Цифровой фильтр

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для обработки медицинской, сейсмической и другой информации. Целью изобретения является снижение аппаратурных затрат. Поставленная цель достигается за счет того, что в состав цифрового .фильтра входит К процессорных блоков 1, коммутатор 2, вспомогательный регистр 3, блок 4 синхронизации, с выходами 5-7. 4 ил. I I (Л i.i i.2 /.Л оо 4 00 со 00 Фив. i

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1348981 (11 4 Н 03 H 17/06, С 06 F 15/353

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ;

Н АВТОРСКОМУ С8ИДЕТЕЛЬСТВУ (54) ЦИФРОВОИ ФИЛЬТР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2 1) 408034 1/24-24 (22) 23.06.86 (46) 30. 10.87. Бюл. Я- 40 (71) Киевский политехнический институт им. 5Р-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) Ю.С. Каневский, M.Ê. Клименко и С.Э. Котов (53) 681,32(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 636616, кл. G 06 F 15/353, 1979.

Уильямс Ф. Цифровая интегральная схема для фильтрации видеосигналов, Электроника, 1983, У 20, рис. 4, (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для обработки медицинской, сейсмической и другой информации.

Целью изобретения является снижение аппаратурных затрат. Поставленная цель достигается за счет того, что в состав цифрового .фильтра входит

К процессорных блоков 1, коммутатор

2, вспомогательный регистр 3, блок 4 синхронизации, с выходами 5-7. 4 ил, 1348981

25

45 где W, — весовые коэффициенты;

Х вЂ” отсчеты входных данных.

Для примера рассмотрим случай, когда N = 6 и н цифровом фильтре имеется К = 3 процессорных блоков, 1

Тогда m = — = 2 к

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для обработки медицинской, сейсмической и другой информации °

Целью изобретения является снижение аппаратурных затрат.

На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого устройства; на фиг ° 2 — структурная схема одного процессорного элемента; на фиг. 3 блок синхронизации, один иэ вариантов построения; на фиг ° 4 — временная диаграмма управляющих сигналов цифрового фильтра для случая, когда

N 6, тп = 2 и К 3.

Цифровой фильтр содержит: К процессорных блоков 1. 1(i = 1,2,...К), коммутатор 2, вспомогательный регистр 3, блок 4 синхронизации, с

20 выходами 5,6) () = 1,2,...Ь;

Ь = lop z m) 7. Процессорный элемент (фиг. 2) содержит блок 8.1 регистров коэффициентов, который состоит иэ m регистров, умножитель 9.1, сумматор 10,1, блок 11.1 регистров слагаемых, который состоит из m регистров.

Блок синхронизации (фиг. 3) содержит: генератор 12 тактовых им- 30 пульсов, счетчик 13 тактов, регистр

14 и узел 15 постоянной памяти. Счетчик 13 имеет коэффициент пересчета

N m выходы счетчика 13 подключены к входам регистра 14, выходы кото-. рого подключены к входам узла 15 постоянной памяти и имеет размерHocTb N m (2 + lop m), Выходы узла

15 постоянной памяти являются выходами S,á.j, 7 блока 4 синхронизации. 4р

Рассмотрим работу устройства цифрового Фильтра.

Условимся, что прием в регистры осуществляется по заднему фронту синхроимпульса. В начальный момент времени все регистры обнулены, Формула свертки, реализуемая цифровым фильтром, имеет вид

4 Х„

n = 0 о 1 1о Хо °

Перед началом работы в блоки регистров коэффициентов 8.1, 8.2 и 8.3 загружают весовые коэффициенты

11 — W<. В первые регистры блоков коэффициентов 8.1, 8.2 и 8.3 записываются соответственно весовые коэффициенты W, W u W а во вторые регистры записываются соответственно весовые коэффициенты И

W, 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

W Х,; И, Х и W X соответственно °

Эти произведенйя на сумматорах 10.i складываются с нулем и в конце такта записываются в первые регистры блоков 11,i слаг,а емых: :1 Х вЂ” в первый регистр блока 11.1; W, X -в первый регистр блока 11.2; 4 Х вЂ” 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 8.3 ° На выходах умножителей 9.1, 9.2 и 9.3 получаем произведения 1",Х Ы,Х. и W.ХО сооТветственно, которые на сумматорах

