Projekt

Aalborg Universitet
Institut for Elektroniske Systemer
Fredrik Bajers Vej 7 DK-9220 Aalborg Øst Telefon +45 96 35 87 00
Titel: Digital diktafon
Tema: Mikrodatamatsystemer
Projektperiode: 3. februar 2003 - 28. maj 2003
Projektgruppe:
421
Gruppemedlemmer:
Andreas Popp
Esben Theill Christiansen
Michael Smed Kristensen
Michael P. Nielsen
Steffen Holst
Svend Aage Vedstesen
Vejleder:
Morten V. Fjordback
Publikationer: 9
Sider i
Hovedrapport: 128
Appendiks: 86
Afsluttet: 28. maj 2003
Synopsis
Denne rapport indeholder dokumentation for udvikling
og design af en digital diktafon baseret på en
Motorola 68000 processor. Udviklingen af diktafonen
er foregået efter Strukturet Program Udviklingmetoden.
Diktafonen er en prototype og det er muligt at optage
talebeskeder i 3 forskellige kvaliteter med øvre
knækfrekvenser på henholdsvis 1,7 kHz, 3,4 kHz og
6,8 kHz. Beskederne gemmes i diktafonens interne
hukommelse. Beskederne kan efterfølgende afspilles
på diktafonen. Diktafonen giver bl.a. mulighed for
at slette og spole i beskederne samt at pause under
optagelse og afspilning. På diktafonens display findes
der information om tid i besked, beskednr., resttid
i hukommelse mm. Systemet giver mulighed for,
at overføre indtalte beskeder til en pc vha. kommunikation
baseret på RS232C-standarden. Beskederne
hentes og konverteres til filformatet "wave". Efter
overførslen af beskederne slettes disse på diktafonen,
hvorefter der er mulighed for at indstille diktafonens
optagekvalitet til senere brug.
Det kan konkluderes, at diktafonen virker i den laveste
kvalitet og ikke som ønsket, også i de højere kvaliteter.
Dette kan bl.a. skyldes, at interruptrutinen er for
længe om at udføre de ønskede funktioner.

Aalborg University
Institute of Electronic Systems
Fredrik Bajers Vej 7 DK-9220 Aalborg East Telephone +45 96 35 87 00
Title: Digital dictating machine
Theme: Microcomputersystems
Project period: Febuary 3rd 2003 - May 28th 2003
Project group:
421
Group members:
Andreas Popp
Esben Theill Christiansen
Michael Smed Kristensen
Michael P. Nielsen
Steffen Holst
Svend Aage Vedstesen
Supervisor:
Morten V. Fjordback
Publications: 9
Pages in
Main report: 128
Appendix: 86
Finished: May 28th 2003
Abstract
This report contains documentation for development and
design of a digital dictating machine (DM) based on a
Motorola 68000 processor. The development of the DM
is based on the "Struktureret Program Udvikling" method.
The DM is a prototype and it is possible to record messages
in three different qualities, with upper cut-off frequencies
at either 1.7 kHz, 3.4 kHz or 6.8 kHz. The messages
are saved on the DM’s internal memory. It is then possible
to play the messages on the device. The DM also
provides opportunities such as deleting, fast forwarding
and rewinding. It is also possible to pause the recording
or playing of a message. On the display it is possible to
get information about actual time in message, message
number, remaining time in memory etc. The system makes
it possible to transfer recorded messages to a PC via a
communication protocol based on the RS232C standard.
The messages are then converted to the "wave" file format.
After a successful transfer of the messages they are
deleted from the DM and it is then possible to change the
sound quality in which the messages are recorded on the
DM.
The DM only works in the lowest quality and not as intended
in the higher sound qualities. The reason why the
dictating machine does not work as intended could be that
the interrupt routine takes too long to execute the code.

Forord
Denne projektrapport er udarbejdet af gruppe 421 på Institut for Elektroniske Systemer ved
Aalborg Universitet. Den er skrevet som dokumentation for det udførte arbejde på 4. semester.
Rapporten omhandler analyse, design, konstruktion og test af en digital diktafon opbygget
omkring et mikrodatamatsystem. Rapporten er bygget op omkring Struktureret Program Udvikling,
og der er forsøgt at bevare denne struktur gennem hele rapporten. Rapporten henvender sig
primært til vejleder samt medstuderende og andre med interesse for mikrodatamatsystemer.
Rapporten starter med en problemanalyse, som munder ud i en kravspecifikation og en accepttest.
Denne anvendes til at designe både hardware og software til den digitale diktafon. Efter
hovedrapporten følger appendiks, testrapporter og til sidst komponentliste, placeringstegning
og diagrammer.
Aalborg d. 28. maj 2003
———————————— ————————————
Andreas Popp Esben Theill Christiansen
———————————— ————————————
Michael Smed Kristensen Michael P. Nielsen
———————————— ————————————
Steffen Holst Svend Aage Vedstesen
i

Forord
Læsevejledning
Det er tilstræbt at overholde ISO1000-standarden med hensyn til angivelse af elektriske symboler,
enheder mm. Desuden gælder følgende:
Tabel-, figur- og formelhenvisninger er skrevet som kapitel.nummer, hvornummer er et fortløbende
nummer, for henholdsvis tabeller, figurer og ligninger i det pågældende kapitel.
Kildehenvisninger er skrevet i firkantede parenteser med et indeks og årstal, samt eventuelt en
sidehenvisning. Yderligere oplysninger om en kilde kan findes i litteraturlisten på side123, hvor
kilderne er listet i alfabetisk rækkefølge efter forfatterens efternavn.
Ordforklaringer ses i ordlisten på side 201. Første gang et ord fra listen nævnes, er dette indikeret
ved at ordet er understreget, f.eks. ABEL.
Benyttede datablade er findes som pdf-filer på den vedlagte cd-rom.
Program Kode er, hvad enten det er C-, Assembler- eller ABEL-kode, vedlagt på cd-rom.
Tilstandsmaskiner: "*"anvendes til at angive den næste tilstand i en tilstandsmaskine.
Diagrammer ses bagerst i rapporten under Komponentliste og diagrammer. Hvis der henvises
til diagram A, B eller C, menes der disse diagrammer.
Software-moduler angives med modulnavn. Derved er det let at se, at der er tale om navnet på
et modul.
Elektriske symboler såsom modstande, transistorer osv. er indekseret som
modulforkortelse.komponentnummer/symbol, hvorkomponentnummer/symbol er unikt for den
ene komponent i modulet. Modulforkortelserne ses i ordlisten på side201. Hvis komponenter er
angivet uden modulforkortelse, er der tale om generelle formler eller komponenter, som er ens
gennem hele rapporten.
Digital- og analog stel/forsyning angives med symboler på figuren herunder.
Digital stel Analog stel
Digital
forsyning
Analog
forsyning
Målinger med prober: Med mindre andet er angivet er referencen stel. I det tilfælde andet ikke
er angivet optræder proben som belastingen.
ii

Indholdsfortegnelse
1 Indledning 1
I Problemanalyse 3
2 Foranalyse 5
2.1 Formål . ...................................... 5
2.2 Analyse ...................................... 5
2.3 Nye ideer ..................................... 7
2.4 Systemdefinitioner ................................ 9
3 Kravspecifikation 11
3.1 Indledning ..................................... 11
3.2 Generel beskrivelse ................................ 11
3.3 Specifikke krav . . ................................ 14
3.4 Krav til eksterne grænseflader .......................... 24
3.5 Krav til systemets ydelse . . ........................... 25
3.6 Kvalitetsfaktorer . ................................ 25
4 Accepttest-specifikation 26
4.1 Indledning ..................................... 26
4.2 Testemner ..................................... 26
4.3 Testdesign ..................................... 28
II Design af diktafon 31
5 Systemdesign 33
5.1 Systemoversigt . . ................................ 33
5.2 Funktionsoversigt . ................................ 33
iii

Indholdsfortegnelse
5.3 HW/SW opdeling . . ............................... 37
5.4 HW/SW grænseflader ............................... 38
6 Hardwaredesign 40
6.1 Strukturdesign ................................... 40
6.2 Modulgrænseflader . ............................... 41
6.3 Modulernes interface ............................... 46
7 Softwaredesign 48
7.1 Programdesign . . . ............................... 48
7.2 Procesdesign/modulopdeling . .......................... 52
7.3 Afspil_styring ................................... 52
7.4 Optag_styring ................................... 54
7.5 System_kontrol . . . ............................... 54
7.6 Display_status ................................. 59
7.7 Display_styring . . . ............................... 59
7.8 Kval_data_overfør . ............................... 60
7.9 Pc-software .................................... 60
III Hardware-design 63
8 CPU-modul 65
8.1 Funktionsoversigt . . ............................... 65
8.2 Løsningsmuligheder ............................... 66
8.3 Design af CPU-modul ............................... 68
8.4Test ........................................ 75
8.5 Delkonklusion ................................... 77
9 Hukommelsesmodul 78
9.1 Funktionoversigt . . ............................... 78
9.2 Løsningsmuligheder ............................... 78
9.3 Design af hukommelsesmodul .......................... 78
10 RS232-modul 80
10.1 Funktionoversigt . . ............................... 80
10.2 Design af RS232-modul . . . .......................... 81
iv

Indholdsfortegnelse
10.3 Delkonklusion . . . ................................ 82
11 Mikrofonmodul 83
11.1 Funktionsoversigt . ................................ 83
11.2 Design af mikrofonmodul . . ........................... 84
11.3 Test . . ...................................... 91
11.4 Delkonklusion . . . ................................ 91
12 Kvalitetsmodul 92
12.1 Funktionoversigt . ................................ 92
12.2 Løsningsmuligheder ............................... 93
12.3 Design af kvalitetsmodul . . ........................... 94
12.4 Simulering ..................................... 96
12.5 Test . . ...................................... 97
12.6 Delkonklusion . . . ................................ 97
13 Højttalermodul 98
13.1 Funktionsoversigt . ................................ 98
13.2 Design af Højttalermodul . . ........................... 99
13.3 Test . . ...................................... 101
13.4 Delkonklusion . . . ................................ 101
14 Knapmodul 102
14.1 Funktionsoversigt . ................................ 102
14.2 Design af knapmodul ............................... 103
14.3 Test . . ...................................... 106
14.4 Delkonklusion . . . ................................ 106
15 Displaymodul 107
15.1 Funktionsoversigt . ................................ 107
15.2 Design af displaymodul . . . ........................... 107
15.3 Delkonklusion . . . ................................ 109
IV Software-design 111
16 Softwareimplementation 113
v

Indholdsfortegnelse
16.1 Struktur af programmeringsfiler ......................... 113
16.2 Struktur af headerfil . ............................... 113
16.3 Implementering af tilstandsdiagram og flowdiagrammer ............. 114
16.4 Diktafon . ..................................... 114
16.5 Pc-sofware .................................... 117
16.6 Delkonklusion ................................... 118
17 Acceptest 119
18 Konklusion 121
Litteraturliste 123
V Appendiks 129
A Sampling- og rekonstruktionsteori 131
B Timing af CPU 135
C Interrupt 140
D Filterberegning til højpasfilter 142
E Wave-filformat 145
F Seriel kommunikation 149
G Protokol 153
VI Testrapporter 157
I CPU-modul 159
II Mikrofonmodul 166
III Kvalitetsmodulet 179
IV Højttalermodul 185
V Knapmodul 189
vi

Indholdsfortegnelse
VI Integration af hardware 195
VII Pc-software 198
Ordliste 201
VII Komponentliste og diagrammer 205
vii

Kapitel
1
Indledning
En diktafon anvendes i mange professionelle henseender. Den anvendes blandt andet af læger,
der i stedet for at skrive direkte i patienters journaler dikterer tilføjelser. Disse tilføjelser bliver
da senere indskrevet af en sekretær.
Optagelserne som sekretæren skal indskrive, er ofte gemt på analoge kassettebånd. Disse bånd
bliver med tiden slidte, hvilket medfører en forringet lydkvalitet.
Disse problemer ønskes forbedret, og lyden kunne med fordel gøres digital, og gemmes på
diktafonen uden brug af bånd. Det indtalte vil da kunne overføres til en pc via en dockingstation.
Dermed undgår man at skulle lagre det indtalte på kassettebånd. Dette fører til følgende
initierende problem for projektet:
Hvordan konstrueres en digital diktafon med pc-dockingstation?
1

Del
Problemanalyse I
3

Kapitel
2.1 Formål
2
Foranalyse
Formålet med foranalysen er at analysere problemstillingen, for at skabe overblik og derefter
opstille en kravspecifikation og en acceptestspecifikation.
Disse anvendes derefter til struktureret at udvikle en diktafon, der skal overholde kravspecifikationen.
Dette påvises, ved at diktafonen opfylder acceptestspecifikationen.
2.2 Analyse
2.2.1 Situationsbeskrivelse
Situationsbeskrivelsen tager udgangspunkt i en tænkt situation på et hospital. En diktafon anvendes
blandt andet på et hospital, hvor lægen dikterer, hvad der skal skrives ind i patientens
journal. En sekretær skriver senere det dikterede ind i journalen. Disse oplysninger kan en sygeplejerske
eller en anden læge anvende i behandlingen af patienten. Dette rigt billede af dette
er vist på figur 2.1.
Behandling
Læge
Patient
Instruktioner Instruktioner
Tale
Undersøgelse
Behandling
Diktafon Afspiller
Bånd Tale Indtastning
Tilhørsforhold
Sygeplejerske
Sekretær
PC
Journal
Figur 2.1: Rigt billede af diktafonen i anvendelse på et hospital. De ikke-brudte streger angiver
informationsveje. De stiplede linier angiver f.eks. en behandling af patienten.
5

Kapitel 2. Foranalyse
Arbejdsgangen hvori selve diktafonen indgår er vist på figur2.2. Denne er vist generelt således,
at det ikke nødvendigvis kun benyttes på et hospital, men også kunne være hos f.eks. en advokat.
Brugeren giver instruktioner til diktafonen ved f.eks. at aktivere optagefunktionen, så der kan
indtales beskeder på diktafonen. Dernæst sker der en overførsel af beskeder til afspilleren via et
bånd. Sekretærens opgave er nu at omsætte beskeden, som evt. kun består af stikord, til tekst.
Dette foregår ved at sekretæren giver instruktioner til afspilleren, hvorved beskeden afspilles.
Sekretæren kan samtidig indtaste beskeden på en pc.
Der kan opstå problemer eller tab af dyrebar tid, hvis der er flere beskeder på det samme bånd.
Skal sekretæren finde én bestemt besked, skal han/hun spole frem eller tilbage for at finde det
rigtige sted på båndet. Dette skyldes, at informationen på det analoge bånd kun er indtalt lyd og
dermed en uopdelt informationsstrøm, hvor det ikke er muligt at adskille to beskeder.
Bruger
Instruktioner
Tale
Diktafon Afspiller
Bånd
Instruktioner
Sekretær
Tale Indtastning
Figur 2.2: Arbejdsgangen hvori diktafonen indgår.
For at skabe overblik listes processer, strukturer og problemer fra figur2.2:
Processer
¯ instruktioner til diktafon (optag, stop m.m.)
¯ tale til og fra diktafon
¯ instruktioner til afspiller (afspil, spol og stop)
¯ tale fra afspiller til sekretær
¯ indtastning på pc
Strukturer
¯ brugeren dikterer til eller aflytter diktafonen (anvendelse)
¯ sekretæren lytter til båndet fra diktafonen (anvendelse)
¯ sekretæren tilføjer data til journalen via indtastning på pc’en (produktion)
Problemer
6
¯ det tager lang tid at springe mellem beskederne på diktafonen
¯ det er svært at finde én bestemt besked
¯ der kan opstå "båndsalat"
¯ slidte bånd giver dårlig lydkvalitet
PC

2.3 Nye ideer
2.3. Nye ideer
For at kunne komme med nye ideer til produktet kan man betragte forbilleder som f.eks. tilsvarende
produkter. Desuden kan der kigges på såkaldte metaforer, som er produkter, der har
funktioner, som kan tænkes benyttet i forbindelse med en digital diktafon.
2.3.1 Forbilleder
Et forbillede kan være en analog diktafon. Denne har knapper, som brugeren kan anvende til at
styre diktafonen med. Disse knapper er:
¯ Optag
¯ Afspil
¯ Stop
¯ Pause
¯ Spol frem/tilbage
¯ Volumenkontrol
Det optagede gemmes på analoge bånd.
Et minimumsystem til en diktafon ville være, at brugeren har mulighed for at optage og stoppe
en optagelse, og senere ville kunne afspille det på diktafonen eller et andet apparat, dette kræver
en form for hukommelse. De andre knapper (funktioner) er ikke strengt nødvendige, men kan
gøre diktafonen mere brugervenlig.
Andre forbilleder er digitale diktafoner fra f.eks. producenten Olympus. Der ses på modellen
VN-3600, som er en lille digital diktafon 96 ¢ 31 ¢ 215 mm [VN-3600, 2003]. Diktafonen
har 3 optagekvaliteter, som giver mulighed for opbevaring af 91-364 minutters diktat. Kvaliteten
afhænger af båndbredden og denne har betydning for samplingsfrekvensen. Det er muligt at
tænde og slukke for diktafonen, for at spare på strømmen, når den ikke anvendes. På diktafonen
er et lille display, som bl.a. giver mulighed for at se nummeret på den besked, som indtales eller
afspilles. Det er muligt at springe mellem de forskellige beskeder, ligesom indtalte beskeder let
kan slettes fra hukommelsen.
Denne diktafon har den fordel, at den er mindre end de fleste analoge diktafoner, da den ikke
er begrænset af de analoge bånds fysiske størrelse. Desuden kan den også indholde mere taletid
end almindelige diktafonbånd, hvor de største kan indholde 180 minutter. Den helt store fordel
frem for analoge diktafoner er, at der let kan skiftes mellem forskellige beskeder.
2.3.2 Metaforer
En MP3-afspiller/optager har mange af de samme funktioner som en digital diktafon. Dens
formål er også at gemme lyddata, så de senere kan afspilles. MP3-afspilleren adskiller sig dog
fra diktafonen ved, at den er lavet til gengivelse af musik. En MP3-afspiller kan endvidere spole
7

Kapitel 2. Foranalyse
i sangene og kan tilsluttes en pc, så MP3-filer kan overføres fra pc’en til MP3-afspilleren. MP3afspilleren
har desuden mulighed for at slette samtlige sange.
Telefonen er også en god metafor, da denne kan gengive lyd i en forståelig kvalitet. Det er normalt
muligt at forstå, hvad personen i den anden ende siger. Telefoner anvender frekvensbåndet
300-3400 Hz [Langford-Smith, 1997, side 630].
Da kvaliteten i en telefon er forståelig, tages der udgangspunkt i denne. Der benyttes desuden
to andre frekvensbånd, et med den dobbelte og et med den halve øvre frekvens. Se næste afsnit
for begrundelse.
Talegenerering
Det følgende er baseret på [Strong/Plitnik, 1992, side 201-214]. Tale genereres ved lungerne,
stemmebåndene og luftrøret, disse kaldes tilsammen for kilden. Det er stemmebåndenes vibrationer,
når det kommer luft gennem dem, der giver lydens grundfrekvens. Lydens grundfrekvens
varieres ved forskellige muskelspændinger i stemmebåndene. Når lyden kommer ud gennem
svælget, munden og næsehulrummet, der tilsammen kaldes vokaltragten, skabes harmoniske
overtoner1 , der sammen med grundfrekvensen giver lyd.
For at øret skal opfatte lyden korrekt, er det vigtigt, at frekvensindholdet i talesignalet bibeholdes,
hvorimod det ikke er vigtigt med fasebevarelse. Det har altså ingen betydning for en korrekt
tolkning, at talesignalet inverteres [Crocker, 1998, side 1223-1224].
Tale ligger i frekvensområdet 62-8000 Hz[Langford-Smith, 1997, side 630]. I tabel 2.1 ses sammenhængen
mellem de valgte frekvensområder og beregnet tab i artikulation. Artikulation af
tale er defineret som den procentdel af stavelser som bliver fortolket korrekt [Langford-Smith, 1997,
side 628]. Det ses, at den højeste kvalitet bevarer en stor del af talen, hvorimod der går meget
tabt i den dårligste kvalitet.
Nedre frekvens Øvre frekvens Tab i artikulation
300 Hz 1,700 kHz 41%
300 Hz 3,400 kHz 12%
300 Hz 6,800 kHz 4%
Tabel 2.1: Sammenhængen mellem båndbredde og beregnet tab i artikulation ved tale
[Langford-Smith, 1997, side 628].
Samplingsfrekvenser
Ud fra de tre øvre frekvenser fra tabel 2.1 og teorien fra appendiks A, kan tre samplingsfrekvenser
fastlægges. Samplingssætningen siger, at samplingsfrekvensen skal være mindst dobbelt så
høj som den øvre frekvens i det samplede; derfor fastlægges de tre samplingsfrekvenser for
8
1 Harmoniske overtoner er givet ved fharm N ¡ fgrund, hvor N er de naturlige tal.

