Цифровой фильтр

) ЦИФРОВОИ ФИЛЬ тислител скои льз и сми елью апп цель в со тельство СССР 15/353, 1979,ая интегральнавидеосигналов 20, рис, 4,син с ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Киевский политехническийтут им. 50-летия Великой Октясоциалистической революции,ЯО 1348981 эобретение относится к вычиьной технике и может быть исвано для обработки медицинской, ческой и другой информации, изобретения является снижение турных затрат. Поставленная остигается эа счет того, что ав цифрового .фильтра входит цессорных блоков 1, коммутатор помогательный регистр 3, блок 4 онизации, с выходами 5-7. 4 ил,15 25 45 где 11, - весовые коэффициенты,Х - отсчеты входных данных,1Для примера рассмотрим случай,когда М = 6 и н цифровом фильтреимеется К = 3 процессорных блоков,ХТогда щ = - = 2 Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для обработки медицинской,сейсмической и другой информации5Целью изобретения является снижение аппаратурных затрат.На фиг. 1 показана структурнаясхема предлагаемого устройства; нафиг2 - структурная схема одногопроцессорного элемента; на Фиг. 3блок синхронизации, один иэ вариантов построения; на фиг4 - временнаядиаграмма управляющих сигналов цифрового фильтра для случая, когдаК = 6, щ = 2 и К 3.Цифровой фильтр содержит: К процессорных блоков 1. 1(1 = 1,2,К),коммутатор 2, вспомогательный регистр 3, блок 4 синхронизации, с20выходами 5,63 (3 = 1,2,Ь;Ь = 1 ор т) 7. Процессорный элемент(фиг. 2) содержит блок 8.1 регистров коэффициентов, который состоитиэ в регистров, умножитель 9.1,сумматор 10,1, блок 11,1 регистровслагаемых, который состоит из щрегистров.Блок синхронизации (фиг. 3) содержит: генератор 12 тактовых импульсов, счетчик 13 тактов, регистр14 и узел 15 постоянной памяти. Счетчик 13 имеет коэффициент пересчетаИ щ, выходы счетчика 13 подключенык входам регистра 14, выходы кото-,рого подключены к входам узла 15постоянной памяти и имеет размерность Я т (2 + 1 оР щ), Выходы узла15 постоянной памяти являются выходами 5,6,1, 7 блока 4 синхронизации. 4 ОРассмотрим работу устройства цифрового Фильтра.Условимся что прием в регистрыосуществляется по заднему фронтусинхроимпульса. В начальный моментвремени все регистры обнулены, Формула свертки, реализуемая цифровымфильтром, имеет видИу=ч-ь50п=0 о 11 о Хо э Перед началом работы в блоки регистров коэффициентов 8.1, 8.2 и 8.3 загружают весовые коэффициенты И, - И. В первые регистры блоков коэффициентов 8.1, 8.2 и 8.3 записываются соответственно весовые коэффициенты И , И и 11, а во вторые регистры записываются соответственно весовые коэффициенты 11 И, иИ,.В первом такте исходный отсчет Х, поступает на первые входы умножителей 9.1, 9,2 и 9.3, на вторые входы которых подается содержимое первых регистров блоков 8.1, 8.2 и 8,3 коэффициентов. На выходах умножителей получаем произведения М Х,; И, Х и 11 Х соответственноЭти произведенйя на сумматорах 10.1 складываются с нулем и в конце такта записываются в первые регистры блоков 11,1 слагаемых: 1 м Х - в первый регистр блока 11.1; Ы, Х, -в первый регистр блока 11.2; 1 Х, - в первый регистр блока 11.3 по управляющему сигналу, поступающему с выхода 7 блока 4 синхронизации.