10. складываются с нулем и принимаются во вторые регистры блоков

11.i слагаемых: :W Х вЂ” во второй регистр блока 11.1; W, Х вЂ” во второй регистр блока 11,2 и W Х вЂ” 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 4

W, И первых регистров блоков

10. 1; 10.2 и 10 ° 3 коэффициентов. На выходах умножителей получаем произведения: 11 Х,, W X u V. Х соответ3 ственно. Эти произведения поступают на первые входы сумматоров 10,i, На второй вход сумматора 10,1 по сигналу

1348981

20 (5) с блока 4 синхронизации коммутатор 2 подает нуль, на второй вход сумматора 10.2 подается содержимое

11.1 слагаемых первого регистра блока (W Х ), на второй вход суммматора 10.3

-5Хо подается произведение И Х из первого регистра блока 11.2 слагаемых. В конце такта сумма W X + 0 прини5 1 мается в первый регистр блока 11. 1 10 слагаемых сумма W> Х + W> Хо — в первый регистр блока 11.2 слагаемых, сумма W X + W Х вЂ” в первый регистр

3 о блока 11 ° 3 слагаемых.

В четвертом такте на второй вход 15 умножителей 9.i подается содержимое вторых ре гистров блоков 8,1, 8.2 и 8.3 коэффициентов. На выходах умножителей 9.1, 9.2 и 9.3 получаем произведения: И Х, W Х, и И Х„ соответственно, которые поступают на первые входы сумматоров 10.i, на второй вход сумматора 10.1 по сигналу (5) с блока 4 синхронизации коммутатор 2 подает произведение 25

W Х, которое поступает на него с выхода вспомогательного регистра

3, 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 (W X ), на второй вход сумматора 10 ° 3 подается произведение W X из первого регистра блока 11,2 слагаемых, В конце такта во второй регистр блока 11.i слагаемьх принимается сумма И2Х, + Wçх, во второй регистр блока 11.2 слагаемых — сумма И Х + И Х и во втоо рой регистр блока 11.3 слагаемых — 40 сумма W,X, + W, Х,, В пятом такте исходный отсчет Х поступает на первые входы умножителей

9.11, 9.2 и 9.3, на вторые входы которых подается соде жимое W5 Х и W, 45 первых регистров блока 8.1, 8,2 и 8.3 коэффициентов, На выходах умножителей получаем произведения:

W Х, W Х и W Х соответственно.

Эти произведения поступают на пер- . 50 вые входы сумматоров 10.i. На второй вход сумматора 10.1 коммутатор

2 подает нуль, на второй вход сумматора 10.2 подается содержимое (QX, ),первого регистра блока 11.1 слагаемых на второй вход сумматора

10.3 подается сумма W X, + WBX из первого регистра блока 11.2 слагаемых. В конце такта сумма

И Х + 0 принимается в первый ре5 2 гистр блока 11. 1 слагаемых, сумма

W Х + И Х„-в первый регистр блока

11.2 слагаемых, сумма W Х + W Х + . з

+ V Х -в первый регистр блока

11.3 слагаемых.

В шестом такте на вторые входы умножителей 9.i подается содержимое (W,, W, и W. ) вторых регистров блоков 8.1, 8.2 и 8.3 коэффициентов.

На выходах умножителей 9.1, 9.2 и 9.3 получаем произведения: W Õ;

W Х и И Х соответственно, которые поступают на первые входы сумматоров 10.i, на второй вход сумматора 10.1 коммутатор 2 подает сумму

И Х + И Х, полученную в третьем

З 1 З о« такте в первом регистре блока 11.3 слагаемых. «На второй вход сумматора

10.2 подается содержимое (И Х, +

+ W Х ), первого регистра блока 11. 1

5 слагаемых, на второй вход сумматора

10. 3 подается сумма W„X, + И Х из первого регистра блока 11.2 слагаемых, В конце такта во второй регистр блока 11.1 слагаемых принимается сумма V X W X, + И Х, во второй регистр блока 11,2 слагаемых — сумма И Х + И Х„ + И Х, во второй регистр блока 11.3 слагаемых—

cy aWХ,+W1X +WХ.