2.4. Systemdefinitioner
1,700 kHz, 3,400 kHz og 6,800 kHz til henholdsvis 4,000 kHz, 8,000 kHz og 16,000 kHz, da
disse overholder samplingssætningen.
Bitopløsning
Med hensyn til bitopløsning, ved A/D-konvertering, skal signal/støjforholdet være minimum 27
dB, for at der er forståelig tale uden tab i udtale [Witten, 1982, side 46]. Dette ønskes overholdt
i diktafonen. Signal/støjforholdet for tale udregnes ved ligning2.1 , hvor σx Xm
4 , B er bitopløsningen,
Xm er det spændingsområde, hvori man arbejder og SNR er signal/støjforholdet i dB
[Oppenheim/Schafer, 1999, ligning 4.124, side 196-197]
SNR 10 ¡ log
12 ¡ 2 2B σ 2 x
X 2 m
12 ¡ 22B X
¡
10 ¡ log
2 m
42 X 2
3
10 ¡ log ¡ 22B
m
4
Derved kan den mindst tilladelige bit-opløsning i diktafonen udregnes til 5 ved ligning2.2.
2.3.3 Opsummering
27 10 ¡ log 075 ¡ 2 2B¡
1027 22B
075
B
ln 1027
075
2 ¡ ln 2
(2.1)
469 5 (2.2)
Udfra forbillederne og metaforerne kan der uddrages egenskaber, som ville kunne overføres
til den konstruerede diktafon; enten direkte eller med modifikationer. En analog diktafon har
mulighed for at optage, afspille, stoppe, spole frem/tilbage og justere volumen under afspilning.
Det vil være praktisk hvis brugeren kunne spole i beskederne for at kontrollere korrektheden af
det tidligere indtalte.
Den digitale diktafon har mulighed for at optage med forskellige lydkvaliteter. Dette giver brugeren
god mulighed for selv at vælge mellem kvalitet/kvantitet. Desuden kan VN-3600 skifte
mellem de indtalte beskeder, hvilket kan spare meget tid. Der kan desuden også tændes og
slukkes for diktafonen. MP3-afspilleren har udover den digitale diktafon mulighed for at slette i
beskederne. Implementerer man denne funktion i en diktafon, har man mulighed for at overspille
en forkert indtalt besked. Det kunne være hensigtsmæssigt, hvis beskeder på diktafonen kunne
overføres til en pc via en dockingstation, således at det ikke er nødvendigt at have diktafonen,
for at aflytte beskeder.
2.4 Systemdefinitioner
Set fra indtalerens side: En digital diktafon skal bruges til indtaling af mine beskeder. Diktafonen
skal kunne gemme op til 60 minutters tale i dens hukommelse, og jeg skal kunne aflytte
beskederne for at høre, om de er rigtige. Det skal være muligt at sætte diktafonen i en lader og
samtidigt forbinde den til en pc, således at den bliver opladt og beskederne bliver overført til en
pc.
9

Kapitel 2. Foranalyse
Set fra sekretærens side: En digital diktafon skal tilsluttes en pc, så jeg kan hente beskederne
ind på min pc. Beskederne skal have et kendetegn, så jeg ved, hvilken journal jeg skal skrive, og
være i en sådan kvalitet, at jeg kan forstå, hvad der bliver sagt.
Set fra udviklerens side: Hukommelsen skal bestå af RAM til de indtalte beskeder og ROM til
styreprogrammet. Det skal være muligt at ændre antallet af minutters tale i hukommelsen ved at
ændre på optagekvaliteten. Den skal som standard arbejde i frekvensområdet op til 3,400 kHz.
Beskederne skal nummereres fortløbende. Diktafonen skal via en RS232C-forbindelse tilsluttes
en computer.
10

3
Kravspecifikation
Kapitel
3.1 Indledning
3.1.1 Formål
Formålet er at udvikle et prototypesystem bestående af en digital diktafon med dockingstation
til en pc. Der skal kunne optages beskeder fra brugeren og disse skal kunne overføres til en pc.
Der vil senere kunne blive korrigeret i kravspecifikationen, hvis det i design eller testfasen viser
sig, at krav ikke er dækkende eller ikke er realiserbare.
3.1.2 Referencer
Kravspecikationen er udarbejdet på grundlag af foranalysen i kapitel2.
3.1.3 Læsevejledning
Der startes med en generel beskrivelse af systemet. Dernæst vil de mere specifikke krav blive
præsenteret. Krav til systemets grænseflader, ydelse og til sidst kvalitetsfaktorer vil blive præsenteret.
3.2 Generel beskrivelse
3.2.1 Systembeskrivelse
En overordnet skitse af systemet ses på figur 3.1. Den digitale diktafon skal kunne optage beskeder
indtalt af brugeren. Beskederne skal kunne overføres til en pc. Ydermere skal det være
muligt for brugeren at høre en allerede indtalt besked. Det skal være muligt at skifte mellem
de indtalte beskeder, slette den sidst indtalte besked og spole i en besked. Instruktionerne til
diktafonen skal foregå ved hjælp af trykknapper. Funktionerne og knapperne er beskrevet i det
følgende afsnit.
11

Kapitel 3. Kravspecifikation
3.2.2 Systemets funktion
PC
Diktafon-
System
Figur 3.1: Skitse af diktafonsystemet koblet op til pc.
Den digitale diktafon skal kunne optage og afspille beskeder. Derudover skal beskederne kunne
overføres til en pc og aflyttes derpå. Der skal kunne gemmes 60 minutters tale på diktafonen.
Dette kan gøres i én eller flere beskeder, dog maksimalt 20. Diktafonen skal som standard benytte
frekvensområdet 300 Hz til 3,4 kHz.
De funktioner brugeren skal have mulighed for at udføre ved hjælp af knapper, placeret på
diktafonen, ses i tabel 3.1. Tabellen definerer navnet på en bestemt knap, dens symbol og giver
en beskrivelse af funktionen for denne knap. Ideerne til disse funktioner stammer fra afsnit2.3.3.
Der indføres desuden to virtuelle knapper, som kan påvirkes på pc’en. Disse er vist i tabel3.2.
Knap Symbol Beskrivelse
Optag 01 Start optagelse af ny besked
Stop Stop optagelse eller afspilning
Afspil Afspil valgt besked
Pause Stopper afspilning/optagelse midlertidigt
Næste besked Skifter til næste besked
Foregående besked Skifter til foregående besked
Spol frem Spoler frem i beskeden
Spol tilbage Spoler tilbage i beskeden
Slet Sletter sidst indtalte besked
Reset R Sletter alle beskeder
Tænd Slutter/afbryder strømmen
Tabel 3.1: Knapper, deres symbol og beskrivelse af deres funktion på diktafon.
Der skal overholdes krav om, at diktafonens lydkvalitet er tilstrækkelig til talegengivelse. Dette
12

Knap Symbol Beskrivelse
Skab forbindelse pc Opretter forbindelse til diktafonen
Afbryd forbindelse pc Afbryder forbindelsen til diktafonen
3.2. Generel beskrivelse
Tabel 3.2: Virtuelle knapper, deres symbol og beskrivelse af deres funktion på pc’en.
opnås ved benyttelse af de frekvensområder, som er angivet i tabel 2.1. Derfor skal det være
muligt at skifte mellem disse frekvensområder.
Brugeren skal have mulighed for at justere volumen af det, der afspilles på diktafonen.
3.2.3 Systemets begrænsninger
Systemet skal ikke kunne konvertere lyd til skrevet tekst. Dette kan overlades til andet software
på pc’en, hvis det ønskes.
Knapperne til fremspoling og tilbagespoling skal kun være anvendelige ved aflytning af beskederne,
der skal altså ikke være mulighed for at spole i en besked og optage fra et sted, hvor man
f.eks. har indtalt noget forkert eller lignende. Tænd-knappen implementeres ikke i praksis, da
der benyttes en laboratoriestrømforsyning.
Taletiden begrænses af den mængde hukommelse, som udleveres i komponentudleveringen.
Opsætningen af talekvaliteten kan kun styres fra pc, når diktafonen er i dockingstationen. Talekvaliteten
kan ikke ændres mellem forskellige beskeder på diktafonen.
3.2.4 Systemets fremtid
Systemet vil i fremtiden kunne blive forbedret med indførsel af talegenkendelse, der derved
kunne oversætte de indtalte beskeder til tekst. Det skal gøres muligt at spole frem og tilbage i
beskederne og fortsætte indtalelse fra et bestemt sted i en allerede indtalt besked.
Diktafonen kan indeholde en større mængde hukommelse.
Opsætningen af talekvalitet skal kunne ændres til hver besked, og det skal være muligt at gøre
det direkte på diktafonen.
3.2.5 Brugerprofil
Brugerne forventes at være mennesker, der i forbindelse med deres arbejde har brug for at kunne
diktere beskeder til senere indskrivning i journaler/dokumentation. Det er ikke nødvendigvis den
samme person, som indtaler beskeden, der også renskriver journalen/dokumentationen.
Det forventes ikke, at brugeren har forudgående kendskab til diktafonen, dvs. produktets betjening
bør være enkel efter læsning af manual.
13

Kapitel 3. Kravspecifikation
3.2.6 Krav til udviklingsforløbet
Overordnet skal SPU-modellen anvendes
[Biering-Sørensen m. fl., 1996].
Der skal med den færdige prototype udarbejdes en rapport, som minimum indeholder:
¯ Design Denne dokumentation skal benyttes som dokumentation for designprocessen, så
det bliver lettere at videreudvikle produktet.
¯ Accepttest Denne specifikation benyttes til en senere test af systemet, for at afgøre om
kravspecifikationen er opfyldt.
3.2.7 Omfang af kundeleverance
Da dette produkt er en prototype, skal produktet ikke direkte leveres til en kunde. Der skal ved
projektaflevering afleveres en rapport indeholdende dokumentationen beskrevet i afsnit3.2.6.
Hvis produktet blev udviklet til et færdigt slutbrugerprodukt, skulle hardwaredelen samt pcsoftware
udleveres til kunden. Desuden skulle kunden have udleveret brugerdokumentation,
dvs. brugervejledning og installationsvejledning.
3.2.8 Forudsætninger
Det forudsættes, at diktafonens hardwaredel baseres på en Motorola 68000 mikroprocessor. Pcsoftwaren
udvikles, så den kan benyttes på en pc med operativsystemet Linux.
Kommunikation mellem diktafon og pc forudsættes at foregå gennem en RS232C-forbindelse
med en baud-rate på 115,2 kbps.
Pc-softwaren skal skrive en wave-fil til hver af de indtalte beskeder på diktafonen.
Pc-softwaren skal skrives i programmeringssproget C. Software på diktafonen skal skrives i
Assembler og C.
3.3 Specifikke krav
3.3.1 Definitioner
Enheder
¯ Diktafon
¯ Pc
Variable
For at opnå brugervenlighed kan der opstilles variable, som dækker over enten oplysninger eller
fejlmeddelelser til brugeren. De variable, som indgår i visningen på displayet er vist i tabel3.3.
14

Variabel Beskrivelse
3.3. Specifikke krav
Fejl/status Her vises, hvilken tilstand diktafonen er i. Tilstandene er
vist i tabel 3.5. Er der sket en fejl, vises der en fejlmeddelse
i stedet. Fejlene er vist i tabel 3.4.
Besked nummer Det aktuelle besked nummer.
Antal beskeder Det totale antal beskeder, som er gemt i diktafonens
hukommelse.
Tid i besked Det antal sekunder, som optageren/afspilleren er inde i den
aktuelle besked.
Længde af besked Den totale længde af den aktuelle besked.
Resterende tid i hukommelsen Det antal minutter og sekunder, der er tilbage i hukommelsen.
Tabel 3.3: De variable beskeder, som kan vises i display på diktafonen.
Desuden er der også 5 forskellige fejlkoder og 2 oplysninger, som kan gives til brugeren. Fejl 1-
3 fremkommer på diktafonens display under statusinformation, mens fejl 4 og 5 samt oplysning
1 og 2 fremkommer på pc’en. Disse er vist i tabel 3.4. Fejlene og oplysningerne er fremkommet
naturligt under udviklingen af de flowdiagrammer, som systemet skal følge. Flowdiagrammerne
findes i afsnit 3.3.2.
Tilstande
Hermed menes, hvilke tilstande diktafonen kan være i, dvs. hvilken funktion diktafonen udfører.
Tilstandene er beskrevet i tabel 3.5. Tilstandsdiagrammet for diktafonen findes på figur 3.2.
Lovlige spring mellem tilstandene er fundet ved at sætte sig i brugerens sted, og derudfra bedømme
den mest logiske sammenhæng mellem tilstandene samt ved udgangspunkt i afsnit2.3.
Det er derfor kun de lovlige spring mellem tilstande, der er vist på figur3.2.
3.3.2 Funktionelle krav
De funktionelle krav vises ud fra brugerens synsvinkel, således at det er brugerens input, der får
diktafonen til at ændre tilstand, og ændre beskeden på displayet. De funktionelle krav beskrives
ud fra flowdiagrammer, og der tages udgangspunkt i tilstandsdiagrammet på figur3.2. Flowdiagrammerne
vil fungere som specifikationer for systemet. I tabel 3.6 er der en forklaring af de
symboler, der er anvendt i diagrammerne.
For overskuelighedens skyld bliver nogle af tilstande forklaret på separate figurer.
15

Kapitel 3. Kravspecifikation
Fejlkode/oplysning Beskrivelse
Fejl 1 Ugyldigt knaptryk i aktuel tilstand.
Fejl 2 Hukommelsen er fuld.
Fejl 3 Ingen besked indtalt i hukommelsen.
Fejl 4 Der kunne ikke oprettes forbindelse til diktafonen.
Fejl 5 Beskederne kunne ikke hentes.
Fejl 6 Kommunikationsfejl!
Fejl 7 Beskederne kunne ikke slettet.
Oplysning 0 Der er oprettet forbindelse til diktafonen.
Oplysning 1 Ingen beskeder på diktafonen.
Oplysning 2 Beskederne er hentet på diktafonen. Beskederne på diktafonen
slettes.
Oplysning 3 Beskederne er slettet på diktafonen.
Tabel 3.4: Fejlkoder og oplysninger til brugeren. Fejl 1-3 kan vises på diktafonen. De resterende
vises på pc’en.
01
01
01
01
00 11
00 11
R
Figur 3.2: Tilstandsdiagram for diktafonen. Der ses de hændelser, forårsaget af knaptryk, som
kan få diktafonen til at skifte tilstand.
16
R
pc
pc
pc

Tilstand Symbol Beskrivelse
3.3. Specifikke krav
Stop Anvendes når diktafonen ikke er i gang med nogen funktioner,
det kan f.eks. være efter reset eller afspilning.
Afspil Anvendes når diktafonen har fået besked om, at den skal
starte afspilning.
Optag
0 0 1 1
Anvendes når diktafonen har fået besked om at starte en
optagelse.
Næste besked Anvendes når diktafonen skal skifte til næste besked.
Foregående besked Anvendes når diktafonen skal skifte til foregående besked.
Slet besked Anvendes når diktafonen skal slette den sidste besked.
Reset R Anvendes når diktafonen skal resettes, så alle beskeder
slettes.
Pause-optag 00 11 Diktafonenen kan gå i denne tilstand, når den er i optagtilstanden.
Pause-afspil Diktafonenen kan gå i denne tilstand, når den er i afspiltilstanden.
Spol frem Når diktafonen skal spole frem, går den i denne tilstand.
Tilstanden kan kun forekomme, hvis diktafonen allerede
er i afspil-tilstanden.
Spol tilbage Når diktafonen skal spole tilbage, går den i denne tilstand.
Tilstanden kan kun forekomme, hvis diktafonen allerede er
i afspil-tilstanden.
Pc pc Når diktafonen har forbindelse til pc via RS232 forbindelse.
Tabel 3.5: Diktafonens tilstande, deres symboler samt en forklaring af disse tilstande.
17

Kapitel 3. Kravspecifikation
Symbol Navn Betydning
Tænd/reset
cirkel Efter dette symbol er systemet i den tilstand, som er angivet i
cirklen (i dette eksempel "afspil"). Tilstanden ophører, når der
bliver peget over i en ny cirkel.
Knap Angiver at der er sket et knaptryk. Med et knaptryk menes der
enten et knaptryk på diktafonen eller et opkaldsforsøg fra pc’en,
når den er i dockingstation.
rektangel Angiver en handling, som skal udføres af systemet.
rektangel
med bløde
hjørner
Et program på pc’en startes eller afsluttes.
rhombe Der foretages et boolsk valg. Er svaret "ja" fortsæt nedad, er svaret
"nej" gå til højre eller venstre. Er der en eller flere knapper i
rhomben, vil svaret være "ja", hvis det er en af de knapper, der
blevet påvirket og "nej" hvis det ikke er nogen af dem.
Tabel 3.6: Forklaring af de anvendte symboler i diagrammerne.
Påvirkes knappen tænd, , startes systemet og displayet tændes. Herefter går systemet i resettilstanden,
R , hvor alle beskeder slettes. Herefter føres systemet over i stoptilstanden. Dette er
vist på figur 3.3.
Stop
Tilstanden stop, , er den tilstand, som diktafonen altid vil vende tilbage til - en form for ventetilstand.
Den bliver i denne tilstand, indtil brugeren trykker på en knap. Se figur3.4.
18

Opstart
Tænd
display
R
Slet alle
beskeder
Figur 3.3: Power-on/reset for diktafonen.
Afspil
R
00 11
Nej
Knaptryk?
R
pc
pc
pc
pc
Ja
R
Ja
Ja
Ja
Nej
Nej
Nej
Fejl 1
00 11
00 11
Ja
Ja
Nej
Nej
00 11
00 11
3.3. Specifikke krav
Figur 3.4: Stoptilstand for diktafonen.
Tilstanden afspil, , starter med at afspille den valgte besked, indtil denne er færdig. Imens
venter diktafonen på knaptryk fra brugeren, som kan få den til at gå ud af denne tilstand. De
mulige knaptryk, og dermed tilstande, er pause, stop og spol frem/tilbage. Funktionen af disse
og andre knapper er vist på figur 3.5. Ved spol frem/tilbage er det valgt, at beskeden afspilles
fire gange så hurtigt.
Optag
For at starte en ny optagelse, skal der være ledig hukommelse. Hvis hukommelsen ikke bliver
fuld, har brugeren mulighed for at pause eller stoppe optagelsen vha. knapperne , 00 11 Funktionerne er vist på figur 3.6.
og .
Ja
Nej
19

Kapitel 3. Kravspecifikation
20
Nej
Findes besked?
Ja
Start
Afspilning
Knaptryk?
Ja
Ja
Ja
Ja
Fremspoling
Besked ikke
Slut?
Ja
Knaptryk?
Ja
Ja
Forsæt
Afspilning
Nej
Forsæt
Afspilning
Nej
Nej
Nej
Nej
Nej
Fejl 3
Fejl 1
Stop
spoling
Ikke
begyndelse
af besked?
Nej
Nej
Fejl 1 Fejl 1
Nej
Tilbagespoling
Ja
Knaptryk?
Ja
Ja
Nej
Figur 3.5: Afspiltilstand for diktafonen.
Ja
Pause i
Afspilning
Ja
Knaptryk?
Ja
Ja
Ja
Nej
Nej
Nej
Nej
Fejl 1
Stop
Afspilning

Fortsæt
Optagelse
Fejl 1
Nej
Nej
00 11
Hukommelse
fri?
Ja
Ny besked
Start
Optagelse
Hukommelse
fri?
Ja
Knaptryk?
Ja
Pause i
Optagelse
Knaptryk?
Ja
Ja
01
01
Ja
Ja
00 11
Ja
Fortsæt
Optagelse
Nej
Nej
Nej
Nej
Nej
Nej
Fejl 2
Fejl 1
Stop
Optagelse
Figur 3.6: Optagtilstand for diktafonen.
3.3. Specifikke krav
21

Kapitel 3. Kravspecifikation
Slet
Hvis der findes beskeder i hukommelsen, slettes den sidst indtalte besked. Dette er vist på figur
3.7.
Skift til næste/foregående nummer
Findes der beskeder i hukommelsen, skiftes til henholdsvis den næste eller den foregående besked
jf. figur 3.8. Dette kan være den samme besked, hvis der kun er én besked i hukommelsen.
Hvis den aktuelle er den sidste kan der springes frem til den første besked og omvendt.
Beskeder i
hukommelse?
Ja
Slet sidst indtalte
besked
Nej
Fejl 3
Figur 3.7: Sletning af beskeder for diktafonen.
Pc
Nej
Beskeder i
hukommelse?
Ja
Ja
Gå til næste
besked
Nej
Fejl 3
Gå til forrige
besked
Figur 3.8: Skift til næste/foregående nummer
for diktafonen.
Den digitale diktafon skal kunne komme i kontakt med en pc. Denne kontakt kan ses fra henholdsvis
diktafonens og pc’ens side. Forbindelsen skal kunne etableres fra pc’en, hvorefter pc’en
overtager styringen af diktafonen og deaktiverer knapperne på diktafonen. Figur3.9 viser denne
situation set fra diktafonen, når forbindelsen er etableret.
Forbindelsen mellem diktafonen og pc’en via RS232C-forbindelsen skabes fra pc’en ved at
eksekvere et program på pc’en. På figur 3.10 ses flowet i dette program. Det bemærkes, at det er
brugeren, som skal angive, om kvaliteten skal indstilles, samt hvad den evt. skal indstilles til vha.
tastaturet. Data gemmes inde i en undermappe under brugerens eget hjemmebibliotek. Denne
mappe, "diktafon", forudsættes at være på pc’en. Modulet skal oprette et underbibliotek med
aktuel dato og klokkeslæt, som navn, og alle beskeder vil blive placeret i denne. Beskederne skal
gemmes i denne mappe med navnet "besked1.wav"for første besked "besked2.wav"for anden
besked osv.
22

pc
Knapperne
deaktiveres
Styringen
overgår til pc
pc
Ja
Styringen
gives tilbage
Knapperne
aktiveres
Nej
Figur 3.9: Kontakten mellem diktafon
og pc set fra diktafonens
side.
Fejl 5
Start program
Opret forbindelse
Forbindelse?
Ja
Er der data?
Ja
Hent indstilling
og data
Data konverteres
og gemmes
Nej
Er data hentet?
Ja
Slet data på
diktafon
Oplysning 2
Nej
Nej
3.3. Specifikke krav
Fejl 4
Oplysning 1
Indstil
kvalitet?
Ja
Indstilling foretages
Afslut program
Figur 3.10: Kontakten mellem diktafon og pc set fra
pc’ens side.
Nej
23

Kapitel 3. Kravspecifikation
3.4 Krav til eksterne grænseflader
3.4.1 Brugergrænseflade
Brugergrænsefladen på diktafonsiden ses på figur 3.11. Brugeren skal betjene diktafonen via
trykknapper. Den enkelte trykknap skal kun have én funktion. Der skal ikke anvendes menuer
til at betjene diktafonen.
Diktafonen skal kunne sluttes til dockingstationen ved at tilslutte et kabel til et stik på diktafonen.
Via dockingstationen skal det være muligt for brugeren at downloade de indtalte beskeder
til en pc. Dette skal gøres ved et interaktivt software-program på dansk. Programmet skal være
tekstbaseret. Installation af hardware og software skal være veldokumenteret, så brugeren ikke
kan misforstå fremgangsmåden. Dette vil dog ikke blive realiseret i dette projekt.
00 11
00 11
00 11
Mikrofon
01
3.4.2 Hardwaregrænseflade
Statusinformation
Resterende tid i hukommelsen
Antal beskeder
Besked nr. Længde af besked
Tid i besked
000000
111111
000000
111111
000000
111111
000000
111111
000000
111111
000000
111111
000000
111111
000000
111111
000000
111111
000000
111111
000000
111111
000000
111111
000000
111111
R
Højttaler
Vol
Figur 3.11: Brugergrænsefladen
Input til diktafonen er menneskelig tale og knaptryk. Diktafonen har også et input fra en strømforsyning.
Desuden er der et kombineret input og output til/fra en pc via en RS232C-forbindelse.
Output fra diktafonen er lyd via en højttaler.
3.4.3 Kommunikationsgrænseflade
Kommunikationen mellem diktafon og pc skal overholde RS232C-standarden.
3.4.4 Software-grænseflade
Pc-softwaren skal specificeres til at kunne fungere på en pc med styresystemet Linux.
Softwaren på diktafonen skal fungere på en processor af typen MC68000.
24

3.5 Krav til systemets ydelse
3.5. Krav til systemets ydelse
Diktafonen skal kunne reagere på knaptryk indenfor 0,5 s, da det forventes, at dette er hurtigt
nok til ikke at genere brugeren. Dvs. at optagelse skal starte indenfor 0,5 s efter tryk på optageknappen.
Diktafonen skal mindst kunne lagre 2 minutters tale i den dårligste kvalitet, da der
er tale om en prototype, hvor der kun skal demonstreres, at det er muligt at gemme tale.
3.6 Kvalitetsfaktorer
Kvalitetsfaktorerne vægtes efter en 5 trins skala, hvor 1 er ukritisk og 5 er særdeles vigtigt.
Pålidelighed tildeles værdien 3. De lagrede beskeder må ikke forsvinde ved brug af diktafonen
i minimum 8 timers drift (svarende til ca. en arbejdsdag). Det forudsættes, at strømudfald
ikke finder sted.
Vedligeholdelsesvenlighed tildeles værdien 4, hvilket betyder at:
¯ placering af komponenter på boardet skal være overskuelig og let tilgængelig.
¯ der skal være dokumentation af komponentplacering og forbindelser.
¯ softwaren skal være overskueligt opbygget, dvs. ved brug af moduler, kommentarer
til kode samt logisk navngivning af moduler, funktioner og variable.
Udvidelsesvenlighed tildeles værdien 2, da der ikke ønskes en udvidelse af produktet efter
semesteret er afsluttet.
Brugervenlighed tildeles værdien 3, hvilket indebærer at:
¯ det skal fremgå tydeligt af knapperne, hvilken funktion de har.
¯ det skal fremgå af displayet, når der er fejlbetjening af diktafonen.
¯ det skal fremgå af displayet, hvilken tilstand diktafonen befinder sig i.
Genbrugbarhed tildeles værdien 2. Den anvendte hardware skal kunne skilles ad og genbruges.
Softwaremoduler m.m. skal kunne kopieres og genbruges i andre applikationer.
Integritet tildeles værdien 2. Da prototypen har en stationær spændingsforsyning, er det acceptabelt,
at lagrede beskeder samt indstilling af kvaliteten slettes ved strømsvigt eller udslag
i forsyningen. Styreprogrammet må dog ikke kunne slettes.
Sikkerhed tildeles værdien 1, da det kun er en prototype og der ikke er andre end projektgruppen,
der anvender den. Laboratoriereglerne skal dog overholdes. Hvilket vil sige:
¯ Ingen DC spændinger over 60 V
¯ Ingen AC spændinger over 25 V
Funktion tildeles værdien 4, da det er vigtigt, at diktafonen gør det, man ønsker. Det vil sige,
at systemet skal følge flowdiagrammerne i afsnit 3.3.2.
25