Во втором такте на вторые входы умножителей 9,1, 9.2 и 9,3 подается содержимое вторых регистров блоков 8,1, 8.2 и 8.3На выходах умножителей 9.1, 9.2 и 9,3 получаем произведения Ы Х ; 1 м, Х ,и И Х соответственно, которые на сумматорах 10.1 складываются с нулем и принимаются во вторые регистры блоков 11.1 слагаемых; М Хо - во второй регистр блока 11.1; Ы, Х - во второй регистр блока 11,2 и У Х - во второй регистр блока 11.3,В третьем такте исходный отсчет Х, поступает на первые входы умножителей 9.1, 9.2 и 9,3, на вторые входы которых подается содержимое 1 Ъ И первых регистров блоков 10.1; 10,2 и 10.3 коэффициентов. На выходах умножителей получаем произведения: И Х И Х и ь Х соответ 3ственно. Эти произведения поступают на первые входы сумматоров 10,1, На второй вход сумматора 10,1 по сигналу(5) с блока 4 синхронизации коммутатор 2 подает нуль, на второй входсумматора 10.2 подается содержимое11.1 слагаемых первого регистра блока(И Х ), на второй вход суммматора 10,3.5 о фподается произведение И Х из первогорегистра блока 11.2 слагаемых. Вконце такта сумма И Х + 0 прини 5 1мается в первый регистр блока 11.1 1 Ослагаемых сумма Иц Х + И 5 Хо - в)первый регистр блока 11.2 слагаемых,сумма И Х + И Х - в первый регистр3 облока 113 слагаемых.В четвертом такте на второй вход 15умножителей 9.д подается содержимоевторых регистров блоков 8,1, 8,2и 8.3 коэффициентов. На выходахумножителей 9.1, 9.2 и 9,3 получаемпроизведения: И Х, И Х, и И Хсоответственно, которые поступаютна первые входы сумматоров 10.1.,на второй вход сумматора 10.1 посигналу (5) с блока 4 синхронизациикоммутатор 2 подает произведение 25И Х , которое поступает на негос выхода вспомогательного регистра3, полученное в первом такте в первом регистре блока 11,3 слагаемых.На второй вход сумматора 10,2 подается содержимое первого регистра блока 11.1 слагаемых (И Х ), на второйвход сумматора 103 подается произведение ИХ из первого регистраблока 11,2 слагаемых, В конце тактаво второй регистр блока 11. слагаемых принимается сумма Ид Х + И Хво второй регистр блока 11,2 слагаемых - сумма И Х + И Х и во вто 1 1 а орой регистр блока 11.3 слагаемых - 4 псумма ИХ,+ И, Х,.В пятом такте исходный отсчет Хпоступает на первые входы умножителей9.11, 9.2 и 9.3, на вторые входыкоторых подается содержимое Ъ Х, и Ъ, 45первых регистров блока 8,1, 8,2и 8,3 коэффициентов, На выходахумножителей получаем произведения:И Х, И Х и И Х соответственно,5 дфЭти произведения поступают на первые входы сумматоров 10.д. На второй вход сумматора 10,1 коммутатор2 подает нуль, на второй вход сумматора 10.2 подается содержимое(ЦХ, ),первого регистра блока 11.1слагаемых на второй вход сумматора10,3 подается сумма И Х, + ИВХиз первого регистра блока 11.2слагаемых. В конце такта сумма И Х + 0 принимается в первый реДгистр блока 11.1 слагаемых, сумма И 4 Х+ И 5 Х 1 -в первый регистр блока 11,2 слагаемых, сумма ИзХ + И Х +.зФИ Х -в первый регистр блока 11.3 слагаемых.В шестом такте на вторые входы умножителей 9.1. подается содержимое (И , И, и И ) вторых регистров блоков 8.1, 8.2 и 8.3 коэффициентов. На выходах умножителей 9.1, 9.2 и 9.3 получаем произведения: ИХ; И, Х и И Х соответственно, которые поступают на первые входы сумматоров 1 О,д, на второй вход сумматора 10.1 коммутатор 2 подает сумму И Х + И Х , полученную в третьемЗ 1 3 отакте в первом регистре блока 11.3 слагаемых, На второй вход сумматора 10,2 подается содержимое (И Х, + + И Х , первого регистра блока 11, 1 слагаемых, на второй вход сумматора 10.3 подается сумма И Х, + И Х из первого регистра блока 11,2 слагаемых, В конце такта во второй регистр блока 11.1 слагаемых принимается сумма И Х + И Х, + И Х , во второй регистр блока 11,2 слагаемых - сумма И Х + И Х + И Х, во второй регистр блока 11.3 слагаемых - сумма И Х + И Х, + И Х,В восьмом такте исходный отсчет Х з поступает на первые входы умножителей 9.1, 9,2 и 9,3, на вторыевходы которых подается содержимое(И, И и И ) блоков 8,1, 8,2 и 8.35 1 