В восьмом такте исходный отсчет

Х 3 поступает на первые входы умножителей 9.1, 9.2 и 9.3, на вторые входы которых подается содержимое (И, И и И ) блоков 8,1, 8,2 и 8.3

5 4 3 коэффициентов. На выходах умножителей получаем произведения: W X

5 3«

V Х и И X соответственно. Эти

4 3 произведения поступают на первые входы сумматоров 10,i. На второй вход сумматора 10.1 коммутатор 2 подает нуль, на второй вход сумматора 10.2 подается содержимое (И X ) первого

5 регистра блока 11,1 слагаемых, на второй вход сумматора 10.3 подается сумма W Х + W Х из первого регист4 Т 5 1 ра блока 11.2 слагаемых. В конце такта сумма W X + 0 принимается

5 в первый регистр блока 11. 1 слагаеЗ 5 регистр блока 11,2 слагаемых, сумма

Х + W X + W Х вЂ” в первый регистр

3 3 4 2 5 1 блока 11.3 слагаемых, В восьмом такте на вторые входы умножителей 9 подается содержимое (W„ W, W.) вторых регистров блоков

1348981

8,1, 8.2 и 8.3 коэффициентов. На выходах умножителей 9.1, 9.2 и 9.3 получаем произведения: W Х, W Х

3 ° ° 3 и М Х соответственно которые поа 1

5 ступают на первые входы сумматоров

10.i на второй вход сумматора 10.1 коммутатор 2 подает сумму W У +

W Х + W Х, полученную в первом р 1 регистре блока 11.3 слагаемых. На второй вход сумматора 10.2 подается содержимое (И Х2 + Ч Х + W Х ) первого регистра блока 11.1 слагаемых на второй вход сумматора 10.3 подается сумма У Х + 1 Х, + V3Õ, из !5 первого регистра блока 11.2 слагаемых. В конце такта во второй регистр блока 1 1, 1 слагаемых принимается суммами Х +W Х +W Х +W Х во второй регистр блока 11,2 слагае- 2р мых — сумма W Х + W Х + W Х, + W Х и во второй регйстр блока 11.3 слагаемых — сумма W X + W 7 + W 7 +

3 1 q. 2

В девятом такте исходный отсчет 25

Х поступает на первые входы умножителей. 9.1, 9.2 и 9,3, на вторые входы которых подается содержимое (W, W, и W „) блоков 8.1, 8.2 и 8.3 коэффициентов. На выходах умно- 30 жителей получаем произведения: W5X

W X u W Х соответственно ° Эти

4 4 3 4 произведения поступают на первые входы сумматоров 10.i. На второй вход сумматора 10.1 подается нуль, на

35 второй вход сумматора 10,2 подается содержимое (W Х ) первого регистра

5 3 блока 11.1 слагаемых, на второй вход сумматора 10.3 подается сумма У Х +

+ W, У, из первого регистра блока

4О

11.2 слагаемых. В конце такта сумма

W, Х + 0 принимается в первый регистр блока 11.1 слагаемых, сумма V„X +

+ W X — в первый регистр блока 11.2

5 слагаемых, сумма W3X + «, X> + W X„— 45 в первый регистр блока 11,3 слагае мых.

В десятом такте на вторые входы умножителей 9.i подается содержимое (W, и V,) вторых регистров блоков

8,1, 8.2 и 8.3 коэффициентов. На выходах умножителей 9.1, 9,2 и 9,3 получаем, произведения: W Х, 1, Х

z и W Х соответственно, которые посз упают на первые входы сумматоров

10,i на второй вход сумматора 10.1 посгунает сумма W X + W Х + W Х

3 3 4 2 5 полученная в первом регистре блока

11.3 слагаемых. На второй вхог сумматора 10.2 подается содержимое (W < +

+ W Х + W X + W Х ), на второй вход

3 2 4 1 6 о сумматора 10.3 подается сумма W, Х +

+ W X + W У. + W Х из первого

2 2 3 r 4 о регистра блока 11. 2 слагаемых. В конце такта во второй регистр блока

11,1 слагаемых принимается сумма

W Х + W Х + W Х. + Н Х, во второй

2 3 2 4 2 S регистр блока 11. 2 слагаемых — сумма

W, Х, +W2 Хз +W X2 +W„X, +W, Х» и во второй регистр блока 11.3 слагаемых— сумма W,Х, + 1, Х3 + W2XZ + W3Х + W, Х .