Kapitel
4.1 Indledning
4.1.1 Formål
4
Accepttestspecifikation
Formålet med en accepttest er at have dokumentation for, at kravspecifikationen er opfyldt.
4.1.2 Omfang og begrænsning
Accepttesten er udfærdiget på baggrund af kravspecifikationen i kapitel3. De enkelte testemner
begrundes med referencer til kravspecifikationen.
Accepttesten skal omfatte hele produktet, men der udfærdiges ikke testdesign for samtlige
testemner, da dette er trivielt. Der udarbejdes i stedet en skabelon samt en uddybning af et
enkelt testemne. Test af de andre testemner foregår analogt hermed.
4.1.3 Godkendelse
Det er projektgruppen, som skal godkende produktet og vurdere, om det lever op til de opstillede
krav.
For at produktet kan blive godkendt, skal acceptesten være udført, hvor alle punkter i denne er
godkendt.
4.2 Testemner
Testemnerne deles op i fire grupper, da dette vil gøre det lettere at overskue.
Efter hver test er der i parentes angivet hvor kravet findes til den pågældende test.
4.2.1 Funktionsmæssige emner
26
1. Dækker diktafonen det krævede frekvensen område? (afsnit2.3)

2. Samples der med de korrekte frekvenser? (afsnit 2.3)
3. Kan man afspille en besked på diktafonen? (Figur3.5)
4. Kan man indtale en besked på diktafonen? (Figur3.6 og afsnit 3.3.2)
5. Melder diktafonen fejl, hvis hukommelsen er fuld? (Afsnit3.3.1)
6. Kan der afspilles forståelig tale fra diktafonen? (Afsnit3.2.2 og tabel 2.1)
4.2. Testemner
7. Kan der minimum opbevares 2 minutters tale i diktafonens hukommelse? (Afsnit3.5)
8. Kan der spoles frem og tilbage i beskeder? (Figur3.5)
9. Kan der skiftes til foregående og næste besked? (Figur3.8)
10. Kan den sidst indtalte besked slettes fra diktafonen? (Figur3.7)
11. Er det muligt at slette alt gemt lyddata ved tryk på reset-knappen? (Figur3.3)
4.2.2 Kommunikation med pc
12. Kan softwaren benyttes på en pc med styresystemet Linux? (Afsnit3.4.4)
13. Kan der kommunikeres med en pc med en RS232C-forbindelse? (Afsnit3.4.3)
14. Kan talekvaliteten ændres fra pc’en? (Afsnit 3.2.3)
15. Kan de indtalte beskeder overføres til en pc og konverteres til en wave-fil? (Figur3.9 og
3.10)
16. Slettes diktafonens hukommelse ved succesfuld dataoverførsel til pc’en? (Figur3.9 og
3.10)
4.2.3 Brugerinterface
17. Reagerer diktafonen på knaptryk indenfor 0,5 s? (Afsnit3.5)
18. Viser diktafonens display hvilken funktion, der er aktiveret? (Afsnit3.3)
19. Giver diktafonen de korrekte fejlmeddelser ved fejlbetjening? (Afsnit3.3.1)
20. Aktiveres den ønskede funktion ved tryk på tilhørende knap? (Afsnit3.2.2 og tabel 3.1)
21. Viser displayet alle de krævede informationer? (Tabel3.3 og 3.4)
4.2.4 Kvalitetskrav
Integritet
22. Slettes lagrede beskeder på diktafonen ved strømsvigt på denne? (Afsnit3.6)
27

Kapitel 4. Accepttest-specifikation
Pålidelighed
23. Kan diktafonen opbevare indtalte beskeder i minimum 8 timer uden strømsvigt? (Afsnit
3.6)
Vedligeholdelsesvenlighed
24. Er der kommentarer til funktioner i software? (Afsnit3.6)
25. Er komponentplacering og ledningsforbindelser dokumenteret? (Afsnit3.2.6 og 3.6)
Brugervenlighed
26. Fremgår det af knapperne, hvilken funktion de har? (Afsnit3.6)
Genbrugbarhed
27. Kan hardwaren skilles ad og genanvendes? (Afsnit3.6)
28. Er softwaren opbygget i moduler? (Afsnit 3.6)
Sikkerhed
29. Anvendes der kun DC spændinger under 60 V? ( Afsnit 3.6)
30. Anvendes der kun AC spændinger under 25 V? (Afsnit 3.6)
Funktion
31. Følger systemet flowdiagrammerne? (Afsnit 3.3.2 og 3.6)
4.3 Testdesign
For at udføre test 1 til 23 skal diktafonen være tændt. De nødvendige forudsætninger skal være
opfyldt, før testen startes. Et eksempel kunne være, at der skal være lagret beskeder på diktafonen,
før en af disse skal afspilles (test 3).
For at udføre test 24 til 30 skal der generelt kigges i den medfølgende dokumentation til diktafonen
for at afgøre, om testen bliver udført korrekt. Eksempelvis test28, hvor der skal undersøges
i programkoden, om denne er opbygget i moduler.
Test 31 udføres ved at teste diktafonens funktion vha. flowdiagrammerne.
Herefter følger et eksempel på, hvordan en test kunne se ud. Det valgte testemne er nr.4. Denne
test finder sted ud fra flowdiagrammet på figur 3.6.
4.3.1 Testspecifikation for test 4 - Kan man indtale en besked på diktafonen?
Udgangspositionen for denne test er stoptilstanden. Der er desuden tre mulige startscenarier; der
er fri plads i hukommelsen, hukommelsen er fuld eller der er lagret 20 beskeder i hukommelsen.
28

Scenarie Forventet resultat
Fri plads i hukommelsen Ny besked oprettes og optagelse starter
4.3. Testdesign
Hukommelse fuld Fejl 2 skrives ud i displayet og diktafonen går i stoptilstand
20 beskeder i hukommelsen Fejl 2 skrives ud i displayet og diktafonen går i stoptilstand
Efter påbegyndt optagelse skal diktafonen kontrollere, om der foretages et knaptryk eller hukommelsen
bliver fyldt op.
Scenarie Forventet resultat
Fri plads i hukommelsen Optagelse fortsætter
Hukommelse fuld Fejl 2 skrives ud i displayet og diktafonen går i stoptilstand
Ved knaptryk kontrolleres om det enten er pause- eller stopknappen, der er blevet påvirket.
Scenarie Forventet resultat
Pauseknappen påvirkes Optagelsen pauses
Stopknappen påvirkes Optagelsen stoppes og diktafonen går i stoptilstand
Andet knaptryk Fejl 1 skrives ud i displayet og optagelsen fortsættes
I pausetilstanden afventer diktafonen et knaptryk. Ved knaptryk kontrolleres om det enten er
optag, pause- eller stopknappen, der er blevet påvirket.
Scenarie Forventet resultat
Optageknappen påvirkes Optagelsen fortsættes
Pauseknappen påvirkes Optagelsen fortsættes
Stopknappen påvirkes Optagelsen stoppes og diktafonen går i stoptilstand
Andet knaptryk Fejl 1 skrives ud i displayet og optagelsen forbliver pauset
Opnås de forventede resultate,r kan der indtales en besked på diktafonen og testen anses som
værende opfyldt.
De resterende testcases udføres på ligende vis.
29

Del
Design II af
diktafon
31

Kapitel
5
Systemdesign
På baggrund af foranalysen og kravspecifikationen opstilles et overordnet systemdesign, som
siden opdeles i HW- ogSW-design. I dette systemdesign gives en systemoversigt, der indeholder
de interagerende dele i det samlede system samt kommunikationen mellem disse, altså en
oversigt over interne og eksterne grænseflader.
Herefter opstilles der, udfra systemoversigten, en funktionsoversigt baseret på kravspecifikationen.
Denne funktionsoversigt beskriver systemets hovedfunktion og tilhørende underfunktioner
og deres indbyrdes kommunikation. Udfra funktionsoversigten opdeles systemet i en HW- og
SW-del, og disses grænseflader defineres.
5.1 Systemoversigt
På figur 5.1 ses diktafonsystemets I/O-relationer med bruger og pc. Figuren er opstillet i forhold
til kravspecifikationens afsnit 3.2.1.
Pc
5.2 Funktionsoversigt
slette beskeder
kvalitetsindstilling
tale
Diktafon
tale
Bruger
trykknapper
display Bruger
Input
Output
beskeder
Figur 5.1: I/O-relationer for diktafonsystemet
Funktionsoversigten skal udfærdiges udfra tilstandsdiagrammet for diktafonen på figur 3.2.
Funktionsoversigten ses på figur 5.2, og beskriver systemets funktioner og kommunikationen
Pc
33

Kapitel 5. Systemdesign
mellem dem. Funktionerne fremkommer fra kravspecifikationen og systemoversigten. F.eks.
fremkommer RS232-interfacet ud fra forudsætningerne i kravspecifikationens afsnit3.2.8. Display_styring
kommer fra tabel 3.3. Fra systembeskrivelsen, afsnit 3.2.1, kommer Knapper, som
er et sted, hvor data opstår. De øvrige funktioner tager analogt hermed udgangspunkt i kravspecifikationen.
Implementeringen af flowkontrol vha. interrupt er gjort med System_kontrol.
Denne funktion bestemmer udfra funktionernes interrupt-niveau, hvilke funktionskald, der er
gyldige i de forskellige tilstande.
Som understøttelse til funktionsoversigten er der tabellerne 5.1 og 5.2, som beskriver hhv. systemets
funktioner og systemets registre.
Pc-SW
Data
Diktafon-
program
Knap_
styring
Knapsignal
Knapper
Knaptryk
Bruger
Visuel infomation
Operativsystem
Instr.
Instr.
Display_status
Display
Data
Display_status
Display_
styring
Bruger
Instr. Infomation
Data
pc
Instr.
Lyddata Instr. Kval
RS232-interface
Kval
System_
kontrol
Instr.
Diktafon-SW
HW
Optag_
styring
Lyddata
Lyddata
Lyddata Instr. Kval Lyddata
Data
Kval_data_
overfør
Info
Lyddata
Knap_status
Instr.
Instr.
Data
Data
Instr.
Afspil_
styring
Kval.
Kvalitet_status
Instr.
Kval.
Højttaler_
styring
CLK
Højttalerspænding
Instr.
Kvalitet_
styring
Instr.
Højttaler
Lyd
Mikrofon
Lyddata Mikrofonspænding
Instr. Mikrofon_
styring
Lyddata
Bruger
Figur 5.2: Funktionsoversigt for diktafonsystemet. Der er også angivet en opdeling mellem HW
og SW. Firkantede kasser angiver, hvor data opstår eller ender. Ellipser angiver, hvor
input transformeres til outputdata. De ikke-lukkede kasser angiver et register eller
lager.
Instruktionerne (Instr.), som er vist på figur5.2, mellem f.eks. System_kontrol og Optag_styring
kan findes i tilstandsdiagrammet på figur 3.2. Hvis diktafonen er ved at optage, kan man trykke
på for at pause og eller 00 11 for at optage igen. Ellers kan man trykke på for at stoppe
optagelsen. Der henvises til sidstnævnte figur for instruktioner mellem de øvrige funktioner.
Med hensyn til tryk på og , så er det System_kontrol, der opdaterer Lyddata-registeret, så
det er det rette nummer, der bliver afspillet.
34
Lyd

Funktion Forklaring
System_kontrol
5.2. Funktionsoversigt
¯ Aflæser information i Knap_status-registeret ved modtagelse
af instruktion fra Knap_styring. Herudfra skal Afspil_styring
og Optag_styring påvirkes.
¯ Giver de datainformationer til Display_status-registeret, som
ønskes vist i displayet (se tabel 3.3).
¯ Hente information om antal beskeder fra Lyddata-registeret.
Knap_styring Skal overvåge om der er foretaget knaptryk, og er dette tilfældet,
skal den gemme den sidst trykkede knap i registeret Knap_status, og
sende instruktion herom til System_kontrol.
Display_styring Skal skrive indholdet af registeret Display_status ud på displayet.
Kval_data_overfør Skal styre overførslen af indholdet af Lyddata-registeret til
pc’en og overførslen af Kvalitet_status-registeret til diktafonen.
Ændres kvaliteten fra pc’en, skal denne skrive til Kvalitet i
Kvalitet_status-registeret.
Afspil_styring Skal styre afspilningen af lyddata når funktionen påvirkes af System_kontrol.
Dette skal foregå ved, at når Afspil_styring modtager
instruktion om at sende lyddata, skal Afspil_styring sende instruktion
til Højttaler_styring og derefter lyddata dertil.
Højttaler_styring Skal konvertere lyddata fra Afspil_styring til en analog højttalerspænding,
når der modtages instruks herom fra Afspil_styring. Hastigheden
af denne konvertering styres af Kvalitet_styring.
Optag_styring Skal styre optagelsen af lyddata, når funktionen påvirkes af System_kontrol.
Optag_styring modtager instruktion om, at lyddata fra
Mikrofon_styring er klar. Herefter afsender Optag_styring instruktion
til Mikrofon_styring og modtager lyddata derefter.
Mikrofon_styring Skal konvertere en analog spænding fra mikrofonen til en digital
værdi, som skal sendes til Optag_styring, når instruktion herom modtages.
Når data er klar sendes der besked herom til System_kontrol.
Frekvensen af denne konvertering styres af Kvalitet_styring.
Kvalitet_styring Skal ud fra Kvalitet_status styre hvilken hastighed Mikrofon_styring
og Højttaler_styring skal konvertere med. Kvalitet_styring
benytter en clock, CLK, til at styre samplingshastigheden
med.
RS232-Interface Skal varetage kommunikation mellem pc og Kval_data_overfør.
Operativsystem Er den softwaremæssige grænseflade til pc.
Diktafonprogram Softwareapplikation, som skal varetage funktionerne fra kravspecifikationens
afsnit 3.3.2: slet lyddata, overførsel af lyddata og kvalitetsindstilling.
Tabel 5.1: Forklaring af funktionerne på figur 5.2.
35

Kapitel 5. Systemdesign
Register Forklaring
Knap_status Indeholder hvilken knap, der sidst er blevet påvirket.
Display_status Indeholder de fejl, som skal skrives ud på displayet.
Lyddata Indeholder lyddata, som kommer fra mikrofonen. Indholder også information
om antal beskeder i registeret og længden af dem samt
information og kvaliteten.
Kvalitet_status Indeholder den valgte kvalitetsindstilling, der er blevet indstillet fra
pc’en.
Tabel 5.2: Forklaring af registre på figur 5.2.
I forbindelse med kald af funktioner, spring mellem funktioner og tilgåelse af registre, findes
der to mulige løsninger for flowkontrol: polling og interrupt.
5.2.1 Flowkontrol
Ved polling afventer man hele tiden, om en eller flere funktioner bliver aktiveret. Hvis en funktion
bliver aktiveret, så afvikler man funktionen. Dette betyder, at den funktion, som først aktiveres,
afvikles først. Denne flowkontrol tager ikke hensyn til funktionernes prioritet, men anvender
"først til mølle-princippet. Ved et kig på funktionsoversigten på figur 5.2, kan denne
situation i forbindelse med System_kontrol overvejes. Hvis man f.eks. trykker på 00 11 , så aktiveres
funktionen Optag_styring og en sample gemmes i lyddata-registret. Denne procedure
vil fortsætte indtil, Optag_styring finder ud af, at der er trykket på eller . Dette vil betyde,
at Optag_styring er nødt til at kunne læse i Knap_status-registret. Derudover skal Optag_styring
opdatere Display_status-registret, hvilket betyder, at Optag_styring bliver en
slags System_kontrol, når denne er aktiveret. Altsammen betyder, at koblingen bliver meget stor
og tætheden lille, som er uønsket i forbindelse med et systemdesign [Biering-Sørensen m. fl., 1996,
s. 143].
Figur 3.2 er karakteriseret ved, at bestemte knaptryk får diktafonen til at gå i bestemte tilstande.
F.eks. betyder et tryk på , at diktafonen går i afspil-tilstanden, . I denne tilstand kan man
f.eks. ikke trykke på 00 11 , da dette ikke kan lade sig gøre, når man afspiller. Derimod kan man
trykke på f.eks. for at komme til pause-tilstanden, osv. Denne måde at kontrollere flowet
på, altså ved at bestemte hændelser, f.eks. knaptryk, kun kan lade sig gøre i bestemte tilstande,
er princippet i interrupt.
Ved interrupt prioriteres hver funktion vha. af deres interruptniveau. Dvs. at det funktionskald,
som har det højeste interruptniveau afvikles med det samme, når det bliver kaldt, og andre
funktioner med lavere interruptniveau sættes i bero til deres interruptniveau er det højeste. Denne
måde at kontrollere flowet på er egentlig det, som figur 5.2 lægger op til, da der er en lav
kobling og stor tæthed. F.eks. har Optag_styring ikke kobling til Knap_status-registeret m.m.
Her kommer System_kontrol til sin ret, da det er denne funktion, der styrer flowet.
36

5.3. HW/SW opdeling
Derfor vælges flowkontrollen styret vha. interrupt. Dog anvendes polling ved Display_styring
og Kval_data_overfør. Polling anvendes ved Display_styring, da denne er diktafonens mindst
kritiske funktion. Denne er derfor diktafonens vente-tilstand, og er kun aktiv, når alle andre funktioner
ikke er aktive. Dette er illustreret i et tidsdiagram på figur5.3. Display_styring kontrollere
desuden om pc’en ønsker at oprette forbindelse. Hvis dette er tilfældet kaldes Kval_data_overfør.
Kval_data_overfør kaldes altså ved "inddirekte polling".
Display_styring
IRQ
IRQ
Knap_styring
Afspil_styring
Figur 5.3: Princippet i brug af interrupts. Funktioner med højeste interruptniveau afvikles først.
Er der ingen interrupts, skrives der til displayet. Den zigzaggede linje er ensbetydende
med programafvikling.
5.3 HW/SW opdeling
Dette afsnit indeholder begrundelse for den HW/SW opdelingen som ses på figur5.2. Diktafon-
SW bygger på et mikrodatamatsystem med bl.a. CPU og hukommelse, som skal findes på diktafonen.
Det vælges derfor at funktionen, System_kontrol, og håndteringen af lyddata skal foregår
iSW.
For at funktionerne Kval_data_Overfør, Afspil_styring og Optag_styring kan kommunikere
med SW-funktionen, System_kontrol, registeret Lyddata, må funktionerne nødvendigvis være
software.
Displayet styres vha. SW, derfor skal funktionen, Display_styring, ligge i software. Det samme
gælder for registeret,Display_status.
Pc-SW består af det software, som skal styre kommunikation mellem pc og bruger, og mellem
pc og diktafon samt at gemme og konvertere lyddata.
De steder, hvor data opstår eller ender, dvs. Knapper, Display, Mikrofon, Højttaler, CLK og pc,
er hardware, og kan ikke implementeres som software.
Funktionen, Knap_styring, implementeres som hardware, da der skal være en styring, som sender
det sidste knaptryk til Knap_status. Knapper indeholder ikke den fornødne HW til at kunne
identificere sig selv. Registeret, Knap_status, implementeres ligeledes som hardware.
Højttaler_styring og Mikrofon_styring skal være HW, da der kræves hhv. en D/A-konverter og
en A/D-konverter for at konvertere digital data til og fra en analog spænding.
37

Kapitel 5. Systemdesign
RS232-interface implementeres som HW, da Diktafon-SW kræver HW for at kunne kommunikere
med en pc.
Funktionen, Kvalitet_styring, kan implementeres både som SW eller HW. I tilfælde af SW gøres
dette ved polling dvs. der skal softwaremæssigt sendes instruktion til Højttaler_styring og
Mikrofon_styring om, hvornår der skal samples. Det kræver processorkraft at få processoren
til at holde øje med, hvornår der skal polles, og i tilfælde af bl.a. interrupt kan der ikke regnes
med, at processoren poller til den rigtige tid. En kombineret HW/SW-løsning består i, at der er
en ekstern clock, som sampler med den højeste frekvens. Det er så op til en SW-implementeret
Kvalitet_styring at fortælle Afspil_styring og Optag_styring hvilke af disse samples, som skal
benyttes. En HW-løsning er en styring, som ved hjælp af et lager, Kvalitet_status, modtager
information om en ønsket clockneddeling af en ekstern clock. Derved angives, hvornår der skal
samples. Dette vil betyde, at ingen samples kasseres. Den rene SW-løsning fravælges, fordi der
spildes processorkraft ved polling. For at undgå at sample for ofte, hvis der optages i den dårligste
eller mellemste kvalitet, fravælges den kombinerede HW/SW-løsning. Hermed falder valget
på en ren HW-løsning. Registeret, Kvalitet_status, implementeres ligeledes som HW.
5.4 HW/SW grænseflader
Udfra SW/HW-opdelingen på figur 5.2 kan det ses, at funktionerne Afspil_styring, Optag_styring,
Display_styring, Kval_data_overfør og System_kontrol er overgangsfunktioner mellem SW og
HW. For hver funktion defineres input, funktion og output. Input, funktion og output er kun
beskrevet i forhold til grænsefladen mellem HW og SW.
Afspil_styring
¯ Input: funktionskald fra System_kontrol.
¯ Funktion: sørger for at lyddata bliver afspillet på det rigtige tidspunkt og med den rigtige
kvalitet.
¯ Output: lyddata og funktionskald til Højttaler_styring.
Optag_styring
¯ Input: funtionskald fra System_kontol, lyddata.
¯ Funktion: sørger for at lyddata bliver optaget på det rigtige tidspunkt og med den rigtige
kvalitet.
¯ Output: funktionskald til Mikrofon_styring.
Display_styring
38
¯ Input: funktionskald fra System_kontrol.
¯ Funktion: sørger for at den rigtige information bliver skrevet ud på displayet.