3коэффициентов. На выходах умножителей получаем произведения: И Хь зф И Х и И Х соответственноЭти4 3произведения поступают на первые входы сумматоров 10,. На второй вход сумматора 10.1 коммутатор 2 подает нуль, на второй вход сумматора 10,2 подается содержимое (И Х ) первого5регистра блока 11,1 слагаемых, на второй вход сумматора 10.3 подается сумма И Х + И Х из первого регист 4 1 6 1ра блока 11,2 слагаемых. В конце такта сумма И Х + 0 принимается5в первый регистр блока 11.1 слагаемых сумма И, Хз + Иь Х 2 в первыи регистр блока 11,2 слагаемых, суммаХ + И Х + И Х - в первый регистр 3 Ъ 4 2 ь 1блока 11,3 слагаемых,В восьмом такте на вторые входы умножителей 9 подается содержимое (И, И, И ) вторых регистров блоков50 8,1, 8.2 и 8.3 коэАициентов. На выходах умножителей 9.1, 9.2 и 9.3 получаем произведения: И Х ,ХЭф т 3 и М Х соответственно которые поа 15 ступают на первые входы сумматоров 10.1, ца второй вход сумматора 10. коммутатор 2 подает сумму И У + Ы Х + Ы Х , полученную в первомт 5 с трегистре блока 11.3 слагаемых. На второй вход сумматора 10.2 подается содержимое (И Х + Ч Х + т Х ) первого регистра блока 11. слагаемых на второй вход сумматора 10,3 подается сумма 4 Х + 1 т Х, + ИЭХ, из 5 первого регистра блока 11,2 слагаемых. В конце такта во второй регистр блока1, 1 слагаемых принимается сумма И Х + И Х + М Х + 4 Х во второй регистр блока 11,2 слагае мых - сумма У,Х + М Х + И Х, + М Х и во второй регйстр блока 11.3 слагаемых - сумма Ы Х + М У + И У +о з тдзВ девятом такте исходный отсчет 25 Х поступает ца первые входы умножителей. 9.1, 9,2 и 9,3, на вторые входы которых подается содержимое (И 5, , и Я ) блоков 8.1, 8,2 и 8.3 коэттфицзиентов. На выходах умно- Зо жителей получаем произведения: т 5 Х И Х и И Х соответственноЭти3произведения поступают на первые входы сумматоров 10.1. На второй вход сумматора 10.1 подается нуль, на35 второй вход сумматора 10,2 подается содержимое (У Х ) первого регистра5 3блока 11.1 слагаемых, ца второй вход сумматора 10.3 подается сумма У Х +з + И, У, из первого регистра блока4 О 11.2 слагаемых. В конце такта сумма И, Х + 0 принимается в первый регистр блока 11.1 слагаемых, сумма М Х, + М Х - в первый регистр блока 11,25слагаемых, сумма И Х + Я Хз + 1 т Х - 45 в первый регистр блока 11,3 слагае мых.В десятом такте ца вторые входы умножителей 9.1 подается содержимое (т, 1, и И, ) вторых регистров блоков 8,1, 8,2 и 8.3 коэффициентов, На выходах умножителей 9.1, 9,2 и 9.3 получаем, произведения; И Х , 1 т Хг. ят и Ы, У, соответственно, которые поступаютт ца первые входы сумматоров 10,1, ца второй вход сумматора 10,1 нос гуцает сумма Ы Х + Ы Х + Ы Хэ зполученная в первом регистре блока 11.3 слагаемых. На второй вхог сумматора 10,2 подается содержимое (4:( ++ И Х + М Х +Х ), на второй входЭ 2 Я т 6 о фсумматора 10.3 подается сумма И, Х ++ 1 Х Я И У. + И Х из первого3 т 4 орегистра блока 11.2 слагаемых. Вконце такта во второй регистр блока11,1 слагаемых принимается суммаИ У. + И У. + И Х. + Н Х, во второйЗ 2 Я 9 5 тфрегистр блока 11,2 слагаемых - суммаИ, Х, +4, Х, +,Х, +И Х,+И, Х, и во второй регистр блока 11,3 слагаемых -сумма М,Х, + 1, Х + М Х + Ч Х + И Х,В одиннадцатом такте исходный отсчет Х 5 поступает на первые входыумножителей 9.1, 9,2 и 9.3, на вторые входы которых подается содержимое(Ч, И и Из) первых регистров блоков8,1, 8.2 и 8,3 коэффициентов, Навыходах умножителей получаем произведения: И 5 Х 5 УЯ Х 5 и ИзХ. соответственно, Эти произведейия Аоступают на первые входы сумматоров 1 О1.