В одиннадцатом такте исходный отсчет Х 5 поступает на первые входы умножителей 9.1, 9 .2 и 9.3, на вторые входы которых подается содержимое (Wq, W„ H W3) первых регистров блоков

8,1, 8.2 и 8.3 коэффициентов, На выходах умножителей получаем произведения: И Х5, !!, Х и И, Х. соответственно. Эти произведейия Аоступают на первые входы сумматоров 10 ° i

На второй вход сумматора 10.1 подается нуль, на второй вход сумматора

10.2 подается содержимое (W X ), 5 первого регистра блока 11. 1 слагаемых на второй вход сумматора 10.3 подается сумма И Х + М Х из первого

5 регистра блока 11. 2 слагаемых. В койце такта сумма V Х + 0 принима5 5 ется в первый регистр блока 11.1 су™а, У5 g5 Х, — в первый регистр блока 11.2 слагаемых, сумма V У. + V Х + W X — в первый 3 5 4 4 5 3 регистр блока 11.3 слагаемых, В двеннадцатом такте на вторые входы умножителей 9.i подается содержимое вторых регистров W,,W, и W д 1 1 о блоков 8.1, 8.2 и 8.3 коэффициентов

На выходах умножителей 9.1, 9,2 и 9.3 получаем произведения: W X

2 5

W Х и л Х соответственно, которые поступают на первые входы сумматоров

10. i на второй вход сумматора 10 ° 1 поступает сумма М3Х4 + „Х3+ Ы5Х2 полученная в первом регистре блока

11.3 слагаемых. На второй вход сумматора 10. 2 и ода е тс я содержимое первого регистра блока 11. 1 слагаемых (W Х + W Х + И v + У X ) на

2 4 3 4 2 5 1 второй вход сумматора 10.3 подается

cyMMa W X + W X + W X + W X +

3 2 д 4

+ М Х из первого регистра блока

11.2 слагаемых, В конце такта во второй регистр блока 11.1 слагаемых принимается сумма V Х + Ы X + W Х +

5 3 4 Я 3

+ W Х,во второй регистр блока 11.2 слагаемых — сумма W Х + W X +

5 2

+ VI3 XQ + W4 X2 + Wq X, и во Второи

1348981

7 регистр блока 11.3 слагаемых — сумма

8 8 1 Ф 2 3 3 2 4 1

+ W Х . В дальнейшем работа npoucxo,g o дит аналогично.

Формула изобретения

Цифровой фильтр, содержащий

K(N К-ш — длина импульсной характе- 10 ристики) процессорных блоков, каждый из которых содержит умножитель, сумматор, регистр слагаемых, причем вход умножителя является первым входом данных процессорного блока, выход умножителя подключен к первому входу сумматора, второй вход которого является вторым входом данных процессорного блока, выход сумматора подключен к информационному входу регистра сла- 2р гаемых, выход которого является информационным выходом процессорного блока, первые входы данных всех процессорных блоков объединены и являются входом данных фильтра ин- 2S формационный выход i-ro (i = 1,К) процессорного блока подключен к второму входу данных (i + 1)-го процессорного блока, информационный выход

К-го процессорного блока является информационным выходом фильтра, отличающийся тем, что, ° с целью снижения аппаратурных затрат, содержит вспомогательный регистр, коммутатор и блок синхронизации, а каждый процессорный блок содержит блок из m регистров коэффициентов и блок из (m — 1)-ro регистра слагаемых, причем информационный вход блока регистров коэффициентов является входом задания весовых коэффициентов процессорного блока, выход блока регистров коэффициентов подключен к второму входу умножителя, выход сумматора подключен к информационному входу блока регистров слагаемых, выход которого соединен с выходом регистра слагаемых, информационный выход К-го процессорного блока подключен к информационному входу вспомогательного регистра, выход которого подключен к первому информационному входу коммутатора, второй информационный вход которого является входом задания логического нуля фильтра, выход коммутатора подключен к второму входу данных первого процессорного блока, первый и второй выходы блока синхронизации подключены соответственно к тактовому входу вспомогательного регистра и управляющему входу коммутатора, а третий и четвертый выходы блока синхронизации подключены к входамсинхронизации соответственно приема и выцачи информации блока регистров коэффициентов и блока регистров слагаемыхвсех процессорныхблоков .

1348981

Ф 5 Е 7 8

Корректор О. Кравцова

Г дактор Т. Парфенова

" ..аз оо/56 Тираж 899

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по Лолам изоГретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1 2

4др. 8

Составитель А. Баранов

Техред Л.Олийнык