5.4. HW/SW grænseflader
¯ Output: Skriv_status(stop, afspil, optag, pause, spol frem, spol tilbage) se tabel3.5,
Skriv_fejl(fejl1, fejl2, fejl3) se tabel3.4 og , Skriv_beskednr(0-?), Skriv_antalbeskeder(0-
?), Skriv_tid(0-?), Skriv_længde(0-?), Skriv_friplads(0-?).
Outputs er taget fra tabel 3.5, hvor næste besked, foregående besked og reset er udeladt, da disse
instruktioner sker så hurtigt, at det ikke kan vises i displayet. Desuden er pc også udeladt, fordi
brugeren kan se på pc’en, at der er kontakt. "?" i outputs betyder simpelthen, at beskederne kan
antage variende værdier.
Kval_data_overfør
¯ Input: funktionskald fra System_kontrol. Instruktioner og kvalitet(0-3, 0=inaktiv, 1=dårligste
kvalitet, 2=middel kvalitet, 3=bedste kvalitet) fra RS232-interface.
¯ Funktion: sørger for overførsel af lyddata og kvalitetsindstillingen mellem pc og diktafon.
¯ Output: kvalitet(0-3, 0=inaktiv, 3=bedste kvalitet), lyddata.
Kvalitet er et output, der fortæller pc’en, hvilken kvalitet lyddata på diktafonen er optaget i,
således at pc’en kan afspille den korrekt.
System_kontrol
¯ Input: Knaptryk, (0-10, 0=ingen knap, 1=optag, 2=stop, 3=afspil, 4=pause, 5=næste besked,
6= foregående besked, 7=spol frem, 8=spol tilbage, 9=slet besked, 10=reset) se tabel
3.1. Kvalitet(0-3, 0=inaktiv, 1=dårligste kvalitet, 2=middel kvalitet, 3=bedste kvalitet)
¯ Funktion: sørger for at den korrekte funktion bliver aktiveret ved knaptryk og sætter og
henter desuden også diktafonens kvalitet.
¯ Output: funtionskald til Afspil_styring, Optag_styring, Display_styring og
Kval_data_overfør.
Operativsystem
Grænsefladen, operativsystem, ligger på pc’en, og kommunikationsprotokollerne mellem Pc-
SW og pc fastlægges af denne samt af en selvvalgt protokol.
39

Kapitel
6
Hardwaredesign
Dette kapitel skal skabe et overblik over HW-delens funktioner og deres input og output ud
fra funktionsoversigten på figur5.2. Herefter opdeles funktionerne i passende moduler, og deres
grænseflader defineres. Dette vil lede frem til figur6.2, hvorefter det enkelte modul kan designes.
6.1 Strukturdesign
For at kunne realisere funktionerne på figur 5.2, kræves der noget basalt hardware, som f.eks.
CPU og hukommelse. Hardwaren består, ud over et mikrocomputersystem, af de hardwaremoduler,
der er nødvendige for, at diktafonen opfylder kravspecifikationen. På figur6.1 ses hvilke HWfunktioner,
der er nødvendige for at få diktafonen til at fungere.
Knapper
Mikrofon
Knapmodul
Mikrofonmodul
Knap_styring
Knap_status
CPU &
Mikrofon_ Højttaler_
hjælpestyring
styring
kredsløb
Kvalitet_
styring
Kvalitetsmodul
Hukommelsesmodul
Hukommelse
(Lyddata)
Kvalitet_
status
RS232-modul
RS232 DB9
interface stik
CPU-modul
Højttalermodul
Displaymodul
Display
Højttaler
Figur 6.1: Funktioner der er nødvendige for at få diktafonen til at opfylde kravspecifikationen.
Disse funktioner indgår i forskellige moduler.
40

6.1.1 Modulopdeling
6.2. Modulgrænseflader
For at kunne realisere diktafonen, deles dennes HW op i passende HW-moduler. Dette er gjort
på figur 6.1. Dette gør det muligt at realisere modulerne hver for sig, når bare grænsefladerne
imellem disse overholdes.
6.2 Modulgrænseflader
Grænsefladerne mellem de forskellige moduler på figur6.1 er beskrevet som signalerne mellem
modulerne. Signalernes værdi dvs. om et signal f.eks. er aktivt højt eller lavt, bestemmes i
meget høj grad af de komponenter, som bliver stillet til rådighed i dette projekt. Derfor tages der
allerede i opdelingen højde for dette, for at undgå at skulle tilpasse signalerne senere.
Det er blevet undersøgt hvilke komponenter, som er nødvendige i de forskellige moduler, for
at det enkelte modul kan leve op til grænsefladen. Ud fra disse komponenter er de forskellige
modulers grænseflader defineret.
6.2.1 Interrupt-niveauer
Før modulgrænsefladerne fastlægges, vil interrupt-niveauerne blive defineret, da disse skal anvendes
ved definitionen af modulgrænsefladerne. Der komme interrupts fra knapmodulet og
mikrofonmodulet. Det skal sikres, at mikrofonmodulet ikke bliver standset under optagelse,
og derfor skal den have det højste interrupt-niveau. Den vælges til interrupt 4. Knapmodulets
interrupt-niveau vælges til interrupt 3. Begge moduler får ligeledes et interrupt-acknowledgesignal
(IACK), som modsvarer deres interrupt-niveau dvs. IACK3 til knapmodulet og IACK4
til mikrofonmodulet.
6.2.2 CPU-modul
Dette modul er det centrale i diktafonen, og består udover processor og hjælpekredsløb af en
ACIA, kaldet ACIA1. Denne gør det muligt at kommunikere med pc og derved køre debugger
og monitor på diktafonsystemet. Næsten alle signaler skal ind og ud af CPU-modulet. Det styrer
derfor overordnet alle andre moduler. Dog kan andre moduler påvirke CPU-modulet ved at
sende interrupts. CPU-modulets ind- og udgange er i den følgende tabel defineret. Signalerne,
der kommer ind og ud, skal netop passe med signalerne, som andre moduler skal sende eller
modtage. Når CPU-modulet modtager et interrupt, sendes der et IACK-signal, som bekræfter,
at interruptet bliver behandlet.
R/W signalet anvendes, når der enten skal læses fra eller skrives til moduler. CPU-modulet
bestemmer, om der skal læses eller skrives i et modul.
41

Kapitel 6. Hardwaredesign
Input
Output
6.2.3 Hukommelsesmodul
Navn Type
D00-D15
Bus (16 bit)
IRQ3 Aktiv lav
IRQ4 Aktiv lav
ROM1 (CS) Aktiv lav
ROM2 (CS) Aktiv lav
RAM1 (CS) Aktiv lav
RAM2 (CS) Aktiv lav
RAM3 (CS) Aktiv lav
RAM4 (CS) Aktiv lav
ACIA2 (CS) Aktiv lav
KS (CS) Aktiv lav
Display (CS) Aktiv høj
FS (CS) Aktiv lav
ADC (CS) Aktiv lav
DAC (CS) Aktiv lav
R/W Aktiv høj og lav
D00-D15
A01-A19
E Clock
Bus (16 bit)
Bus (20 bit)
Clock Clock
IACK3 Aktiv lav
IACK4 Aktiv lav
Hukommelsesmodulet skal både indeholde ROM og RAM, for at softwaren kan fungere, og for
at det er muligt at gemme data. Der er stillet 2 ROM-kredse og 4 RAM-kredse til rådighed i
dette projekt, og der skal være et CS til hver kreds. Databussen er 16 bit bred, dette gør det muligt
at tilgå hukommelsen på byte- og på wordniveau. Bredden af adressebussen bestemmes af
størrelsen af RAM-kredsene, som har størrelsen 512k ¡ 8bit 2 19 bit dvs. 19 bit bred adressebus.
42

6.2.4 RS232-modul
Input
Navn Type
ROM1 (CS) Aktiv Lav
ROM2 (CS) Aktiv Lav
RAM1 (CS) Aktiv Lav
RAM2 (CS) Aktiv Lav
RAM3 (CS) Aktiv Lav
RAM4 (CS) Aktiv Lav
R/W Aktiv høj og lav
D00-D15
A01-A19
Bus (16 bit)
Bus (20 bit)
Output D00-D15 Bus (16 bit)
6.2. Modulgrænseflader
Dette modul gør det muligt at kommunikere med en pc via dens COM-port. For at CPU-modulet
kan kommunikere med RS232-modulet, skal der ligeledes være en ACIA,ACIA2. Der anvendes
en 8 bit bred databus, da det derved er muligt at sende en byte ad gangen. Modulet skal have
et adresseben, for at det er muligt at vælge at læse enten status eller data fra modulet. Modulet
skal have et clocksignal kaldet E. Dette signal kommer fra CPU-modulet og har frekvensen 800
kHz, svarende til en tiendedel af clocken på processoren.
Input
Navn Type
ACIA2 (CS) Aktiv Lav
R/W Aktiv høj og lav
D00-D07
A01
Bus (8 bit)
Bus
E Clock
Rx data RS232C
Output D00-D07 Bus (8 bit)
Tx RS232C
43

Kapitel 6. Hardwaredesign
6.2.5 Mikrofonmodul
Modulet opsamler lyddata via en mikrofon, konverterer dataene ved hjælp af en A/D-konverter
og sender derefter disse data ud på 8 bit af databussen. Tidspunktet, hvor dette sker, er styret af
signalerne fra kvalitetsmodulet. Modulet skal sende et interrupt, når dataene er konverteret og
klar til læsning. Dataene sendes derefter ud på databussen, når CPU-modulet vælger at læse fra
mikrofonmodulet.
6.2.6 Kvalitetsmodul
Input
Navn Type
ADC (CS) Aktiv lav
R/W Aktiv lav
CLK_F Clock
CLK_S Clock
IACK4 Aktiv lav
Lyd Lyd
Output D00-D07 Bus (8 bit)
IRQ4 Aktiv lav
Outputtet skal være 2 signaler med variabel frekvens, som anvendes i højttaler- og mikronfonmodulet
til at styre samplingsfrekvensen på A/D-konverteren. Ligeledes anvendes den variable
frekvens til at styre filtrenes knækfrekvens. Frekvensen af signalerne er bestemt af signalerne,
som højttaler- og mikronfonmodulet skal anvende til deres funktioner. CPU-modulet skal vha.
CS, R/W og 2 bit af databussen kunne ændre frekvensen af signalerne.
6.2.7 Højttalermodul
Input
Output
Navn Type
FS (CS) Aktiv Lav
R/W Aktiv Lav
D00-D01
Bus(2 bit)
CLK_F Clock
CLK_S Clock
Modulet skal kunne modtage 8 bit data fra databussen og konvertere dette til lyd vha. en D/Akonverter.
Tidspunktet hvornår konverteringen sker, styres af interruptet fra mikrofonmodulet.
CPU-modulet sender data til højttalermodulet vha. CS og R/W.
44

6.2.8 Knapmodul
Input
Navn Type
DAC (CS) Aktiv lav
R/W Aktiv lav
D00-D07
Bus (8 bit)
CLK_F Clock
Output Lyd Lyd
6.2. Modulgrænseflader
Ved et knaptryk på en af de 10 knapper skal der sendes et interrupt. Det får CPU-modulet til at
læse hvilken knap, der er påvirket vha. et CS og databussen. Da der altid skal læses fra enheden,
tilføres R/W ikke. Knapmodulets interrupt-niveau er bestemt til at være 3 jf. afsnit6.2.1.
6.2.9 Displaymodul
Input
Navn Type
KS (CS) Aktiv lav
Knaptryk Knaptryk (10
stk.)
IACK3 Aktiv lav
Clock Clock
Output D00-D03 Bus (4 bit)
IRQ3 Aktiv lav
Modulet anvender en 8 bit bred databus til at skrive til displayet, da det er et 8 bit display. Ligeledes
modtager modulet et CS og et adresseben, der gør det muligt at vælge mellem instruktionseller
dataregistret. Instruktionsregistret anvendes til at styre, hvor der skrives i displayet og der
læses fra displayet for at undersøge om det er klar til at modtage data. De forskellige tegn hentes
i dataregistret.
45

Kapitel 6. Hardwaredesign
Input
Output
6.3 Modulernes interface
Navn Type
Display (CS) Aktiv høj
R/W Aktiv Lav
A01
D00-D07
D00-D07
Bus
På figur 6.2 ses modulernes indbyrdes kommunikation.
46
Bus (8 bit)
Visuel information
Bus (8 bit)

R/W
6.3. Modulernes interface
Hukommelses-
modul
RS232-
modul
Display-
modul
IRQ3
IACK3
CPU-
Databus
Knap-
IRQ3
modul Adressebus
modul
IACK3
IRQ4
IACK4
RAM1
RAM2
RAM3
RAM4
ROM1
ROM2
DAC
ACIA2
ADC
R/W
FS
Display
KS
Mikrofon-
modul
Kvalitets-
modul
Højttaler-
modul
Figur 6.2: Hardwaremodulernes indbyrdes kommunikation.
CLK_S
CLK_F
PC
47

Kapitel
7
Softwaredesign
I dette kapitel designes diktafonsystemets softwaredel ud fra funktionsoversigten på figur5.2
og kravspecifikationen. Softwaredelen består af to dele: software til diktafonen og software
til pc’en. Først vil der blive lavet et programdesign, som indeholder opdeling af software til
processer, som er de overordnede byggesten i softwaren. Grænsefladerne mellem processerne
defineres, og herefter opdeles processerne i mindre moduler.
7.1 Programdesign
Programdesignet opdeles i første omgang i diktafon-software og pc-software. Denne opdeling
tager udgangspunkt i funktionsoversigten på figur5.2. Begge programdele har de eksterne grænseflader
til hardware, der er defineret i afsnit 5.4.
7.1.1 Procesopdeling
Da systemet må anses for at være begrænset, vil en inddeling af systemet i processer tage udgangspunkt
i den opdeling, der allerede er foretaget i funktionsoversigten på figur5.2. Procesinddelingen
vil derfor ende med at blive følgende processer for diktafon-software:
Optag_styring, Afspil_styring, Display_styring og Kval_data_overfør. Dette ses i på figur7.1.
Der er ikke foretaget en inddeling af pc-softwaren, da den kun består af én proces, som det ses
på figur 7.2.
7.1.2 Procesgrænseflader
De enkelte processers grænseflader vil her blive specificeret med hensyn til input og output.
Dette bliver gjort ved at tage udgangspunkt i figur7.1 og 7.2 samt grænsefladerne i afsnit 5.4.
Lyddata-register
Lyddata-registeret indeholder foruden lyddata også information om, hvor i registeret lyddata er
placeret. Informationen om placering er gemt som et array af datastrukturer, kaldet beskeder jf.
figur 7.3. Desuden er der lydstatus, som indeholder information om lydkvalitet, antal beskeder,
aktuelt beskednummer, aktuel tid i den aktuelle besked, resterende tid tilbage i hukommelsen,
adresse på den sample, som skal afspilles/optages næste gang samt en slutpointer, der peger på
den sidste brugte adresse i Lyddata-registeret. Opbygningen ses i figur7.3.
48

RS-232interface
Knap_
styring
Kvalitet_
styring
Display
Kval_Data_
overfør
Kvalitet_status
Display_status
Display_
styring
System_
kontrol
Afspil_
styring
Optag_
styring
Lyddata
Højttaler_
styring
Mikrofon_
styring
7.1. Programdesign
Figur 7.1: Procesopdeling af diktafon-software. Ellipser angiver processer, ikke-lukkede kasser
angiver et register og en firkantet kasse angiver hardware.
Diktafon_
program
Operativ
system
Figur 7.2: Procesopdeling for pc-software.
Lydstatus Beskeder
Lyddata
Kvalitet
Antal beskeder
Aktuel besked
Aktuel adr.
Aktuel tid
Resterende tid
Slut ptr.
0
1
2
19
Start ptr.
Minutter
Sekunder
Start ptr.
Minutter
Sekunder
Start ptr.
Minutter
Sekunder
Start ptr.
Minutter
Sekunder
Figur 7.3: Organisering af Lyddata-register.
49

Kapitel 7. Softwaredesign
System_kontrol
System_kontrol er den proces, som sørger for at organisere kommunikationen mellem de andre
processer.
Input
Output
Afspil_styring
Kilde/destination Beskrivelse
Knap_styring Besked om der er trykket på en knap, og hvilken
knap det i så fald er.
Mikrofon_styring Besked om at der skal modtages eller sendes en
sample.
Lyddata Information om lyddata jf. figur 7.3.
Kval_data_overfør Besked om at forbindelse ønskes oprettet eller afbrudt
fra pc.
Afspil_styring Besked om at der skal afspilles en lydsample.
Optag_styring Besked om at der skal optages en lydsample.
Lyddata Retter i lydstatus i registeret, jf. figur 7.3, så der
derved afspilles, optages, spoles, springes til andre
numre eller slettes.
Kval_data_overfør Information om at forbindelse til pc kan oprettes.
Display_styring Besked om hvornår og hvad der skal skrives i displayet.
Denne proces sørger for at sende lyddata fra Lyddata-registeret til Højttaler_styring.
50
Input
Kilde/destination Beskrivelse
System_kontrol Besked om at der skal afspilles en sample.
Lyddata Lyddata
Output Højttaler_styring Lyddata

Optag_styring
7.1. Programdesign
Denne proces modtager lyddata fra Mikrofon_styring og sender dette til Lyddata-registeret.
Input
Kilde/destination Beskrivelse
System_kontrol Besked om at der skal optages en sample.
Mikrofon_styring Lyddata
Output Lyddata Lyddata
Display_styring
Denne proces skal modtage instruktion fra System_kontrol om, hvad der skal skrives og skrive
dette ud på displayet.
Input
Output
Kval_Data_overfør
Kilde/destination Beskrivelse
System_kontrol Information om nuværende tilstand.
Dislay_status Fejl fra System_kontrol.
Lyddata Informationer om antal beskeder, aktuel besked, aktuel
tid og resterende tid jf. figur 3.11.
Display Data der indeholder position og symbol, der skal
skrives ud på displayet.
Denne proces skal varetage kommunikationen til RS232-interface.
Input
Output
Kilde/destination Beskrivelse
System_kontrol Besked om at forbindelse til pc kan oprettes.
RS232-interface Instruktioner fra pc.
Lyddata Lyddata og information, kvalitet, lyddatas rækkefølge
og nummer fra lydstatus jf. figur 7.3.
RS232-interface Lyddata, information om kvalitet, lyddatas rækkefølge
og nummer.
System_kontrol Besked om at pc vil oprette forbindelse.
Lyddata Tømning af Lyddata-register og opsætning af lydkvalitet.
Kvalitet_status Sætter den ønskede kvalitet.
51

Kapitel 7. Softwaredesign
Pc-software
Denne proces har til formål at styre pc’ens operativsystem, så der via RS232-interface kan
kommunikeres med diktafonens software. Data, der kommer fra diktafonen, skal konverteres
til wave-filer og gemmes. Processens grænseflader vil i dette tilfælde være operativsystemet.
7.2 Procesdesign/modulopdeling
Efter procesopdeling og fastlæggelse af processernes grænseflader skal de enkelte processer
opdeles i moduler. Dette gøres, som det ses på figur 7.4. De på figuren viste moduler kommer
dels af, at flowkontrollen styres vha. interrupts, og dels fra kravspecifikationens figur3.2.
Interruptmodulet er en vektortabel, som CPU-en slår op i, hver gang den får et interrupt. Den
kalder herefter de enkelte subrutiner svarende det modtagede interrupt. Interrupts kan komme
fra Knap_styring eller Mikrofon_styring, og derfor er der et modul til at håndtere hver af disse
interrupts, nemlig henholdsvis Behandl_knap og Lydkontrol. Tilstand-registret skal være
der, så de førnævnte moduler kan finde ud af om de må udføre en handling. F.eks. må Slet ikke
aktiveres, hvis diktafonen er i optagetilstand. SR-registret er CPU’ens statusregister, og dette
skal kunne skrives til i det tilfælde, hvor den går i pc-tilstand, så interruptniveauet kan sættes til
det højeste, således denne proces ikke kan afbrydes at et evt. knaptryk.
Modulerne Reset, Slet, Spring, Pause kommer som følge af de, i kravspecikationen, opstillede
krav til funktioner.
Modulerne i processerne beskrives hver for sig, og deres grænseflader defineres.
7.3 Afspil_styring
7.3.1 Afspil
Dette modul har til formål at hente data i Lyddata-registeret på den aktuelle adr. Derefter kalder
den DAC_driver, som sørger for den videre lyddatabehandling.
Input
Kilde/destination Beskrivelse
Lyd_kontrol Kald af afspil
Lyddata Lyddata fra aktuel adr.
Output DAC_driver Lyddata
7.3.2 DAC_driver
Dette modul modtager lyddata fra Afspil, og sender det videre til Højttaler_styring. DAC_driver
skal interface med Højttaler_styrings D/A-konverter.
52

Knap_styring
RS-232-interface
Mikrofon_styring
Knap_status
SR
Interrupt
Display_status
Skriv_disp
Display_
driver
Display
Kval_Data_overfør
Kval_data_
overfør
Behandl_
knap
Tilstand
Display_styring
Reset
System_kontrol
Kvalitet_status
Slet
Spring
Lyd_kontrol
Tidstæl
Figur 7.4: Moduloversigt for diktafon-software.
Optag
7.3. Afspil_styring
Afspil_styring
Afspil
Lyddata
Optag_styring
DAC_driver
ADC_driver
Højttaler_styting
Data
53

Kapitel 7. Softwaredesign
Kilde/destination Beskrivelse
Input Afspil Lyddata til DAC
Output Højttaler_styring Lyddata
7.4 Optag_styring
7.4.1 Optag
Dette modul har til formål at kalde ADC_driver og modtage lyddata fra denne og gemme det i
Lyddata-registret på slut ptr. adresse.
Input
Output
7.4.2 ADC_driver
Kilde/destination Beskrivelse
Lyd_kontrol Kald af optag
A/D-konverter Lyddata fra A/D-konverter
Lyddata Lyddata
A/D-konverter Kald
Dette modul bliver kaldt af Optag som derefter kalder mikrofon_styring. Herefter henter den
lyddata fra mikrofon_styring og returner det til Optag.
Input
Output
7.5 System_kontrol
7.5.1 Interrupt
Kilde/destination Beskrivelse
Optag Kald
Mikrofon_styring Lyddata
Mikrofon_styring Kald
Optag Lyddata
Dette modul er nødvendigt for at kunne håndtere interrupts fra HW.
Ved interrupt fra HW vil den afhængigt af interruptet kalde Behandl_knap (ved interrupt fra
Knap_styring) eller Lyd_kontrol (ved interrupt fra mikrofon_styring). Hvis den er i pc-tilstand
vil den ignorere interrupts, da interrupt-niveauet i dette tilfælde er det højeste.
54

Input
Output
7.5.2 Behandl_knap
Kilde/destination Beskrivelse
SR Aktuel interruptniveau
Knap_styring Interrupt
Kvalitet_styring Interrupt
Behandl_knap Kald
Lyd_kontrol Kald
7.5. System_kontrol
Ved kald fra Interrupt-modulet skal modulet hente indholdet af Knap_status-registret og
Tilstand-registret og sammenligne disse for at undersøge om knaptrykket er gyldigt jf. figur
3.2. Ved gyldig knaptryk vil modulet ændre status i Tilstand-registeret. Hvis det er reset , slet
eller forrige/næste-besked vil den kalde modulerne Reset, Slet eller Spring. Ved pause vil
den blive i dette modul indtil næste knaptryk.
7.5.3 SR
Input
Output
Kilde/destination Beskrivelse
Interrupt Kald
Knap_status Aktuel knap
Tilstand Aktuel tilstand
Tilstand Ændring af tilstand
Reset Kald (ved tryk på R )
Slet Kald (ved tryk på )
Spring Kald (ved tryk på knapperne / )
Display_status Skriv fejl ved ugyldigt knaptryk
Indeholder information om det aktuelle interruptniveau og hvilke mode CPU’en befinder sig
i(Supervisor/usermode).
7.5.4 Reset
Ved kald fra Behandl_knap vil modulet undersøge, om der er indtalte beskeder, og hvis der
er dette, slettes de. Herefter sætter modulet resterende tid til det maksimale for den aktuelle
kvalitetsindstilling.
55

Kapitel 7. Softwaredesign
7.5.5 Slet
Input
Output
Kilde/destination Beskrivelse
Behandl_knap Kald
Lyddata Information jf. figur 7.3
Lyddata Slet alle beskeder og indstil resterende
tid
Ved kald fra Behandl_knap vil modulet undersøge, om der er indtalte beskeder. Er dette tilfældet,
vil den slette sidste indtalte besked. Er der ingen beskeder, vil den sende fejl 3 (jf.afsnit5.4,
til Display_status .
Input
Output
7.5.6 Spring
Kilde/destination Beskrivelse
Behandl_knap Kald
Lyddata Antal beskeder
Lyddata Slet sidste besked
Display_status Evt. fejl 3
Ved kald fra Behandl_knap vil modulet undersøge, om der er indtalte beskeder, og er dette
tilfældet, vil den tælle aktuel besked op eller ned. Hvis Spring kaldes med 1 skal den tælle
aktuel besked en op, og hvis den kaldes med -1 skal den tælle aktuel besked en ned. Er der ingen
beskeder, vil den skrive en fejl 3 jf. afsnit 5.4 i Display_status.
Input
Output
7.5.7 Lyd_kontrol
Kilde/destination Beskrivelse
Behandl_knap Kald. 1 for næste besked og -1 for forrige
besked
Lyddata Antal beskeder
Lyddata Aktuel besked op eller ned
Display_status Evt. fejl 3
Modulet kaldes af Interrupt og undersøger derefter Tilstand-registeret. Er tilstanden afspil,
Spol, eller Optag, vil den udføre den tilhørende funktion. Ved tilstand stop, pause-afspil og
56