На второй вход сумматора 10.1 подается нуль, на второй вход сумматора10.2 подается содержимое (И Х ),5первого регистра блока 11.1 слагаемыхна второй вход сумматора 10.3 подается сумма И Х + М Х из первого5регистра блока 11.2 слагаемых. Вкотце такта сумма Ы Х + 0 принима 5 5ется в первый регистр блока 11.1слагаемых, сумма И, У 5 + т ХЯ - впервый регистр блока 11.2 слагаемых,сумма М У. +Х + У Х - в первыйЪ 5 4 т 5 3регистр блока 11.3 слагаемых,В двеннадцатом такте на вторыевходы умножителей 9.1 подается содержимое вторых регистров М , И, и 4д т т облоков 8,1, 8.2 и 8,3 коэффициентовНа выходах умножителей 9.1, 9,2и 9.3 получаем произведения: М Х2 51, Хи тл Х соответственно, которыепоступают на первые входы сумматоров10,1, на второй вход сумматора 101постУпает сУмма МЭХ + 1 Х + Ъ 5 Хд,полученная в первом регистре блока11,3 слагаемых, На второй вход сумматора 10,2 подается содержимое первого регистра блока 11.1 слагаемых(М Х +СГХ +И У +тХ) наяг 5 т фвторой вход сумматора 10,3 подаетсясуммаИХ +И Х +ИХ +тХ +3 Ъ 2 Я+ М У из первого регистра блока11,2 слагаемых, В конце такта вовторой регистр блока 11,1 слагаемыхпринимается сумма М Х + Ы Х + Ы Х +5 Э т Я+ И Х,во второй регистр блока 11,2слагаемых - сумма И Х + М Х +2+ И Х . В дальнейшем работа происхоу о дит аналогично.формула изобретения Цифровой фильтр, содержащийК(ЯК ш - длина импульсной характеристики) процессорных блоков, каждыйиз которых содержит умножитель, сумматор, регистр слагаемых, причем входумножителя является первым входомданных процессорного блока, выходумножителя подключен к первому входусумматора, второй вход которого является вторым входом данных процессорного блока, выход сумматора подключенк информационному входу регистра слагаемых, выход которого является информационным выходом процессорногоблока, первые входы данных всехпроцессорных блоков объединены иявляются входом данных Фильтра информационный выход -го (д = 1,К)процессорного блока подключен к второму входу данных (д + 1)-го процессорного блока, информационный выходК-го процессорного блока являетсяинформационным выходом фильтра,отличающийся тем, что,с целью снижения аппаратурных затрат, содержит вспомогательный регистр, коммутатор и блок синхронизации, а каждый процессорный блоксодержит блок из ш регистров коэффициентов и блок из (ш - 1)-го регистра слагаемых, причем информационныйвход блока регистров коэффициентовявляется входом задания весовых коэффициентов процессорного блока, выходблока регистров коэффициентов подключен к второму входу умножителя, выходсумматора подключен к информационному входу блока регистров слагаемых,выход которого соединен с выходомрегистра слагаемых, информационныйвыход К-го процессорного блока подключен к информационному входу вспомогательного регистра, выход которогоподключен к первому информационномувходу коммутатора, второй информационный вход которого является входомзадания логического нуля фильтра, выход коммутатора подключен к второмувходу данных первого процессорногоблока, первый и второй выходы блокасинхронизации подключены соответственно к тактовому входу вспомогательного регистра и управляющему входукоммутатора, а третий и четвертыйвыходы блока синхронизации подключенык входам синхронизации соответственноприема и выцачи информации блока регистров коэффициентов и блока регистров слагаемых всех процессорных блоков .1348981 е.3 Ш 0" оставитель А. Баранов ед Л.Олийнык Коррект Кравцова ова одписн Производственно-полиграфическое предприят Ре дактор Т, П ,аа " 109/58 ИИПИ Госуд по делам3035, Моск Тираж 899рственного комитета ССС иоГретений и открытий а, Ж, Раушская наб город, ул. Проектная,