezéssel és nem programmódosítással alkalmazható. Előnye a nagy jelfeldolgozási sebesség. A bit-szelet bipoláris mikroprocesszorral kialakított gyors Fourier-analizátor ugyan már kevesebb alkatrészt tartalmaz, mint az előbbi, de költséges alkatrészekből épül fel és kifejlesztése hosszú ideig tart. Hátránya még az előbbinél kisebb jelfeldolgozási sebessége. Előnye a merev hardware-orientáltság feloldása, a^corlátozott mértékű - például a gyártó cég által megvalósítható - programozhatóság. A speciális MOS integrált áramköröket tartalmazó gyors Fourier-analizátor hátránya a kis jelfeldolgozási sebesség, valamint az is, hogy ilyen áramkörökhöz előállítójukon kívül mások nem juthatnak hozzá. A találmány célja olyan gyors Fourier-analizátor megalkotása, amely általánosan elterjedt, MOS technológiával készült mikroprocesszorokat tartalmaz és a felhasználó - univerzális klaviatúra segítségével - programozás útján alakíthatja feladatához. A találmány szerinti berendezés és annak kifejlesztése olcsóbb, a felhasználási területek igényéhez flexibilisebben illeszthető, mint az ismert berendezések. A találmány gyors Fourier-analizátor berendezés, általánosan elterjedt, olcsó, MOS technológiával készült mikroprocesszorokat tartalmaz. Az egyes rendszertechnikai feladatok megoldásához külön-külön mikroproceszszora van. A mérésadatgyűjtés vezérlése, a Fouricrelemzés, a katódsugárcsövön történő eredménykijelzés vezérlése és a kezelőszervekkel való kapcsolattartás egyegy mikroprocesszorral történik. A mikroprocesszorok közötti lehető legnagyobb sebességű adatátvitelt előnyösen az átvinni kívánt adatokkal feltöltött író-olvasó memóriarész két-két processzor közötti cserélgetésével valósítja meg. A mikroprocesszorok feladataikat egyidőben, egymással párhuzamosan végzik, kapcsolat csak az adatátvitel pillanatában; célszerűen egyetlen ütemjel időtartamára jön létre közöttük. Az alkalmazás szempontjából előnyös kialakítású berendezés univerzális alfanumerikus billentyűzetet tartalmaz. A kezelőszemély ezen billentyűzet segítségével ismert programnyelven, például ASSEMBLER vagy BASIC nyelven programozhatja a berendezést. A programozhatóság kiterjed a gyors Fourier-analizátor jelfeldolgozási paramétereinek, például bemeneti érzékenység, mintavételi frekvencia beállítására és/vagy a jelfeldolgozás eredményének utólagos kiértékelésére, például aktuális és referencia spektrum összehasonlítására és a nemkívánatos eltérések jelzésére. A blokkvázlat a találmány szerinti gyors Fourieranalizátor berendezés rendszertechnikai felépítését ábrázolja. Az analizálandó analóg jel az analóg-digitális átalakító 1 egységbe vezet. Az 1 egység analóg erősítőt, analóg nagymeredekségű aluláteresztő szűrőt és az A/D átalakítót foglalja magába. Az A/D átalakító digitális kimenete cím-, adat- és vezérlőbuszon keresztül 3 mikroprocesszorhoz kapcsolódik ; ugyanezen 3 mikroprocesszor buszához csatlakozik a mind csak olvasó (ROM), mind író—olvasó memóriát tartalmazó 2 memóriaegység és a 4 memóriacserélő egység. A 4 memóriacserélő egység háromállapotú digitális kapcsolókat tartalmaz, amelyek a 3 és 8 mikroprocesszorok cím-, adat- és vezérlőbuszát váltakozva az 5 és 6 RAM-ra kapcsolják. A 8 mikroprocesszor busza a 4 memóriacserélő egységen kívül a RAM és ROM áramköröket tartalmazó 7 memóriaegységre és a 9 memóriacserélő egységre is rákapcsolódik. A 9 és 4 memóriacserélő egységek belső felépítése megegyezik. A 9 memóriacserélő egység a 8 és 13 mikroprocesszor buszát váltakozva a 10 és 11 RAM-ra kapcsolja. A 13 mikroprocesszor busza a ROM és RAM áramköröket tartalmazó 12 memóriaegységre, a 14 alfanumerikus billentyűzet vezérlő áramkörére, a 15 katódsugárcsöves kijelző vezérlő áramkörére, valamint a szabványos külső busz 16 illesztő áramkörére is rákapcsolódik. A 3 mikroprocesszor a mérésadatgyűjtést vezérli; beállítja az analóg erősítő erősítését, az analóg szűrő sávhatárát, a mintavételi frekvenciát, az adatrögzítést a kívánt jelszintnél és időpontban indítja; vezérli a 4 memóriacserélő egységen keresztül az 5 vagy 6 RAM mérési adatta] való feltöltését. A mérésadatgyűjtés programját a 2 memóriaegység tartalmazza. A Fourier-analízishez szükséges számításokat a 8 mikroprocesszor végzi. A bemeneti adattömböt az 5, a 6 RAM tartalmazza, a program a 7 memóriaegységben helyezkedik el, az eredmény a 10 vagy 11 RÁM-ban képződik. A 13 mikroprocesszor látja el a kijelzés, a billentyűzet és a külső digitális berendezések vezérlésével kapcsolatos feladatokat. Az adatokat, a frekvenciaspektrumot a 9 memória vezérlőn keresztül a 10 vagy 11 RAM-ból kapja; programját a 12 memóriaegység tartalmazza. Az alábbiakban ismertetjük a találmány szerinti gyors Fourier-analizátor működését. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