7.5. System_kontrol
pause-optag sker der ikke noget. Herunder forklares hvad der sker ud fra flowdiagrammerne i
kravspecifikationen, afhængigt af tilstanden.
Afspil
Er tilstanden afspil, vil den undersøge om, der er beskeder. Er der ingen beskeder, vil den ændre
tilstand til Stop, og sende fejl3 til Display_status. Er der beskeder, vil den ændre aktuel adr.
til Start Ptr. på aktuel besked. Herefter kalder den Afspil i processen Afspil_styring. Så kaldes
Tidstæl og herefter vil den ændre status i Tilstand-registeret til afspil_igang. Tilstanden
afspil_igang defineres, fordi dette fortæller Lyd_kontrol og Tidstæl, at afspilningen nu er i
gang og modulet derfor skal tage højde for dette. Næste gang Lyd_kontrol kaldes i tilstand
afspil_igang, så tælles aktuel adr. én op, derefter kontrollerer den om den afspiller den sidste
besked. Hvis dette er tilfældet skal den kontrollere om aktuel adr. er lig slut ptr. ellers skal den
kontrollere om aktuel adr. er lig (aktuel besked + 1)’s start ptr.. Hvis et af de to ovenstående
udtryk er sande, er beskeden slut og Tilstand-registrets status ændres til stop. Hvis den ikke er
det, så kalder den Afspil. Herefter kaldes Tidstæl.
Spol frem
Ved spol frem skal den kontrollere, om aktuel adr. + 4 er større end eller lig med (aktuel besked
+ 1)’s start ptr.. Ligeledes skal den kontrollere om aktuel adr. + 4 er større end slut ptr.. Hvis
dette er tilfældet er beskeden slut og Tilstand-registerets status ændres til stop. Hvis dette ikke
er tilfældet tælles aktuel adr. op med 4 dvs. hver 4. sample afspilles. Herefter kaldes Afspil.
Til slut kaldes Tidstæl.
Spol tilbage
Ved spol tilbage skal den kontrollere, om aktuel adr. - 4 er mindre end aktuel besked’s start
ptr.. Hvis dette er tilfældet, er beskeden ved start og Tilstand-registerets status ændres til stop.
Hvis dette ikke er tilfældet tælles aktuel adr. ned med 4. Herefter kaldes Afspil. Til slut kaldes
Tidstæl.
Optag
Er tilstanden optag, vil den undersøge, om der er plads i Lyddata-registret. Dette gøres ved at
undersøge, om Antal beskeder er 20 eller slut ptr. større end sidste RAM-adresse. Er der ingen
plads vil den ændre status i Tilstand-registret til stop, og sende fejl2 til Display_status. Er
der plads, vil der blive oprettet en ny besked. Dette gøres ved at tælle slut ptr. op med én og sætte
den nye beskeds start ptr. lig slut ptr.. Herefter tælles antal beskeder op med én og aktuel besked
sættes til at pege på den nye besked. Optag i Optag_styring kaldes. Data vil nu blive gemt på
slut ptr.’s adresse. Når den terminerer kaldes Tidstæl. Nu ændres status i Tilstand-register til
Optag_igang. Dette gøres af samme grund, som afspil_igang. Næste gang Lyd_kontrol kaldes
i tilstand optag_igang, vil den undersøge om der er plads i Lyddata-registret. Dette gøres ved at
57

Kapitel 7. Softwaredesign
undersøge, om slut ptr. +1 er større end sidste RAM-adresse. Er der ingen plads, vil den ændre
status i Tilstand-registret til Stop og sende fejl2 til Skriv_disp. Er der plads, vil den tælle
slut ptr. op med én og kalde Optag i Optag_styring og data vil blive gemt på den nye slut ptr.’s
plads. Når der termineres fra Optag i Optag_styring, kaldes Tidstæl.
Input
Output
7.5.8 Tidstæl
Kilde/destination Beskrivelse
Interrupt Kald
Lyddata Adgang til alle informationer i Lyddata
Tilstand Aktuel tilstand
Lyddata Kan ændre alle informationer i Lyddata
Display_status Fejlmeddelser
Afspil Kald
Optag Kald
Tidstæl Kald
Tilstand Ny tilstand
Bliver kaldt af Lyd_kontrol. Ved kald henter den information om lydkvalitet fra Lyddata og
tæller samples. Den undersøger desuden, hvilken tilstand diktafonen er i. Hvis tilstanden er
afspil, og den har talt til 1 sekund, skal den tælle aktuel tid op med ét sekund eller evt. ét minut,
hvis den er nået til 60 sekunder . Hvis tilstanden er optag, og den har talt til ét sekund skal den
lægge ét sekund eller evt. ét minut til aktuel besked’s sekunder eller minutter. Desuden trækkes
ét sekund eller evt. ét minut fra resterende tid i hukommelse. Hvis tilstanden er spolfrem, skal
den det samme som i afspil-tilstand. Hvis tilstanden er spoltilbage, skal den gøre ligesom i
afspil-tilstand bortset fra, at den skal trække tiden fra.
Input
7.5.9 Tilstand
Kilde/destination Beskrivelse
Lyd_kontrol Kald
Lyddata Kvalitet
Tilstand Aktuel tilstand
Output Lyddata Opdatering af sekunder og minutter
Indeholder infomation om hvilken tilstand diktafonen er i.
58

7.6 Display_status
Indeholder information om hvilken fejlkode, der evt. er aktiveret.
7.7 Display_styring
7.7.1 Skriv_disp
7.6. Display_status
Skriv_disp sørger for at formidle al information, der skal skrives i displayet videre. Den
henter informationen fra henholdsvis Display_status, Tilstand og Lyddata-registret. Fra
Display_status-registret får den information om en evt. fejlkode, fra Tilstand-registret får
den information om den aktuelle tilstand og fra Lyddata-registret får den information om antal
beskeder, aktuel besked, aktuel tid, længde af aktuel besked samt resterende tid i hukommelse.
Hver gang den har skrevet ud i displayet, skal den kontrollere, om pc’en ønsker forbindelse.
Hvis dette er tilfældet, skal den kalde Kval_data_overfør.
Skriv_disp bliver eksekveret når CPU’en er i sin ventetilstand.
Input
Output
7.7.2 Display_driver
Kilde/destination Beskrivelse
Tilstand Information i forbindelse med tilstand.
Display_status Information i forbindelse med fejl.
Lyddata Har adgang til information om lyddata.
RS232C-interface Infomation om at pc’en ønsker forbindelse.
Display_driver Information om hvad der skal skrives i displayet
og hvor det skal skrives.
Kval_data_overfør Kald (når pc’en ønsker forbindelse).
Dette modul modtager information om, hvad der ønskes skrevet i displayet, og hvor det ønskes
skrevet. Modulet sørger for at sende information, tegn for tegn, til displayet, om det som skal
skrives.
Input
Output
Kilde/destination Beskrivelse
Skriv_disp Tegn som skal skrives og placeringen
af dette.
Display Værdi og plads for det tegn som skal
skrives.
59

Kapitel 7. Softwaredesign
7.8 Kval_data_overfør
7.8.1 Kval_data_overfør
Dette modul har til formål at oprette forbindelse mellem pc, repræsenteret ved RS232C-interface,
og diktafonen samt at indstille kvaliteten i Kvalitet_status og overføre lyddata til pc’en fra
Lyddata.
Modulet modtager et kald fra Skriv_disp. Kval_data_overfør undersøger om diktafonen
er i stop-tilstand. Hvis dette er tilfældet sætter Kval_data_overfør interruptniveau til 5 og
kommunikationen med pc’en gennem RS232C-interfacet begynder. Overførslen af kvalitet og
lyddata foregår efter kommunikatinsprotokollen i appendiksG. Når overførslen er færdig, sættes
interruptniveauet ned igen og funktionen terminerer.
Hvis tilstanden ikke er stop, sendes et bytemønster, som angivet i protokollen.
Input
Output
7.9 Pc-software
Kilde/destination Beskrivelse
Skriv_disp Kald (når pc’en ønsker forbindelse).
RS232C-interface Data og instruktioner jf. protokol i appendiks
G.
Lyddata Lyddata.
Skriv_disp Besked om at Kval_data_overfør
slipper kontrollen over diktafonen.
RS232C-interface Data jf. protokol i appendiks G
Lyddata Sletning af lyddata, som er overført.
Indstilling af ønskede kvalitet
Kvalitet_status Indstilling af den ønskede kvalitet
SR Sætter interruptniveau statusregisteret.
Efter modulopdelingen af diktafon-softwaren vil der her blive foretaget samme opdeling af pcsoftwaren.
Da der ønskes at pc-softwaren skal skrives til Linux, skal der først og fremmest
sikres, at de rigtige kommunikationsprotokoller anvendes. Modulopdelingen foretages, som det
ses på figur 7.5. Modulerne i processerne beskrives hver for sig, og deres grænseflader defineres.
Ved hjælp af transaktionflowdiagrammet på figur 3.10, appendiks E og appendiks G, er det
muligt at skrive de enkelte moduler, når grænsefladerne i det følgende overholdes.
60

7.9.1 Main
Opsæt_
forbindelse
Opret_
forbindelse
Slet_
lyddata
Check_
diktafon Hent_
data
Main
Kvalitet_
indstilling
Fejl_info
Figur 7.5: Moduloversigt for pc-software.
7.9. Pc-software
Dette modul skal styre de andre moduler, og afhængigt af deres output skal det foretage nogle
valg. Modulet skal foretage disse valg, således at figur3.10 overholdes.
7.9.2 Opsæt_forbindelse
Dette modul skal sørge for, at det, ved hjælp af en COM-port, er muligt at kommunikere med
diktafonen. Derfor skal modulet kunne gøre følgende:
¯ Gemme tidligere opsætning af COM-porten, og sætte COM-porten op som det kræves
ved kommunikation.
¯ Hente en byte fra COM-porten og levere den til et andet modul.
¯ Sende en byte via COM-porten for et andet modul.
¯ Lukke COM-porten og sætte COM-porten op til den tidligere opsætning.
7.9.3 Opret_forbindelse
Modulet skal sende en efterspørgsel til diktafonen, om at pc’en ønsker forbindelse. Derefter skal
det vente på et svar om diktafonen enten er klar eller ikke klar. Modulet skal da returnere, om
diktafonen er klar ellet ej.
61

Kapitel 7. Softwaredesign
7.9.4 Check_data
Dette modul har til formål at hente antallet af beskeder på diktafonen samt kvaliteten disse er
indtalt i. Antallet af beskeder og kvaliteten gemmes som globale variable på pc’en.
7.9.5 Hent_data
Modulet skal hente evt. lydbeskeder på diktafonen og gemme dem som wave-filer. Dette gøres i
henhold til kravspecifikationen. Modulet skal oprette en undermappe til diktafon-mappen. Navnet
på mappen skal angives således: "ddmmyy-hhmm". Hvor "dd" er datoen, "mm" måneden,
"yy" året, "hh" timen og "mm" minutter. Wave-filerne skal da gemmes med fortløbende numre,
således at den første besked hedder "besked1.wav" osv.
Wave-filformatet er beskrevet i appendiks E. Der skal tages højde for de forskellige indstillinger
af kvaliteten, samt varierende beskedlængder. Kvaliteten og antallet af beskeder findes i globale
variable, længden af hver besked sendes som en header til den pågældende fil, dette gøres efter
protokollen i appendiks G.
7.9.6 Kvalitet_indstilling
Dette modul skal ved et menu-system oplyse brugeren om den aktuelle kvalitetindstilling, og
derefter give brugeren mulighed for at vælge den ønskede kvalitetsindstilling til diktafonen.
Hvis brugeren ikke ønsker at indstille diktafonens optagekvalitet, skal pc-software-programmet
afsluttes. Hvis brugeren derimod ønsker at indstille optagekvaliteten, skal funktionen sende en
værdi svarende til den valgte kvalitet til diktafonen.
7.9.7 Fejl_info
Dette modul skal håndtere fejlbeskeder og brugerinformation. Modulet kan kaldes med forskellige
oplysninger/fejl og skal afhængigt af værdien af disse skrive en besked ud på skærmen.
7.9.8 Slet_lyddata_diktafon
Modulet skal sende besked til diktafonen om at slette lagrede beskeder. Dette gøres for, at diktafonen
sletter alle lagrede beskeder, når alt data er blevet overført til pc’en.
62

Del
Hardware- III design
63

Kapitel
8
CPU-modul
CPU-modulet er diktafonens centrale del, og skal styre diktafonens andre moduler.
8.1 Funktionsoversigt
CPU-modulet består af de blokke, som ses på figur 8.1. Mikroprocessoren er den enhed, som
hele CPU-modulet er bygget op omkring. Denne kræver en 8 MHz clock og et reset/haltkredsløb,
der sørger for at mikroprocessoren resettes ved opstart af systemet.
IACK
IRQ
Reset/haltkredsløb
IRQ-controller
8 MHz clock
DTACK-generator
Mikroprocessor Adressedekoder
VPA-generator ACIA1
D00-D15
Clock
A01-A19
Figur 8.1: Blokdiagram over CPU-modulet
For at kunne adressere hukommelsesenheder eller perifere enheder, skal der være en adressedekoder,
der ud fra adressen på adressebussen kan sende chipselect til den enhed, mikroprocessoren
adresserer.
Da perifere enheder kan sende et interrupt til CPU-modulet, skal der være en blok, der varetager
denne funktion. Denne blok kaldes en IRQ-controller.
Systemet kræver desuden en DTACK-generator, der kan sende et DTACK-signal til mikropro-
CS
R/W
E
65

Kapitel 8. CPU-modul
cessoren, som er bestemmende for, hvornår der læses fra eller skrives til hukommelses- eller
perifere enheder ved asynkron kommunikation.
Ved brug af autovetoriserede interrupts skal der være en VPA-generator, der genererer et VPAsignal
til CPU’en, når der sendes et interrupt fra en perifer enhed. Der er i appendiksC argumenteret
for, at der benyttes autovektoriseret interrupt.
Endelig skal der også være en ACIA1, der gør det muligt via en pc at køre en debugger og monitor
på diktafonsystemet. ACIA1 i CPU-modulet og ACIA2 i RS232-modulet kræver desuden
også, at der sendes et VPA-signal til processoren, da dette også angiver, at den kommende writeeller
read-cycle foregår synkront.
8.1.1 Funktionskrav
CPU-modulet designes med en MC68000 mikroprocessor. Modulet skal kunne kommunikere
med hukommelsesmodulerne og de perifere enheder.
Mikroprocessoren kræver, at den, efter der er tændt for strømmen, modtager et reset. Desuden
skal der implementeres en reset-knap, så mikroprocessoren kan resettes under udviklingen af
softwaren. Resetpulsen skal have en længde på mindst 100 ms på RESET- og HALT-benet ved
power up, og en længde på 10 clockcyles ved påvirkning af reset-knap [MC68000, side 10-12].
Det skal være muligt at køre med en debugger, så der kan debugges på software. Dette kræver
også, at der i forbindelse med IRQ-controlleren skal være mulighed for at sende et interrupt med
den højst mulige prioritet, et NMI som får mikroprocessoren til at stoppe al programafvikling.
8.2 Løsningsmuligheder
8 MHz clock
En 8 MHz clock kan realiseres ved en krystaloscillator eller et krystal, hvortil der skal designes
en oscillator. Der vælges at realisere clocken som en krystaloscillator, da dette er det simpleste.
Krystaloscillatoren behandles ikke nærmere. Selve opkoblingen af oscillatoren kan findes i
diagram A. Opkoblingen er foretaget ud fra databladet [Krystal].
Reset/halt-kredsløb
Kredsløbet kan realiseres med en monostabil multivibrator og en knap med prelfjerner, hvor de
to reset-signaler OR’es sammen til RESET- og HALT-benet. En anden mulighed er at benytte
en spændingskomparator, der er beregnet til reset-kredsløb.
Der vælges at benytte en spændingskomparator, da dette tilbyder den mest simple løsning, og
derved spares en prelfjerner til reset-knappen. Der vælges at benytte kredsen TL7705A fra Texas
Instruments, da denne findes i komponentudleveringen. Desuden vælges, at reset-pulsen har
samme længde, ligegyldig om det er ved power-up eller påvirkning af resetknap.
66

Adressedekoder
8.2. Løsningsmuligheder
En adressedekoder skal ud fra værdierne på adressebussen sende chipselect til den enhed, der
adresseres. Dette kan realiseres ved hjælp af kombinatoriske logiske kredse eller en PEEL. Der
vælges at realisere adressedekodningen ved PEEL’s, da dette giver det mindste antal kredse, og
samtidig giver mulighed for let at ændre i adresser under udvikling.
Interrupt-controller
I appendiks C beskrives interrupts. Der er valgt at benytte autovektoriseret interrupt, da de perifere
enheder dermed ikke behøver at sætte vektornummeret på databussen. Autovektoriseret
interrupt kræver, at der sendes et signal til VPA-generatoren om, at VPA skal sættes i forbindelse
med interrupt. Interrupt-controlleren skal være prioriteret, så der er mulighed for at sende
et NMI med IRQ7. NMI skal kunne påvirkes med knaptryk, og da der ikke skal sendes flere
NMI efter hinanden, skal der benyttes en prelfjerner på NMI-knappen. Denne prelfjerner kan
implementeres med en S-R-latch eller et RC-led. Der vælges at benytte RC-leddet, da dette er
simplest. Derudover skal NMI-knappen være aktiv lav, da interruptet er aktivt lavt.
DTACK-generator
Alle enheder, som er forbundet til processorens asynkrone del, der kan skrives til eller læses
fra, skal sende et DTACK-signal til mikroprocessoren for at angive, at nu kan write- eller readcyclen
afsluttes dvs. at enheden kan læse eller sende data indenfor den resterende del af writeeller
read-cyclen. Da hukommelsesenhederne og de perifere enheder ikke kan sende et sådan
signal, konstrueres en DTACK-generator, der ud fra hvilken enhed, der adresseres kan sende
DTACK-signalet til mikroprocessoren på det rigtige tidspunkt. Se evt. appendiksB om timing
af CPU. DTACK-generatoren realiseres ved en tilstandsmaskine i en PEEL.
VPA-generator
VPA-generatoren skal sende et VPA-signal til processoren, når der sendes et IACK. Dette signal
skal holdes, indtil der ikke længere sendes IRQ eller IACK. Der skal også sendes et VPAsignal,
hvis der chipselectes en af ACIA-kredsene, da VPA også benyttes til at angive, at der
er tale om synkron dataoverførsel. VPA-generatoren skal bestå af kombinatorisk logik samt en
tilstandsmaskine, der kan holde VPA indtil IACK går lav. Der vælges at benytte en PEEL, da
dette giver den simpleste implementation og nem at ændre.
ACIA1
ACIA1 er en perifer enhed, der kommunikerer synkront med mikroprocessoren. ACIA1 er identisk
med enheden, der beskrives i kapitel 10, og vil derfor ikke blive beskrevet her.
ACIA1 har til formål at sørge for kommunikation med en pc ved hjælp af TS2MON.
67

Kapitel 8. CPU-modul
8.3 Design af CPU-modul
Reset/halt-kredsløb
Længden af den reset-puls, som skal sendes, vælges ved en ekstern kondensator, CRHT, sefigur
8.5. Sammenhængen mellem kondensatorens størrelse og pulslængden ses i ligning 8.1
[TL7705A, Fig. 7].
4 V
t 13 ¡ 10
A ¡ CRHT CRHT
t
13 ¡ 10 4 V
A
0100s
13 ¡ 10 4 V
A
Der vælges en kondensator på 10 µF, og derved bliver tiden, t, 130ms.
Adressedekoder
8µF 10µF (8.1)
For at MC68000 kan fungere, skal de forskellige enheder adresseres. Derfor skal der vælges
hvilken adresse, de forskellige enheder skal ligge på. I forbindelse med minimumssystemet
anvendes følgende enheder.
¯ ROM, der benyttes 2 stk 128 kB moduler.
¯ RAM, der benyttes 4 stk 512 kB moduler.
¯ UART, der benyttes en ACIA 6850 fra Motorola til kommunikation mellem pc og diktafon,
så debugging/monitor kan foretages.
Desuden anvendes der i diktafonsystemet andre perifere enheder, som også skal kunne adresseres
af mikroprocessoren. Disse er:
¯ Analog-Digital-konverter (ADC).
¯ Digital-Analog-konverter (DAC).
¯ Display (DISP), skal have 2 adresser, en til instruktionsregisteret og en til dataregisteret.
¯ Kvalitetsmodul (FS), som skal kunne tilgås fra mikroprocessoren, således at det bliver
muligt at vælge hvilken frekvens, der benyttes til samplings- og knækfrekvens for henholdsvis
A/D-konverter og rekonstruktions- og antialiasingfiltret.
¯ Knapmodul (KS), som skal kunne tilgås fra mikroprocessoren, for at denne kan finde ud
af hvilken knap, der er blevet trykket på.
¯ UART, der benyttes en ACIA 6850 fra Motorola til kommunikation mellem pc og diktafon.
MC68000 har 16 databen, D00-D15, som kan benyttes enten som words dvs. D00-D15 eller som
bytes dvs. D08-D15 eller D00-D07. Adresseringen foregår ved, at den byte, som er tilsluttet databussen
på D08-D15, har en lige adresse, og den byte, som er tilsluttet D00-D07, har en ulige
adresse.
68

8.3. Design af CPU-modul
Processoren har desuden 23 adresseben, A01-A23, som benyttes til at afgøre, hvilke enheder der
tilgås. Internt i processoren findes også et adresseben, A00, men for at der kan tilgås enheder på
enten word eller byte niveau, er A00 repræsenteret ved benene UDS og LDS. Disse ben angiver,
ved at være aktive, om der er tale om benyttelse af hhv. en lige byte på de øvre databen, D08-
D15, eller en ulige byte på de nedre databen, D00-D07. Hvis både UDS og LDS er aktive, tilgås
et word på databussens D00-D15.
Hvilke adresser de forskellige enheder ligger på, bestemmes til dels af monitoren, TS2MON Ver.
1.2, da denne forudsætter, at der er placeret ROM i adresseområdet 1200h og RAM i adresseområdet
04 0000h - 04 0CFFh [TS2MON, 2002]. ACIA1 skal tilsluttes D07-D00 og have adresserne
80 0001h og 80 0003h. Desuden stiller IRQ-rutinen det krav, at når adressebenene, A04-A23 går
høje, må der ikke chipselectes nogle enheder, da adressebenene, A01-A03, benyttes til at sende
IACK til den eksterne enhed, der har sendt et interrupt.
De øvrige enheder: 2 RAM-enheder, ADC, DAC, ACIA2, Display, Knapmodul og Kvalitetsmodul
kan placeres på valgfrie adresser.
D15-D08 D07-D00
00 0000h
00000000000000
11111111111111
00 1200h
00000000000000
11111111111111
ROM 2 ROM 1
00000000000000
11111111111111
04 0000h00000000000000
11111111111111
04 0CFFh00000000000000
11111111111111
00000000000000
11111111111111
RAM 2 RAM 1
14 0000h
00000000000000
11111111111111
00000000000000
11111111111111
20 0000h00000000000000
11111111111111
00000000000000
11111111111111
00000000000000
11111111111111
RAM 4 RAM 3
30 0000h
00000000000000
11111111111111
00000000000000
11111111111111
80 0001h00000000000000 11111111111111ACIA1
kontrol-/statusregister
80 0003h00000000000000 11111111111111ACIA1
modtage-/senderegister
00000000000000
11111111111111
80 0011h ACIA2 kontrol-/statusregister
00000000000000
11111111111111
80 0013h00000000000000 11111111111111ACIA2
modtage-/senderegister
00000000000000
11111111111111
81 0001h00000000000000 11111111111111ADC
00000000000000
11111111111111
00000000000000
11111111111111
82 0001h00000000000000 11111111111111DAC
00000000000000
11111111111111
84 0001h00000000000000 11111111111111Display
instruktionsregister
00000000000000
11111111111111
84 0003h Display dataregister
00000000000000
11111111111111
00000000000000
11111111111111
88 0001h00000000000000 11111111111111Kvalitet_status
90 0001h00000000000000 11111111111111Knap_status
00000000000000
11111111111111
00000000000000
11111111111111
Figur 8.2: Memorymap for systemet. De skraverede områder angiver adresseområder, som ikke
benytttes. De tykke streger angiver, at der kun er tale om én adresse.
Ud fra memorymappet på figur 8.2 kan man se, hvilke adresser, der benyttes til de forskellige
enheder. Da mikroprocessorens adresseområde går langt ud over det antal adresser, som de
nævnte enheder kræver, benyttes partiel adressedekodning, da dette giver mulighed for en relativ
simpel adressedekodning. Dette gør, at der er adresseområder, som ikke kan benyttes, da de er
reserveret af en enhed.
69

70
Tabel 8.1: Adressedekodningstabel for systemet. U angiver, at enheder udfylder adressen, men
at bitten både kan have værdien 0 eller 1, mens enheder stadig aktiveres. X angiver
don’t-cares.
Adresseben
Enhed
A23 A22 A21 A20 A19 A18 A17 A16 A15 × A05 A04 A03 A02 A01 (A00) Adresse
ROM1 0 0 0 0 0 0 U U U × U U U U U 1 00 0000h -
ROM2 0 0 0 0 0 0 U U U × U U U U U 0 03 FFFFh
RAM1 0 0 0 X U U U U U × U U U U U 1 04 0000h -
RAM2 0 0 0 X U U U U U × U U U U U 0 13 FFFFh
RAM3 0 0 1 0 U U U U U × U U U U U 1 20 0000h -
RAM4 0 0 1 0 U U U U U × U U U U U 0 2F FFFFh
ACIA1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 × 0 0 0 0 0 1 80 0001h
1 0 0 0 0 0 0 0 0 × 0 0 0 0 1 1 80 0003h
ACIA2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 × 0 1 0 0 0 1 80 0011h
1 0 0 0 0 0 0 0 0 × 0 1 0 0 1 1 80 0013h
ADC 1 0 0 0 0 0 0 1 0 × 0 0 0 0 0 1 81 0001h
DAC 1 0 0 0 0 0 1 0 0 × 0 0 0 0 0 1 82 0001h
Display 1 0 0 0 0 1 0 0 0 × 0 0 0 0 0 1 84 0001h
instruktion
Display data 1 0 0 0 0 1 0 0 0 × 0 0 0 0 1 1 84 0003h
Kvalitet_status 1 0 0 0 1 0 0 0 0 × 0 0 0 0 0 1 88 0001h
Knap_status 1 0 0 1 0 0 0 0 0 × 0 0 0 0 0 1 90 0001h
IACK 1 1 1 1 1 1 1 1 1 × 1 1 U U U X
Kapitel 8. CPU-modul

8.3. Design af CPU-modul
Tabel 8.1 kan sammen med figur 8.2 benyttes til at opskrive logiske udtryk for chipselect til de
enkelte enheder.
For hukommelsesenheder gælder, at deres chipselect er aktivt lave, og at disse implementeres i
én PEEL. Hukommelsesenhederne chipselectes ved UDS eller LDS, der angiver, om der adresseres
en enhed på de øverste eller nederste databen.
ROM1=A23 +A22 +A21 +A20 +A19 +A18 + LDS
ROM2=A23 +A22 +A21 +A20 +A19 +A18 + UDS
RAM1 = A23 +A22 +A21 + ROM1 + LDS
RAM2 = A23 +A22 +A21 + ROM2 + UDS
RAM3 = A23 +A22 + A21 + LDS
RAM4 = A23 +A22 + A21 + UDS
De perifere enheder aktiveres, når adressebenet, A23, går højt, og AS er aktiv. De perifere enheder
må gerne chipselectes ved AS, da de kun har ulige adresser, og der derved ikke opstår
konflikter. For ACIA’erne og Display’et gælder, at A01 har indflydelse på, hvordan enhederne
skal aktiveres. Dette adresseben kan dog føres videre til et register-select, RS, på enhederne.
Derfor betragtes A01 som et don’t-care. Dette fører til følgende perifere enheder med aktivt lave
chipselect:
ACIA1 = A23 ¡ A22 ¡ A20 ¡ A19 ¡ A18 ¡ A17 ¡ A16 ¡ A04 ¡ AS
ACIA2 = A23 ¡ A22 ¡ A20 ¡ A19 ¡ A18 ¡ A17 ¡ A16 ¡ A04 ¡ AS
ADC = A23 ¡ A22 ¡ A16 ¡ AS
DAC = A23 ¡ A22 ¡ A17 ¡ AS
FS = A23 ¡ A22 ¡ A19 ¡ AS
KS = A23 ¡ A22 ¡ A20 ¡ AS
Og displayet med aktivt højt chipselect:
DISP = A23 ¡ A22 ¡ A18 ¡ AS
Da alle adresseringer afhænger af at A22 er lav, er der sikkerhed for, at der ikke chipselectes
enheder, når adressebenene A23-A04 er høje i forbindelse med interrupt.
71

Kapitel 8. CPU-modul
IRQ-controller
I forbindelse med autovektoriseret interrupt, sender en enhed et IRQ-signal til en IRQ-encoder,
der skal kode dette til mikroprocessorens IPL0 - IPL2 ben. Processoren afbrydes af interruptet,
og placerer en funktionskode på FC0-FC2, hvor koden 7 angiver, at der sendes et IACK på
adressebenene A01-A03.A04-A23 er logisk høje. Dette betyder, at interruptniveauet skal dekodes
på A01-A03 ved en IACK-decoder. IACK-signalet sendes til den enhed, der har sendt interrupt,
samtidig med at VPA skal aktiveres, da dette angiver, at der er tale om et autovektoriseret interrupt.
Når enheder modtager IACK-signalet, skal disse fjerne IRQ, hvorefter VPA også skal
fjernes.
Der skal også være mulighed for, at man kan sende et IRQ7 ved en knap til processoren. Dette
giver mulighed for at stoppe programafvikling, og finde ud af hvor i programmet processoren
befinder sig. Der må ikke sendes et IRQ7 flere gange, så derfor skal denne forsynes med en
prelfjerner. Derudover skal der ikke ventes på et IACK, før dette interrupt fjernes.
IRQ-controlleren skal således bestå af 4 enheder:
¯ IRQ-encoder
¯ Funktionskode-decoder
¯ IACK-decoder
¯ NMI-knap
IRQ-encoderen realiseres ved en 8-3 prioritetsencoder, 74LS148, da der skal være mulighed for
at lave prioritering af de enkelte interrupts, så der altid sendes det højest prioriterede interrupt før
de andre interrupts. Funktionskode-decoderen og IACK-dekoderen realiseres ved 3-8 decodere,
74LS138.
Funktionskode-decoderen skal sende et generelt IACK-signal til IACK-decoderen i forbindelse
med en IACK-sekvens, når funktionskoden på FC0-FC2 er (1,1,1). Ved modtagelse af IACK
sender IACK-decoderen signalerne IACK3 og IACK4 til de enheder, der har sendt interruptet.
NMI-knappen realiseres som på figur 8.7. Ved tryk på knappen går IRQ7 lav og et inter-
rupt sendes. RC-leddet fungerer som et lavpas filter med en knækfrekvens på fNMI knk 1
1
2π¡RNMI¡CNMI 1
2π¡100 kΩ¡100 nF 16 Hz.
DTACK-generator
DTACK-generatoren skal, som beskrevet i appendiksB, sende et DTACK-signal, der skal komme
før et bestemt tidspunkt under en read- og writecycle afhængigt af den adresserede enhed. Det
ses i designafsnit for de enkelte moduler, at hukommelsesmodulet, A/D-konverteren, knapmodulet,
kvalitetsmodulet og D/A-konverteren ikke kræver waitstates, hvorimod displayet kræver
én waitcycle. Denne waitcycle realiseres ved en tilstandsmaskine, hvis tilstandsdiagram ses på
figur 8.3. INIT er den tilstand, hvor der ikke sendes DTACK, men ventes på adressering af en
enhed. Hvis hukommelsesmodulet, A/D-konverteren, knapmodulet, kvalitetmodulet eller D/Akonverteren
adresseres, går maskinen i S0, hvor DTACK sættes og holdes, indtil der ikke adres-
72
τ

8.3. Design af CPU-modul
seres en enhed længere, og der returneres til INIT igen. Hvis displayet adresseres, går maskinen
til tilstand S1, og går ved næste clockcycle til S0, hvor DTACK sættes.
En enhed
er adresseret
Ingen enheder adresseres
S0
DTACK=0
Ingen enheder adresseres
INIT
DTACK=1
ROM1-2, ’RAM1-4,
ADC, DAC,
KS, FS
Display
S1
DTACK=1
Figur 8.3: Tilstandsdiagram for DTACK-generatoren.
DTACK-generatoren realiseres i en PEEL, hvor der benyttes D-flip-flops. Generatoren skal have
et input, der angiver om hukommelsesmoduler adresseres, og et chipselect-input for hver af de
perifere enheder. Derved kan der findes ud af, om der er nogle enheder, der adresseres. Selve
tilstandsdiagrammet kodes i ABEL. ABEL-koden er vedlagt på cd-rom som "dtack.abl".
VPA-generator
VPA-generatoren realiseres ved en PEEL. Der skal sendes VPA, når der chipselectes en af
ACIA-enhederne. Derfor gælder ligning 8.2 for VPA til ACIA1 og ACIA2.
VPA ACIA1 ¡ ACIA2 (8.2)
Desuden skal der laves en tilstandsmaskine, som sender VPA, når det sker, at IRQ og IACK er
aktive. Dette VPA-signal skal holdes, indtil der ikke længere sendes IACK. Som IACK benyttes
det generelle IACK, der sendes fra funktionskode-decoderen.
Tilstandsmaskinen konstrueres efter tilstandsdiagrammet på figur 8.4 i PEEL’en, og dette kan
kodes ind i ABEL. ABEL-koden er vedlagt på cd-rom som "vpagen.abl", og opkoblingen af
VPA-generatoren udføres som i diagram A.
8.3.1 Opkobling
Reset/halt-kredsløb
Kredsløbet kobles op, som det ses på figur 8.5. TL7705A har en indgang, SENSE, som skal
kobles til forsyningen. Denne anvendes til at finde ud af, hvornår forsyningsspændingen overstiger
3,6 V, og reset-sekvensen skal begynde. Der er en anden indgang, RESIN, som kobles til
73

Kapitel 8. CPU-modul
IACK=1
INIT
VPA =
ACIA1 ¡ ACIA2
S1
VPA=0
IACK=0
((IACK ¡ IRQ3) + (IACK ¡ IRQ4) + IRQ7) = 0
((IACK ¡ IRQ3) + (IACK ¡ IRQ4) + IRQ7) = 1
Figur 8.4: Tilstandsdiagram for VPA-generatoren.
forsyningen gennem en pull-up modstand, RRH2, således at RESIN er høj, når der ikke resettes.
Desuden benyttes en kontakt, SWRH, som kan anvendes til at trække RESIN lav. Derved påbegyndes
en reset-sekvens. For at TL7705A kan fungere, skal der benyttes en kondensator, CRH1,
på 10 µF mellem stel og REF-indgangen, dette sikrer, at rippler i forsyningen ikke genererer et
reset. Desuden forbindes en anden kondensator, CRHT, mellem CT-indgangen og stel. Denne
kondensator er bestemmende for den tid, som reset-sekvensen varer.
RRH2
10k
SWRH
CRHT
10µ
7
3
1
2
TL7705A
SENSE
CT RESET
REF
RESET
RESIN
6
5
CRH1
100n
5V
RRH1
10k
DRH1
DRH2
RRH3
10k
Figur 8.5: Opkobling af reset/halt-kredsløbet.
RRH4
10k
19
20
MC68000
HALT
RESET
TL7705A’s udgang, RESET, forbindes gennem en modstand, RRH1 på 10 kΩ, til stel. Den anden
udgang, RESET, benyttes til reset af processoren. Udgangen forbindes gennem to dioder,
DRH1 og DRH2, til RESET- og HALT-indgangene på processoren. Dioderne vender således,
at TL7705A’s udgang går til diodernes katoder. Derved kan der udføres et software-reset fra
processoren, uden det influerer på TL7705A’s operation. Indgangene på processoren er forsynet
med pull-up modstande, RRH3 og RRH4.
For RRH2 gælder, at den strøm som RESIN trækker, ikke må fremkalde et spændingsfald over
RRH2, som er så stort, at RESIN går lav.
74

RRH2maks VCC VIH
IIN
5V 2V
20µA
8.4. Test
150kΩ (8.3)
Minimumsværdi for RRH2 er bestemt af, at der ikke må løbe en større strøm gennem den end
spændingsfaldet er mindre 3 V, når SWRH sluttes. Den vælges til 10 kΩ.
Processoren giver mulighed for, at RESET og HALT kan aktiveres ved et såkaldt software-reset.
I et sådan tilfælde skal det ikke være muligt, at RESET og HALT trækkes høje, når al den strøm
som RESET og HALT trækker, går gennem pull-up modstanden. Der skal være et spændingsfald,
som er stort nok til, at RESET og HALT går lave. Derfor eksisterer der minimumsværdier
for pull-up modstandene, RRH3 og RRH4. Disse udregnes i ligning 8.4 og 8.5.
RRH3min VCC V OL HALT
I OL HALT
RRH4min VCC V OL RESET
I OL RESET
5V 05V
5mA
5V 05V
16mA
900Ω (8.4)
28kΩ (8.5)
For pull-up modstandene gælder, at den strøm som RESET og HALT trækker, når de er høje,
ikke må fremkalde et spændingsfald over pull-up modstandene, RRH3 og RRH4, såRESET og
HALT går lave igen. Maksimumsværdier udregnes i ligning 8.6.
RRH3maks RRH4maks VCC VIH 5V 2V
150kΩ (8.6)
IIN 20µA
For RRH3 og RRH4 vælges en modstandsværdi på 10 kΩ, da dette overholder værdierne, som
blev fundet i ligningerne 8.4-8.6.
IRQ-controller
Interruptkredsløbet kobles op, som det ses på figur8.6. Der monteres pull-up-modstande på 10
kΩ på interrupt-encoderens indgange, så der ikke sendes utilsigtede interrupts til mikroprocessoren.
8.4 Test
I testrapport I foretages der målinger på reset/halt-kredsløbet. Det ses heraf, at de ønskede logiske
niveauer overholdes, samt at RESET og HALT holdes lave i minimum 100 ns, når systemets
strømforsyning tændes, eller når reset-knappen aktiveres.
I førnævnte testrapport er det, vha. en PEEL-tester og herefter CPU’ens free-running-mode,
blevet konstateret, at adressedekoderne virker.
IRQ-controlleren sender interrupts 3, 4 og 7 til CPU’en, når disse interrupts kommer fra enhederne.
NMI-knappen forårsager et IRQ, som får TS2MON til at skrive "TRAP" på terminalen,
og indholdet af CPU’ens registre samt PC vises ligeledes.
DTACK- og VPA-generatoren er testet på PEEL-tester, og fungerer ligeledes efter hensigten.
75

Kapitel 8. CPU-modul
76
IACK3
IACK4
ACIA1
ACIA2
IRQ3
IRQ4
IRQ7
VPAgenerator
IACK0
IACK1
IACK2
IACK3
IACK4
IACK5
IACK6
IACK7
IACK
GND
IRQ1
IRQ2
IRQ3
IRQ4
IRQ5
IRQ6
IRQ7
3-8
liniers
decoder
IACK
niveau
decoder
ENA
ENB
3-8
liniers
decoder
Function
code
decoder
8-3
liniers
priority
encoder
Interupt
encoder
IACK
A01
A02
A03
AS
FC0
FC1
FC2
VPA
IPL0
IPL1
IPL2
CPU
Figur 8.6: Opkobling af interruptkredsløb og VPA-generator.
RNMI
NMI-knap
5V
100k
CNMI
100nF
IRQ7
Figur 8.7: NMI-knap med prelfjerner

8.5 Delkonklusion
8.5. Delkonklusion
CPU’en kan resettes vha. en ekstern kontakt, og ved opstart af systemet holdes RESET- og
HALT-benet lavt i min. de krævede 100 ms. De eksterne enheder kan adresseres, som er en
forudsætning for, at den udfærdigede SW kan fungere. De eksterne enheder har også mulighed
for at sende interrupts til CPU’en, så de får rådighed over CPU’ens ressourcer, og CPU’en
modtager de nødvendige kontrol-signaler, DTACK og VPA.
77

Kapitel
9
Hukommelsesmodul
Formålet med hukommelsesmodulet er at give mulighed for, at CPU-modulet kan benytte dette
til at gemme lyddata. Desuden skal software og andre variable også gemmes i hukommelsen.
9.1 Funktionoversigt
Hukommelsesmodulet består af 2 ROM-kredse og 4 RAM-kredse. Modulet anvender adressebussen,
A01-A19, databussen, D00-D15, R/W og chipselect til hver kreds som input. Som output
benyttes databussen, D00-D15.
9.1.1 Funktionskrav
Det kræves af modulet, at dette kan kommunikere med CPU-modulet dvs. timingdiagrammerne
i appendiks B skal overholdes. Desuden skal TTL-niveauerne overholdes.
TS2MON stiller krav til modulet om, at der skal være ROM og RAM, der kan tilgås på både
byte- og wordniveau, derfor skal hukommelsen fordeles således, at hele databussen, D00-D15,
kan benyttes.
9.2 Løsningsmuligheder
Der kan benyttes flere forskellige løsningsmuligheder for organisering af ROM og RAM. Der
er krav om, at hele databussen benyttes, så derfor vælges det at organisere hukommelsen, så
ROM- og RAM-kredse optræder på samme adressekombinationer af A01-A19, men på upper
eller lower data strobe. Hvilken kreds der addreseres, bestemmes ud fra chipselect.
9.3 Design af hukommelsesmodul
En stor del af designet er givet ved TS2MON og CPU-modulet. Der vælges at benytte 2 ROMkredse
af typen Am29F010B-90, der indeholder 128 k ¡ 8 bit. Det er kredse, der overholder TTLniveauer,
og derved er spændingsniveauet overholdt [AM29F010B, side 20]. Desuden overholdes
timingdiagrammet for en readcycle, da navnet ’-90’ angiver, at det maksimalt tager 90 ns
fra kredsen modtager et chipselect, til der sendes data ud på databussen. De 2 ROM-kredse organiseres
i samme adresseområde på D00-D15. Den ene kreds tilgås på de ulige adresser, mens
78

9.3. Design af hukommelsesmodul
den anden tilgås på de lige. Med hensyn til adresseringen af enheder henvises til afsnittet om
adressedekodning ved CPU-modulet i kapitel 8.
Som RAM-kredse vælges 4 kredse af typen KM684000BLP-7L. Dette er RAM-moduler på
512k ¡ 8 bit. Disse er TTL-kompatible, og derved overholdes spændingsniveauerne [KM684000B,
side 92]. Kredsene overholder også timingdiagrammerne i appendiksB, da navnet ’-7L’ angiver,
at der kan skrives eller læses fra enheden 70 ns efter enheden har modtaget chipselect. RAMmodulerne
organiseres i 2 blokke ligesom ROM-modulerne, da der derved dækkes både lige og
ulige adresser. Den øvrige adressering behandles af CPU-modulet, kapitel8.
79

Kapitel
10
RS232-modul
Formålet med dette modul er at kunne skabe forbindelse til en pc, således det vil være muligt at
indstille lydkvaliteten på diktafonen og overføre tidligere indtalte beskeder til pc’en.
10.1 Funktionoversigt
Da der i projektforslaget blev lagt op til at benytte RS232C-standarden til kommunikation mellem
diktafonsystemet og en pc, er dette modul baseret på denne. RS232-modulet skal sende
data fra diktafonsystemet til en pc og modtage data fra en pc til diktafonen. Princippet er vist på
figur 10.1. Her ses det, at data til og fra diktafonen kommer til modulet på databen D00-D07 og
fra en pc på benene RxD og TxD. Desuden er der en række kontrolsignaler, som modulet skal
anvende: Til at læse fra og skrive til modulet, skal modulet anvende et chipselect, ACIA2, fra
den perifere adressedekoder, et R/W, A01 samt E-clock’en fra CPU’en. Selve modulet består af
tre dele: et modul til at styre kommunikationen til og fra diktafonen, et modul til at tilpasse signalerne
mellem TTL-niveauerne og RS232C-standardens niveauer, altså en driver, og et modul
til at styre kommunikationshastigheden.
80
D00
D01
D02
D03
D04
D05
D06
D07
A01
Databus buffer
ACIA2
Registerkontrol
RW
E
Sende
register
Modtage
register
Status
register
Kontrol
register
ACIA
Sende
skifte-register
Modtage
skifte-register
Interrupt
logik
RS232-Driver
Baudrate
Generator
Figur 10.1: Funktionsdiagram for RS232-modul.
RxD
TxD

10.1.1 Funktionskrav
10.2. Design af RS232-modul
Da der fra starten er blevet valgt, at kommunikationen mellem diktafonen og pc’en skal overholde
RS232-standarden bliver kommunikationen parallel til seriel set fra diktafonens side.
Dette ses også ud fra funktionsdiagrammet. Baudraten skal være 115,2 kbps i henhold til forudsætningerne
i kravspecifikationen.
10.1.2 Valg af løsning
Kommunikationsmodul: Opbygning af dette modul med logiske kredse vil blive alt for kompliceret
og derfor realiseres dette modul ved at benytte en færdig kreds. Til dette formål
benyttes der en 6850 ACIA. Dette er en kreds, der er specielt fremstillet til at varetage
seriel kommunikation til en MC68000 processor. Den er ligeledes til rådighed i komponentudleveringen.
Driver: Dette modul realiseres ligeledes med en færdig kreds, da dette er den simpleste løsning.
Til formålet anvendes en RS232 fra Maxim kaldet MAX232A. Denne er i stand til
henholdsvis at tilpasse TTL-niveau til RS232C-niveau og RS232C-niveau til TTL-niveau.
Hastighed: Dette modul opbygges som clocken til CPU’en dvs. med en krystaloscillator.
10.2 Design af RS232-modul
Det grundlæggende i RS232-modulet er læse at fra eller skrive til databussen, og sende og
modtage data et bit af gangen. Dette styres ved hjælp af skifteregistre, der netop kan sende og
modtage et bit af gangen. For at kunne kontrollere og ændre på opsætningen af kommunikationen
findes der registre, som det også er muligt henholdsvis at skrive til eller læse fra. Styringen
af hvilke registre, der skal anvendes, sker ved hjælp af "Register-kontrol", som udover et CS,
R/W ogA01, også får clocksignalet, E, fra CPU-modulet. Data sendes asynkront og derfor er
modulet ikke afhængig af en clock.
10.2.1 Opkobling af ACIA
ACIA’en kan opsættes på flere måder. Det vælges her, at opsætning skal være en minimumsopsætning,
da dette vil simplificere både opkoblingen og programmeringen senere. For at lave
en minimumsopkobling skal ACIA’en opkobles som på figur 10.2. ACIA’en har 3 chipselect,
CS0, CS1 og CS2, men til minimumsopsætningen skal der kun anvendes èt chipselect og derfor
sættes CS0 og CS1 til forsyning. Da det ligeledes ikke er nødvendigt at tage hensyn til Data Carrier
Detect (DCD), som anvendes til at validere data, som sendes til ACIA’en fra pc’en, sættes
denne til stel. Til sidst kobles Request-to-Send (RTS) og Clear-to-Send (CTS) sammen. Dette
resulterer i, at når pc’en sender en forespørgsel om at sende data til diktafonen, får den signalet
tilbage som et klarsignal. Denne form for kommunikation kaldes "loopback handshaking".
Receiver clock, RxCLK og Transmitter clock, TxCLK, kobles sammen og herefter til clocken.
Det, at de to clocks forbindes, gør at data sendes og modtages med samme hastighed.
81

Kapitel 10. RS232-modul
Der er to ACIA’er i diktafonsystemet og begge opkobles på samme måde.
10.2.2 Opkobling af RS232-driver
RS232-driveren opkobles som foreskrevet i databladet [MAX232]. Dette ses på figur 10.2.
D00
D01
D02
D03
D04
D05
D06
D07
A01
RW
E
MC6850
6
2
TXDATA RXDATA
22
D0
21
D1
20
D2
19
D3
18
D4
17
D5
16
D6
15
D7
7
IRQ
5
RTS
3
RXCLK
4
TXCLK
24
CTS
23
DCD
14
E
11
RS
13
R/W
8
CS0
10
CS1
9
CS2
10.2.3 Opkobling af clock
5V
1,8423 MHz
Krystal-oscilator
CAC3
5V
CAC2
CAC5
CAC1
8
R2IN
10
T2IN
MAX232
1
C1+
3
9
C1- R2OUT
4
C2+
5
C2-
2
7
V+ T2OUT
6
V-
CAC4
Figur 10.2: Opkobling af RS232-modul.
Clock’en bliver designet som clock’en til CPU’en. ACIA’en har indbygget en deling af clock’en
på 1, 16 eller 64. Der benyttes en clock på 1,8432 MHz og en deling på 16, hvilket giver en
hastighed, baudrate, på 115,2 kbps.
10.3 Delkonklusion
Det er ikke muligt at teste på RS232-modulet alene, da dette kræver at den omkringliggende
hardware dvs. CPU-modulet og hukommelsesmodulet. Desuden skal der skrives software, der
muliggør kommunikation mellem pc og diktafon.
82
5
4
3
9
8
7
2
1
6

Kapitel
11
Mikrofonmodul
Modulet har til formål at opsamle lyddata via en mikrofon, og konvertere det sample for sample
til 8 bit digital data. Dataene sendes ud på databussen, så CPU-modulet kan læse disse, og
gemme dem i hukommelsesmodulet.
11.1 Funktionsoversigt
Modulet består af blokkene, som er vist på figur 11.1. Der ses, at modulet er styret af to andre
moduler, kvalitetsmodulet og CPU-modulet.
Kvalitetsmodulet sender to clocksignaler, CLK_S og CLK_F, der henholdsvis angiver, hvornår
der skal tages en sample, og den tilhørende knækfrekvens til antialiasingfiltret.
CPU-modulet skal modtage et interrupt, IRQ4, når det analoge signal er klar. CPU-modulet
svarer med et IACK4, der skal medføre, at interruptet fjernes igen, se endvidere appendiksC
om interrupts. Derefter skal CPU-modulet ved hjælp af et R/W og et CS kunne læse værdien af
den enkelte sample.
I modulet findes også et højpasfilter, der skal fjerne lavfrekvent støj. For at A/D-konverteren skal
kunne modtage signalerne fra antialiasingfilteret, skal disse tilpasses således, at signalet svinger
omkring de rigtige niveauer for A/D-konverteren.
CLK_F
CLK_S
Forstærker
11.1.1 Funktionskrav
Højpasfilter
Antialiasingfilter
Spændingstilpasning
Figur 11.1: Blokdiagram for mikrofonmodulet.
ADC
R/W ADC(CS)
D00-D07
IACK4
Der stilles yderlige krav til modulet om, at A/D-konverteren skal kunne nå at konvertere analog
data til digital data hurtigt nok. Dette vil sige, at denne skal kunne konvertere data, og derefter
aflevere dem til CPU-modulet, inden for én clockcycle af CLK_S.
For at A/D-konverteren kan sende sine data korrekt til CPU-modulet, skal A/D-konverteren
IRQ4
83

Kapitel 11. Mikrofonmodul
kunne overholde en readcycle, som er beskrevet i appendiksB.1.
Antialiasing opstår, når der samples med en frekvens, der er under det dobbelte af den øvre grænsefrekvens
på det, som der samples, ifølge Nyquists samplingssætning [Oppenheim/Schafer, 1999,
side 146], se desuden appendiks A. Derfor er de valgte clocksignaler i kvalitetsmodulet tilpasset
således, at kravspecifikationen og Nyquists samplingssætning er overholdt. Derfor skal antialiasingfiltret
sørge for, at indgangssignalets effektivværdi er dæmpet ned til eller under kvantiseringsstøjen
ved den halve samplingsfrekvens [Harmark, 2003].
Der skal desuden indføres et højpasfilter, der har en knækfrekvens ved 300 Hz, som ligeledes
er valgt i kravspecifikationen. Der ønskes en dæmpning på minimum 60 dB ved 50 Hz, da evt.
støj fra forsyningen med en amplitude på maksimalt 15 V da bliver dæmpet til 15 mV, der ligger
under det mindst betydende bit. Støjen vil altså ikke få nogen indvirkning på konverteringen af
talesignalet.
11.2 Design af mikrofonmodul
11.2.1 Mikrofon
Den anvendte mikrofon er en WM-034B fra Panasonic [WM-034B]. Dette er en elektreret kondensatormikrofon,
som er opbygget med en tynd metalmembran, der er placeret med en afstand
på 5-20 µm foran en fast metalelektrode. Metalelektroden forspændes og herefter kan membranen
sendes i svingninger med lydbølger. Når membranen svinger, ændres kapaciteten og talesignalet
vil derved fremkomme [Ståbi, 1995]. Pga. høj impedans kræves der en forforstærker
eller en impedansomsætter til mikrofonen. I den valgte mikrofon er der indbygget en impedansomsætter.
Mikrofonen skal ifølge databladet kobles op med en modstand, RMF1, på22 kΩ og kondensator,
CMF1, på 33 pF. Det er dog ved forsøg, se testrapport II, blevet bestemt at anvende en
kondensator på 470 nF i stedet, da dette gav et bedre resultat. Grunden til, at der opnås et bedre
reultat med en større kondensator er, at kondensatoren sammen med indgangsimpedansen, Zi,
i det efterfølgende trin danner et 1. ordens højpasfilter, dette ses på figur 11.2. Ved målinger
anvendes et oscilloskop med en indgangsimpedans på 1 MΩ.
84
Mikrofon
RMF1
5V
CMF1
Figur 11.2: Opkobling af elektreret kondensatormikrofon.
Zi

Ved en kondensator på 33 pF får dette filter en knækfrekvens på:
f0
1
2π ¡ Zi ¡ CMF1
1
48 kHz
2π ¡ 1MΩ ¡ 33 pF
11.2. Design af mikrofonmodul
Herved dæmpes størstedelen af talesignalets frekvenskomposnater, hvilket jo er uønsket. Ved en
kondensator på 470 nF får filteret derimod denne knækfrekvens:
f0
1
2π ¡ Zi ¡ CMF1
1
034 Hz
2π ¡ 1MΩ ¡ 470 nF
Herved bibeholdes talesignalets frekvenskomposanter. I praksis ser kondensatoren, CMF1, ind
i en operationsforstærker med en indgangsimpedans på Zif =Zi 1 Aβ 1MΩ, hvorZi er
operationsforstærkerens indgangsimpedans på 1 TΩ [TLE2072], A er 100000 og β er tilbagekoblingsfaktoren.
Da denne indgangsimpedans er mange gange større end 1 MΩ vil dette
betyde, at der ikke bortfiltreres noget af signalet. Det har altså ingen praktisk betydning, om der
anvendes en kondensator på 33 pF eller 470 nF. Kondensatorværdien på 470 nF har dog gjort
det muligt at måle den signalamplitude, som mikrofonforstærkeren ser.
11.2.2 Mikrofonforstærker
Ud fra forsøg, se testrapport II, er det blevet bestemt, at der skal ske en forstærkning af udgangssignalet
fra mikrofonen på 20 gange. Forstærkeren realiseres ved hjælp af en inverterende
kobling på en operationsforstærker. Som operationsforstærker er valgt TLE2072, hvilket er to
operationsforstærkere sat sammen i én kreds. Den anden del anvendes i additionskoblingen i
spændingstilpasningen, afsnit 11.2.5. Opkoblingen af mikronforstærkeren er vist på figur11.3.
Vo
RMF2
Figur 11.3: Mikrofonforstærkeren opkoblet som inverterende forstærker på en operationsforstærker.
Forstærkingen bestemmes som forholdet mellem RMF3 og RMF2, hvor der skal gælde:
RMF3
RMF2
−
+
RMF3
RMF3 vælges til 476 kΩ. RMF2 bestemmes udfra ligning 11.1.
RMF2 RMF3
20
Vo
20 (11.1)
476kΩ
20
23 8kΩ (11.2)
85

Kapitel 11. Mikrofonmodul
Den endelige opkobling er vist på diagram B, hvor RMF2 er realiseret ved hjælp af en fast
modstand, RMF2, på 23,2 kΩ, og et potentiometer, RMF2A, på 4,7 kΩ. Da udgangen ser ind i en
kondensator på det efterfølgende trin, behøves der ikke at tages højde for offset.
11.2.3 Højpasfilter
Som tidligere nævnt, ønskes det at begrænse frekvensbåndet. Den nedre grænsefrekvens er valgt
til 300 Hz. Til at sørge for, at der sker en dæmpning af de frekvenser, som ligger under de 300
Hz, indføres der et højpasfilter. Der vælges at konstruere et 4. ordens filter med en Butterworth
filterkarakteristik, da dette ikke har rippler i hverken stop eller pasbåndet [Sedra/Smith, 1998,
side 893]. Dette realiseres ved koble to ens 2. ordens "Sallen & Key" filtre i serie.
I Appendiks D vil overføringsfunktionen for et af disse filtre blive udledt og komponent størrelser
vil blive beregnet ved sammenligning med standardligningen (i frekvensdomænet) for et 2.
ordens højpas filter. Filteret skal da kobles op som vist på figur11.4. Filteret giver en dæmpning
på ca. 62,5 dB ved 50 Hz, og opfylder dermed funktionskravet. Dæmpningen er bestemt ved:
Vi
CHP1
47n
CHP2
47n
RHP1
18,7k
11.2.4 Antialiasingfilter
RHP2
6,65k
AdB 20log H s sj¡2π¡50
+
−
CHP3
47n
CHP4
47n
RHP3
18,7k
Figur 11.4: Opkobling for højpasfiltret.
Følgende afsnit er baseret på [Harmark, 2003]. Antialiasingfiltret skal, som nævnt i afsnit11.1.1,
sørge for, at aliasing undgås. Dette gøres ved at dæmpe indgangssignalets effektivværdi ned til
eller under kvantiseringsstøjen ved den halve samplingsfrekvens.
Et talesignal har sin største effektivværdi ved 400 Hz. I det aktuelle tilfælde er den 2 Vp
05Vef f,daVef f Vp
4
RHP4
6,65k
for talesignaler [Oppenheim/Schafer, 1999, side 197]. Desuden falder
talesignalets amplitude med stigende frekvenser, og dets effektivværdi er ved 4 kHz faldet 20
dB.
Kvantiseringsstøjens effektivværdi, Nef f, er bestemt ved følgende, hvor VADC betegner A/Dkonverterens
arbejdsområde, 0-5 V, og n er bitopløsningen af denne:
86
Nef f Npp
2 Ô VLSB
3 2 Ô 3
VADC
2 n 1
2 Ô 3
VADC
2 8 1
2 Ô 3
5V
255
Ô 12 566 mVeff
+
−
Vo

11.2. Design af mikrofonmodul
Talesignalets effektivværdi ved 4 kHz er 50 mVeff, da der er sket en dæmpning på 20 dB af
signalet ved 400 Hz. Forholdet mellem effektivværdien af talesignalet og kvantiseringsstøjen,
SNR, ved 4 kHz bliver altså:
SNR Vtalesignal
Nef f
50 mV
883 19 dB
566 mV
Der skal altså være en yderligere dæmpning af talesignalet på 19 dB for at få det ned under
kvantiseringsstøjen.
Det er vha. matlab-filen, "filterberegning.m", som er vedlagt på cd-rom, vist, at hvis denne
dæmpning skal overholdes, skal der enten benyttes et 14. ordens Butterworth filter, et 5. ordens
Chebyshev filter eller et 3. ordens Elliptisk filter.
Der vælges at anvende et MAX297 swithed capacitor filter, da dette giver mulighed for regulering
af knækfrekvenser ved hjælp af en ekstern clock, CLK_F. Det valgte filter opfylder
ovennævnte krav, da dette er et 8. ordens elliptisk filter. Selvom der vælges at benytte et elliptisk
filter, der har en "dårlig" fasekarakteristik, har dette ingen indvirkning på talesignalet, da det
som tidligere nævnt er frekvensindholdet, der er vigtigt for forståelse af tale. Opkoblingen af
dette filter er vist på diagram B, hvor det ses, at der er indsat clampdioder (Schottkydioder med
spændingsfald på 0,3 V) i indgangen. Dette er gjort, da filtret ifølge databladet ikke kan tåle
spændinger, der er større end 0,3 V ud over forsyningsspændingen [MAX297, side 2].
11.2.5 Spændingstilpasning
A/D-konverterens maksimale arbejdsområde er 0V-5V,ogdasignalet svinger omkring 0 V
med en ampitude på ¦ 2,5 V, skal signalet løftes med 2,5 V. Dette realiseres med en inverterende
additionskobling på en operationsforstærker. Signalet adderes med -2,5 V, da koblingen
inverterer signalet. Den inverterende additionskobling er vist på figur11.5.
RAD4
RAD5
-5V
−
+
Vref
Vi
RAD1
RAD2
Figur 11.5: Spændingstilpasning ved hjælp af en inverterende additionskobling på en operatonsforstærker.
Modstandenes størrelse bestemmes ud fra, at der ønskes en forstærkning på 1. Derfor skal forholdet
mellem RAD1 og RAD3 være 1. Det bestemmes, at Vref vælges til at være - 2,5 V, dette
bevirker, at forholdet mellem RAD2 og RAD3 skal være 1. Modstandene RAD1, RAD2 og RAD3
sættes til 10 kΩ.
−
+
RAD3
Vo
87

Kapitel 11. Mikrofonmodul
Vref kan bestemmes af en spændingsdeling af 2 lige store modstande, disse modstande kan vælges
til at være 100 gange mindre end RAD2, så der kan ses bort fra disse modstande i beregningen
af forstærkningen. Denne løsning med modstandværdier på 100 Ω forbruger en konstant strøm
på 25 mA, dette strømforbrug formindskes ved at sætte RAD4 og RAD5 til 10 kΩ og indføre en
spændingsfølger til at holde Vref på -2,5 V.
11.2.6 A/D-konverter
A/D-konverteren skal sættes op, så denne kan sende et interrupt, når den er færdig med konverteringen
af data. Ifølge databladet [ADC0820] skal den sættes op i WR-RD-mode. Efter
afsendelse af interrupt, venter den på signal om at sende dataene ud på databussen. På figur11.6
ses, hvordan timingen for A/D-konverteren skal se ud.
CS
WR
RD
INT
D00-D07
tWR
tINTL
tRD
tacc2
tINTH
t1H t0H
Figur 11.6: Readcycle for A/D-konverter i WR-RD mode. [ADC0820]
Som det ses af figur 11.6, skal CS-indgangen være lav, når der skal startes en konvertering, og
der læses data. Det influerer ikke på konverterens funktion, hvis CS er lav hele tiden. Selve
konverteringen starter på WR’s nedadgående flanke, og konverteringens output sendes til A/Dkonverterens
interne latch på WR’s opadgående flanke. Herefter går INT lav, dette kan benyttes
som interrupt til CPU-modulet. Efter INT er gået lav, afventes at RD går lav. Når RD går lav, latches
konverterens output ud på databussen. Når RD eller CS går høj fjernes data fra databussen.
INT går høj tidligst tINTH efter RD’s opadgående flanke, eller når CS går høj.
Det ses af timingdiagrammet på figur 11.6 og tabel 11.1, hvilke tider, som skal overholdes i forbindelse
med A/D-konvertering og læsning af data. Hvis tiderne skal overholdes, skal konverteren
opkobles som på figur 11.7, hvor WR angiver, hvornår der skal påbegyndes en konvertering,
og RD forbindes til ADC (CS). Da RD eller CS’s opadgående flanker resulterer i nulstilling af
INT, vælges at CS forbindes til CLK_S, da konverteren så er aktiv, hver gang CLK_S er lav.
Da CLK_S er lav imellem 62,5 µs og250µs, er der tid nok til, at hele A/D-konverteringen og
læsningen fra konverteren kan foregå indenfor denne tid.
For at A/D-konverteren skal kunne interface med kvalitetsmodulet, som giver en clock med en
dutycycle på 50%, skal der laves tilpasning af signalet, i en MMV, som giver en puls ud, hvor
88

Tekst Symbol Tid
Skrivetid tWR 600 ns - 50 µs
Læsetid tRD min. 600 ns
WR høj til INT lav tINTL maks. 1300 ns
RD lav til gyldig data tacc2 maks. 150 ns
RD høj til INT høj tINTH maks. 225 ns
RD høj til data ugyldig t1H t0H maks. 200 ns
Tabel 11.1: Tider ved A/D-konvertering
11.2. Design af mikrofonmodul
længden ikke er afhængig af inputtet. A/D-konverteren fjerner ikke interruptet, når der modtages
et IACK, derfor skal der indsættes noget kontrol logik, der kan tage sig af dette. A/D-konverteren
kobles op som vist på 11.7.
I tabel 11.1 ses, at der maksimalt går 150 ns fra konverterens RD går lav, til der kommer data
på databussen. Det er hurtigt nok i forhold til ligningB.1 i afsnit B.1. Derfor kræver læsning fra
A/D-konverteren ikke indsættelse af waitcycles.
Fra AA-filter
CLK_S
ADC(CS)
11.2.7 MMV
MMV
5V
5V
ADC0820
13
1
7
6
8
12
11
CS
VIN
MODE
WR
RD
VREF(+)
VREF(-)
INT
OFL
DB0
DB1
DB2
DB3
DB4
DB5
DB6
DB7
9
18
2
3
4
5
14
15
16
17
D00
D01
D02
D03
D04
D05
D06
D07
Interuptlogik
Figur 11.7: Opkobling af ADC med MMV og kontrol logic.
Af tabel 11.1 ses også, at den tid, som WR skal være lav, tWR, for at konverteringen bliver
nøjagtig, skal være mellem 600 ns og 50 µs. Da WR er et signal, som styres af CLK_S, der
er lav imellem 62,5 µs og 250 µs, kan CLK_S ikke sættes direkte til WR. Derfor designes en
MMV.
Som MMV benyttes en tilstandsmaskine designet i en PEEL. Tilstandsdiagrammet for denne
er vist på figur 11.8. Den får clocksignalet fra krystallet, som processoren også anvender. Dette
giver tiden, i ligning (11.3), da WR er lav i 6 tilstande.
IACK4
IRQ4
89

Kapitel 11. Mikrofonmodul
CLK_S = 0
S6
WR=0
11.2.8 Interrupt logik
tRW 6 ¡
S7
WR=1
S5
WR=0
1
6 ¡ 125ns 750ns (11.3)
8MHz
CLK_S = 1
CLK_S = 1
INIT
WR=1
S4
WR=0
CLK_S = 0
S1
WR=0
S3
WR=0
Figur 11.8: Tilstandsdiagram for MMV.
Når CPU-modulet modtager IRQ4, svarer denne ved at sende et IACK4-signal, som skal få
IRQ4 til at gå høj. Dette klares ved en tilstandsmaskine, som skal have tilstandsdiagrammet, der
ses på figur 11.9. Dette konstrueres i en PEEL, da dette er den simpleste løsning på problemet.
INT=0
INT = 1
S2
IRQ4 = 1
INT=1
INIT
IRQ4 = 1 INT=0
IACK = 0
S1
IRQ4 = 0
S2
WR=0
IACK = 1
Figur 11.9: Tilstandsmaskine, der skal håndtere IRQ4 og IACK4 i forhold til CPU’en.
Principppet er, at når tilstandsmaskinen modtager et INT fra A/D-konverteren, skal maskinens
IRQ4-udgang gå lav. Når IACK4-indgangen går lav, fordi CPU’en sender signalet, skal maskinen
sørge for, at IRQ4 går høj, og ikke bliver lav før INT har været høj og går lav igen.
11.2.9 Opkobling
Opkoblingen af A/D-konverteren og dens hjælpekredsløb er vist på diagram B, hvor der inden
A/D-konverteren er indsat en rail-rail operationsforstærker opkoblet som en spændingsfølger.
90

11.3. Test
Dens indgange er beskyttet af 2 clampdioder, så spændingen ikke kan overstige dennes forsyning.
Forstærkeren er forsynet med 5 V. Dette kredsløb fungerer som beskyttelse af A/Dkonverteren,
da den ifølge databladet, [ADC0820], maksimalt kan tåle spændinger 0,1 V ud
over forsyningen.
11.3 Test
Af testrapport II for mikrofonmodulet ses, at mikrofonforstærkeren skal forstærke mikrofonsignalet
ca. 20 gange, for at det kan svinge mellem -2,5 og 2,5 V.
Desuden ses, at de enkelte delelementer fungerer efter hensigten. Det ses, at højpasfilteret dæmper
i stopbåndet med ca. 61 dB. Antialiasingfilteret dæmper med 22 dB ved den tilhørende halve
samplingsfrekvens.
Spændingstilpasningskredsløbet fungerede efter hensigten, udgangen svingede omkring 2,5 V,
mellem 0 og 5 V. Derudover beskyttes A/D-konverteren som forventet mod over- og underspændinger.
Det ses, at A/D-konverteren konverterer med en nøjagtighed, der afviger fra det forventede
med LSB. Dette accepteres, da det er i overensstemmelse med A/D-konverterens specifikationer
[ADC0820, side 3]. Testen viste desuden, at det var muligt at kommunikere med A/Dkonverteren
fra CPU-modulet. Dette betyder, at IRQ4 sendes korrekt og modtagelse af IACK4
resulterer i negering af IRQ4.
Integrationstesten viste, at det var muligt at sende et sinussignal ind på antialiasingfilterets indgang,
og sample dette. Da det samme signal herefter blev sendt ud på rekonstruktionsfilterets
udgang, vurderes det, at readcyclen for læsning fra A/D-konverteren overholdes.
11.4 Delkonklusion
Mikrofonmodulet opfylder kravene i kravspecifikationen med hensyn til frekvensområderne ved
de forskellige lydkvaliteter og bitopløsning. Højpasfilteret dæmper 50 Hz støj fra forsyningen
med 61 dB, og antialiasingfilteret dæmper 22 dB ved den tilhørende halve samplingsfrekvens.
Dette overholder funktionskravet.
Ud fra integrations- og A/D-konvertertesten kan det konkluderes, at modulet har det rette interface
til kommunikation med CPU-modulet.
Det kan derfor konkluderes, at mikrofonmodulet fungerer efter hensigten; de opstillede krav
overholdes.
91

Kapitel
12
Kvalitetsmodul
Formålet med dette modul er at styre frekvensen, hvormed A/D-konverteren skal sample, samt
at angive knækfrekvensen for antialiasing- og rekonstruktionsfilterne.
Kapitlet er baseret på anvendelsen af et MAX294-filter som antialiasing- og rekonstruktionsfilter.
Det viste sig under forløbet, at disse var meget følsomme for over- og underspændinger, og
der blev derfor senere valgt at benytte et MAX297-filter, da dette var mindre følsomt.
12.1 Funktionoversigt
Fra afsnit 6.2.6 fås input og output til kvalitetstyringsmodulet. FS er CS fra CPU-modulet og
R/W er write-signalet fra CPU-modulet. Data-signalerne, D00 og D01, angiver hvad kvaliteten
skal være. CLK_F og CLK_S er clocksignalerne til henholdsvis antialiasing-/rekonstruktionsfilter
og A/D-konverteren.
Kvalitetstyringsmodulet realiseres i princippet vha. to clocksignaler, en clockneddeler og en
styret switch, som styres af et register. Dette er illustreret på figur 12.1. De to clocksignaler
gives som input til en clockneddeler, der neddeler hver clock til tre forskellige clocksignaler. De
i alt seks clocksignaler er input til en styret switch, som skifter mellem dem alt efter den valgte
kvalitet.
92
D00
D01
FS
R/W
Kvalitet_status
Register
Kvalitet_styring
Clock-neddeler
Filter
clock
Styret switch
Sampling
clock
CLK_F
CLK_S
Figur 12.1: Blokdiagram for kvalitetstyringsmodulet.

12.1.1 Funktionskrav
12.2. Løsningsmuligheder
De valgte filtre i mikrofon- og højttalermodulet kræver et clocksignal, der har en 100 gange så
høj frekvens som den ønskede knækfrekvens [MAX297, side 6], denne faktor var kun 50 for
MAX297. Frekvenserne for clocksignalerne, CLK_F og CLK_S, ved de forskellige kvalitetsindstillinger
er vist i tabel 12.1.
Filtrene krævede, at clockindgangens logisk "0" havde en spænding på (-Vcc-0,3) til 1 V og
logisk "1" en spænding på 4 V til (Vcc+0,3).
Kvalitet D01 D00 CLK_F CLK_S
Ingen 0 0 0Hz 0Hz
Dårligst 0 1 170 kHz 4 kHz
Middel 1 0 340 kHz 8 kHz
Bedst 1 1 680 kHz 16 kHz
Tabel 12.1: Clocksignalerne ud af kvalitetsmodulet ved forskellige opsætninger af
Kvalitet_status-registret.
12.2 Løsningsmuligheder
De forskellige måder at realisere den ønskede funktion af modulet på, er opstillet her:
Clock’s: Clocksignalerne kan overordnet laves på to måder:
1 clock: Signalerne laves ud fra ét clocksignal.
2 clock’s: Signalerne laves ud fra to clocksignaler.
Oscillatorerne kan da realiseres på flere måder:
¯ AMV - Astabil Multi Vibrator
¯ Krystaloscillator
Kvalitet_styring: Clockneddelingen kan foretages i kredse designet til dette - dvs. tællere, eller
de kan designes i en PEEL.
Switchen kan realiseres som digital switch dvs. logisk. Evt. kan switchen realiseres som
en analog switch.
Kvalitet_status: Kvalitet_status kan laves som en latch eller med flip-flop.
93

Kapitel 12. Kvalitetsmodul
12.2.1 Valg af løsning
Det er valgt at realisere kvalitetsmodulet på følgende måde:
Clock’s realiseres ved brug af én krystaloscillator, da komponentudleveringen ikke har en oscillator,
der kan neddeles præcist til de ønskede frekvenser til antialiasing- og rekonstruktionsfiltret
fra tabel 12.1. Denne oscillators frekvens skal kunne neddeles præcist til de
ønskede frekvenser til A/D-konverteren.
Kvalitets_styring Der vælges at anvende binære tællere til neddelingen, da det ellers ville
kræve en PEEL til hver clocksignal, for at lave neddelingen i en PEEL. Det vælges at
lave switchen i en PEEL, da det samtidig vil være muligt at realisere registeret, Kvalitets_status,
i samme PEEL.
Kvalitets_status laves i en PEEL, som en latch, der således får det samme interface til CPUmodulet,
som RAM har det i hukommelsesmodulet.
12.3 Design af kvalitetsmodul
For at gemme oplysningen om kvaliteten, 0-3, skal der kunne gemmes to bit. Disse to bit skal
kun kunne ændres, når der er CS til kredsen og W er asserteret. Et forbillede på dette er en
writecycle til en af RAM-kredsene. Det er altså nødvendigt med W, FS (CS), D00 og D01 som
input til kredsen. D00 og D01 angiver kvaliteten. Da kommunikationen foregår asynkron, skal
lagringen af D00 og D01 ikke være kanttrigget. Dette opnås ved at implementere to D-latches
i PEEL’en; den ene til D00 og den anden til D01. Nye værdier for D00 og D01 kan latches, når
de to D-lathes får C=1, som er kontrolsignalet. Ved at lade C være afhængig af FS, som er CS
til frekvensstyringskredsen, og W kan den ønskede virkning fås. Udfra at WogFS begge er
aktivt lave og excitationsligningen for en D-latch, [Wakerly, 2001, side 674], fås udtrykket for
kvaliteten, K = [Q1*,Q0*]:
C W FS (12.1)
Q0£ C ¡ D00 C ¡ Q0 D00 ¡ Q0 (12.2)
Q1£ C ¡ D01 C ¡ Q1 D01 ¡ Q1 (12.3)
Notationen "*" betyder, at det er den fremtidige værdi. Denne notation er dog ikke gyldig i
ABEL, og i det skrevne program står der f.eks. kun Q0.
12.3.1 Oscillator
Som clock til kvalitetsmodulet er valgt en oscillator på 4,096 MHz, da denne kan neddeles
til de ønskede frekvenser til A/D-konverteren og tilnærmelsesvis til de ønskede frekvenser for
94

12.3. Design af kvalitetsmodul
antialiasing- og rekonstruktionsfiltret. Således skal neddelingsfaktoren for frekvenserne til A/Dkonverteren,
antialiasing- og rekonstruktionsfiltret være henholdvis 256/512/1024 og 6/12/24,
hvilket giver frekvenser udregnet i ligningerne herunder:
CLK_F1
CLK_F2
CLK_F3
CLK_S1
CLK_S2
CLK_S3
4096 MHz
170667 kHz (12.4)
24
4096 MHz
341333 kHz (12.5)
12
4096 MHz
682667 kHz (12.6)
6
4096 MHz
4000 kHz (12.7)
1024
4096 MHz
8000 kHz (12.8)
512
4096 MHz
16000 kHz (12.9)
256
Oscillatoren opkobles ligesom oscillatoren for CPU-modulet, dette ses i diagram B.
12.3.2 Clockneddeler
Samplingsfrekvenser
Som clockneddeler til A/D-konverteren anvendes kredsen 74hc4040, som er en binær tæller med
12 udgange, da denne kan dele med høje faktorer i forhold til en PEEL (kræver 10 udgangsben
for at dele med en faktor 1024, da 2 10 1024). Udgangen fra oscillatoren tilsluttes på CP, som
er en inverteret clockindgang på tælleren [Philips Semiconductors, 1990]. Udgangene, Q0-Q11,
på clockneddeleren repræsenterer hver en neddeling af CP med en faktor to, således at Qn
CP
2 n 1 fQn f CP
2 n 1 . Udgangene, Q7-Q9, anvendes derfor. Masterreset, MR, for clockneddeleren
er aktiv høj og sættes derfor til stel, da denne ellers vil tvinge udgangene lave.
Filterfrekvenser
Som clockneddeler til antialiasing- og rekonstruktionsfiltret anvendes en PEEL, da denne kan
klare de små faktorer, og tilmed kan dele med en faktor, som ikke er en potens af 2.
Neddelingen af clock’en på 4,096 MHz med en faktor 6, 12 og 24 er realiseret vha. en tilstandsmaskine
i ABEL. Dette er gjort med i alt 24 tilstande, som gennemløbes afhængigt af
indgangsclock’en, således at der skiftes tilstand hver gang indgangsclocken går høj. I hver tilstand
sættes de tre udgangsclock’s, CLK_F1, CLK_F2 og CLK_F3, til værdier så den ønskede
neddeling af indgangsclock’en opnås. F.eks. sættes CLK_F1 til 1 de første 12 tilstande og til 0
de sidste 12; derved opnås en neddeling på 24. ABEL-koden kan findes på den vedlagte cd-rom
som "clkdeler.abl".
95

Kapitel 12. Kvalitetsmodul
12.3.3 Programmering af PEEL
Registret Kvalitet_status realiseres i PEEL’en blot ved at opskrive excitationsligningerne for de
to D-latches fra afsnit 12.3 i ABEL.
Den styrede switch har som input de gemte værdier for Q0 og Q1 og de seks clocksignaler fra
clockneddeleren. Ved brug af WHEN...THEN...-konstruktioner og kvaliteten, K, som er udtrykt
ved Q0 og Q1, kan clock’en, som skal sendes igennem PEEL’en, vælges.
I den følgende ABEL-kode er CLK_F udgangsclocken til filtrene og CLK_F1 er indgangsclocken
for filtrene ved den dårligste kvalitetsindstilling, altså 170 kHz og CLK_S er udgangsclocken
til samplingsmodulet, A/D-konverteren, og CLK_S1 er indgangsclocken for samplingsmodulerne
ved den dårligste kvalitetsindstilling, altså 4 kHz.
WHEN (K == 1) THEN CLK_F = CLK_F1;
WHEN (K == 1) THEN CLK_S = CLK_S1;
Dette betyder, at når kvaliteten er sat til 1, så skal udgangen, CLK_F, have samme værdi som
indgangen, CLK_F1, og udgangen ,CLK_S, skal have samme værdi som indgangen, CLK_S1.
Hele ABEL-koden til frekvensstyringen kan findes på den vedlagte cd-rom som "clkdfil.abl".
12.3.4 Timing
Frekvensstyringsmodulet indgår i en writecycle, og i det tilfælde, hvor en ny kvalitet skal indlæses,
kan dette sammenlignes med en writecycle til RAM og ROM, som er behandlet i afsnit
B.2. Tiden, tWriteReady, på figur B.4 skal være mindre end 165 ns jf. ligning B.3. For frekvensstyringsmodulet
går der tPD = 10 ns fra input til output for ikke clockafhængigt output
[PEEL18CV8]. Det er denne tid, som skal være mindre end 165 ns jf. afsnit B.2, og der skal
derfor ikke indsættes waitcycles, når der skal skrives til frekvensstyringsmodulet.
12.3.5 Opkobling
Kredsløbsdiagrammet for kvalitetsmodulet kan ses på diagram B. Dog kan PEEL’en der neddeler
frekvenserne til antialiasing- og rekonstruktionsfiltret ikke findes, da denne ikke opfyldte
krav til spændingsniveauer på filtrenes indgangsben. I stedet anvendes en neddeler bestående af
en 74HC4017 efterfulgt af en 74HC4040, se afsnit 12.5 for begrundelse.
12.4 Simulering
PEEL’ens funktion er simuleret i ABEL. Alle testvektorer passede. Latchen kunne ikke simuleres,
men er testet i en PEEL-tester, men er testet i en PEEL-tester, som beskrevet i næste afsnit.
96

12.5 Test
12.5.1 Clocksignal
12.5. Test
Clocksignalet er målt på et oscilloskop. Testresultatet for 4,096 MHz oscillatoren kan findes
under testrapport III.
12.5.2 Clockneddeler
Udgangssignalerne fra clockneddelerne, 74hc4040 og PEEL, kan findes under testrapportIII.
Det blev dog konkluderet, at PEEL’en ikke havde tilfredsstillende spændingsniveauer på udgangene
(disse svingede mellem -2 V og 6,1 V), hvilket ødelagde MAX294-filtrene. Derfor
revurderes det valgte design og en 74HC4017 i serie med en 74HC4040 vælges som neddeler
i stedet for PEEL’en. Clocken på 4,096 Mhz skal neddeles til henholdsvis 85 kHz, 170 kHz og
340 kHz, for at antialiasing- og rekonstruktionsfiltret har de rigtige knækfrekvenser på henholdsvis
1,7 kHz, 3,4 kHz og 6,8 kHz. Dette giver neddelingsfaktorer på 12, 24 og 48, hvilket ikke
kan neddeles binært med 74HC4040; derfor anvendes 74HC4017 til at neddele med en faktor 3,
og denne neddelede clock sættes på 74HC4040’s clockindgang, CP. På 74HC4040’eren anvendes
udgangene Q1-Q3 for at opnå de ønskede neddelingsfaktorer. Opkoblingen af denne "nye"
neddeler kan findes på diagram B. Måleresultater fra denne neddeler er tilføjet i testrapporten
for kvalitetsmodulet, og disse resultater blev vurderet bedre i forhold til PEEL’en resultater, så
derfor er denne løsning fastholdt.
12.5.3 Styret switch
Alle testvektorer er testet på PEEL-testeren. Resultatet af denne test, dog kun for de testvektorer
som ikke kunne simuleres vha. ABEL’s testvektorer, kan findes i førnævnte testrapport.
12.5.4 Integrationstest
Kvalitetsmodulet kan kommunikere med CPU’en, og kvaliteten kan derved ændres. Denne test
er beskrevet i førnævnte testrapport.
12.6 Delkonklusion
Clocksignalerne fra krystaloscillatoren og clockneddelerne har de korrekte frekvenser, men
spændingsniveauerne er generelt ikke tilfredsstillende. Dog fungerer kvalitetsmodulet som helhed
tilfredsstillende, da A/D-konverteren har de ønskede samplingsfrekvenser, antialiasing- og
rekonstruktionsfiltret har de rigtige knækfrekvenser og modulet kan tilgås, således at kvaliteten
kan ændres fra SW.
97

Kapitel
13
Højttalermodul
Formålet med modulet er at konvertere gemt data til lyd.
13.1 Funktionsoversigt
Højttalermodulet består af en D/A-konverter, som konverterer digital data til en analog spænding.
Spændingen sendes gennem et rekonstruktionsfilter og derefter en udgangsforstærker, som
giver den effekt, som højttaleren kræver. Dette forløb er vist på figur13.1.
D00-D07
DAC(CS)
R/W
CLK_F
DAC
Rekonstruktionsfilter
Udgangsforstærker
Figur 13.1: Blokdiagram for højttalermodulet.
Modulet får følgende input fra CPU-modulet: DAC(CS), R/W og 8 bit databus. Fra Kvalitetsmodulet
kommer et CLK_F-signal, som angiver rekonstruktionsfilterets knækfrekvens. Modulets
output er lyd fra højttaleren.
13.1.1 Funktionskrav
Modulet skal kunne konvertere 8-bit lyddata til lyd på højttaleren. Selve konverteringen foretages
af en 8-bit D/A-konverter. Denne skal overholde den writecycle, som er beskrevet i
appendiks B.2.
Rekonstruktionsfilteret har til formål at rekonstruere det analoge signal, uden de frekvenskomposanter,
der opstår under sample-processen og D/A-konverteringen, se appendiks A. Derfor
kræves det, at det skal have en knækfrekvens på under den halve samplingsfrekvens.
Udgangsforstærkeren skal kunne drive højttaleren, så det er muligt at høre, hvad der bliver
afspillet.
98

13.2 Design af Højttalermodul
13.2.1 D/A-konverter
Som D/A-konverter vælges AD7524, denne har en opløsning på 8 bit.
13.2. Design af Højttalermodul
Konverteren kræver, at writecyclen foregår som vist på figur 13.2. Cyclen foregår ved at CS
og R/W går lav hhv. tCS og tWR før R/W går høj igen. Når enten CS eller R/W er høje, holder
D/A-konverterens udgang den værdi, der svarer til den værdi, som var på databenene, da CS
eller R/W gik høje. Data skal komme tDS før R/W går høj, og holdes tDH efter R/W går høj.
CS
R/W
D00-D07
tCS
tWR
tDS
tCH
tDH
Figur 13.2: writecycle til D/A-konverter.
I tabel 13.1 ses de tider, som skal overholdes ved skrivning til D/A-konverteren. I appendiksB.2
ses, at R/W går høj efter AS, og derved også CS. Dette overholder ikke figur13.2, men det klares
ved at forbinde DAC(CS) fra CPU’en til CS og R/W, da disse 2 signaler gerne må komme på
samme tid ifølge tabel 13.1. Ifølge appendiks B.2 bliver DAC lav i 25¡tcycle tCHSL tAdrDec
tCLSH tAdrDec 25 ¡ 125 60 10 62 10 3145ns , hvilket opfylder kravene i tabellen.
Desuden kommer data på databussen 4¡tcycle tCLDO tCLSH tAdrDec 2¡125 62 62 10
260 ns før DAC går høj. Data holdes i 05 ¡ tcycle tCLSH tAdrDec tCHDOI 05 ¡ 125 62
10 40 305 ns, hvilket ligger over de 10 ns, som kræves af D/A-konverteren.
Tekst Symbol Tid
CS til skrivning setup tid tCS min. 170 ns
CS holdetid efter skrivning tCH 0
Skrivelængde tWR min. 170 ns
Data setup tid tDS min. 135 ns
Data holdetid tDH min. 10 ns
Tabel 13.1: Tider ved D/A-konvertering [AD7524].
D/A-konverteren kobles op som det ses på figur 13.3. Konverteren kræver, at der er en operationsforstærker
i udgangen af den [AD7524]. Dertil vælges en TLE2072. Udgangen af opera-
99

Kapitel 13. Højttalermodul
tionsforstærkeren kobles tilbage til RFB, som er et feedback-ben, der sørger for regulering af
forstærkningen i D/A-konverteren. Outputtet er inverteret, men dette har som nævnt ingen betydning
i forbindelse med audio. Desuden svinger signalet mellem -5 V og 0 V, men da signalet
sendes ind i en kondensator, har dette DC-offset ingen betydning.
5V
DAC
D00
D01
D02
D03
D04
D05
D06
D07
11
10
9
8
7
6
5
4
13.2.2 Rekonstruktionsfilter
AD7524A
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
15
VREF
13
WRITE
12
CS
OUT1
OUT2
RFB
1
2
16
2
-
15V
8
TLE2072
+
3
4
-15V
Figur 13.3: Opkobling af D/A-konverter
1
Til rekonstruktionsfilter
Rekonstruktionsfilteret vælges til at være samme type som antialiasingfilteret, dvs. MAX297.
Opkoblingen foretages på samme måde som i mikrofonmodulet, og der benyttes de samme
knækfrekvenser ved de forskellige lydkvaliteter, se afsnit11.2.4 om antialisingfilteret.
13.2.3 Udgangsforstærker
For at drive højttaleren i udgangen er det nødvendigt med en effektforstærker. Inputsignalet til
forstærkeren kommer fra rekonstruktionsfilteret og svinger mellem -5 V og 0 V. For at minimere
pladsforbruget vælges en integreret kreds til at styre forstærkningen. Den valgte kreds
er LM380 [LM380, 2000]. Kredsen har brug for en positiv forsyning i området fra 10-22 V.
Forsyningen vælges til 15 V. Forstærkeren centrerer automatisk outputtet omkring halvdelen af
forsyningsspændingen. LM380 skal kobles op med ydre komponenter. Det er vist på figur13.4.
Kondensatoren i udgangen, CHF1, er sat for at undgå DC over højttaleren. Modstanden, RHF1,
og kondensatoren, CHF3, dæmper støj på 5-10 MHz [LM380-A, 1995, s. 3]. CHF2 er en brumundertrykkelseskondensator
og CHF4 sikrer mod selvsving [Soelberg, 1977, s. 316]. Indgangskondensatoren,
CHF5, fjerner DC på indgangen. LM380 giver en spændingsforstærkning på 50
gange. Dette betyder, at indgangssignalet skal dæmpes for at udgangen ikke peaker ud. Udgangssignalet
må maksimalt være 15 Vp. Dvs. indgangsignalet skal dæmpes til:
vIN 15V
50
300mV
For at kunne styre forstærkningen og dermed volumen indføres et potentiometer, RHF3, på10
kΩ. vIN skal dæmpes til 300 mV med en spændingsdeling mellem RHF2 og RHF3.RHF3 vælges
100

RHF2
158k
RHF3
10k
vIN
CHF5
100n
ud fra at potentiometeret er 0 Ω.
300mV
5V
13.3 Test
CHF4
27p
6
-
14
LM380
+ 7
2
1
+
CHF2
6,8u
VCC =15V
8
CHF1
470u
+
RHF1
2,7R
CHF3
100n
Figur 13.4: Diagram over højttalerforstærker.
10kΩ
RHF2 10kΩ
RHF2 10kΩ 1 300mV
5V
300mV
5V
1567kΩ 158 kΩ
13.3. Test
I testrapport IV ses det, at højttalermodulet fungerer som forventet. D/A-konverteren er i stand
til at konvertere lineært, og kan kommunikere med CPU-modulet. At signalet kan gå ud over -5
V og 0 V tilskrives støj på forsyningen, og ignoreres derfor.
Det konkluderes ud fra testrapporten II for mikrofonmodulet, at rekonstruktionsfilteret fungerer,
da dette er koblet på nøjagtig samme måde som antialiasingfilteret.
Udgangsforstærkeren virker efter hensigten, da denne er i stand til at drive højttaleren uden
forvrængning af signalet.
Integrationstesten viste, at det var muligt at sende et sinussignal til mikrofonmodulet og rekonstruere
signalet på rekonstruktionsfilterets udgang. Signalet havde samme frekvens som det
indsendte signal.
13.4 Delkonklusion
På baggrund af testrapporten konkluderes det, at højttalermodulet fungerer efter hensigten. De
opstillede krav overholdes, idet det er muligt at sende data til D/A-konverteren, som herefter
konverteres. Udgangsforstærkeren forstærker signalet uden synlig forvrængning og rekonstruktionsfilteret
dæmper de frekvenskomposanter, der fremkommer ved D/A-konvertering.
Ud fra integrations- og D/A-konvertertesten kan det konkluderes, at modulet har det rette interface
til kommunikation med CPU-modulet. Det kan desuden konkluderes, at højttalermodulet
er i stand til at gendanne et samplet signal.
101

Kapitel
14
Knapmodul
Formålet med modulet er at registrere og håndtere knaptryk fra brugeren og formidle dem videre
til CPU-modulet.
Kapitlet er baseret på en PEEL anvendt som knapencoder. Denne viste dog sig ikke at være egnet
til dette, da der var støj på både aktive og inaktive udgange ved knaptryk. Efter det egentlige
design er der derfor valgt at anvende en 16 til 4 encoder MM74C922 [MM74C922].
14.1 Funktionsoversigt
Modulet består af knapperne, Knap_styring, og registret, Knap_status. Modulet har to forskellige
grænseflader: en til omverdenen (brugeren) via knapperne og en til processoren. Disse
grænseflader er angivet i afsnit 6.2.8. Desuden grænser modulet op til softwaren. Denne grænseflade
er beskrevet i afsnit 5.4. Et blokdiagram over knapmodulet kan ses på figur14.1.
00 11
IRQ3
14.1.1 Funktionskrav
IACK3
Prelfjerner
Encoder
Interruptstyring
CLK
Register
KS
R
D00-D03
Knap_styring
Knap_status
Figur 14.1: Blokdiagram for knapmodulet.
Det er nødvendigt med en prelfjerner, for at undgå at Knap_styringen opfatter prel som flere
knaptryk. Der er tale om ti knapper dvs. ti signaler. Grænsefladen er en 4 bit bred databus, derfor
er det nødvendigt at encode knapsignalerne. Det vælges, at det er det første knaptryk, som skal
gemmes i Knap_status, og først skal kunne ændres, når CPU’en har aflæst denne værdi. Et
knaptryk defineres til at være en påvirkning af en knap og deaktivering af den (ligesom på en
almindelig telefon). Dette gøres for at undgå, at brugeren trykker på knappen én gang, men
102

14.2. Design af knapmodul
modulet opfatter det som mere end ét knaptryk, fordi brugeren holder knappen nede i lang tid i
forhold til CPU’ens hastighed.
Efter et knaptryk skal der sendes et interrupt til CPU’en. Interruptet skal holdes, indtil der modtages
et IACK3-signal, dette skyldes, at interruptet ikke med sikkerhed bliver behandlet af CPU’en
med det samme.
Modulet må ikke påvirke databussen, hvis den ikke er chipselected. Udgangene skal altså være
højimpedante, hvis KS er negeret.
14.1.2 Løsningforslag
En prelfjerner kan konstrueres ved at anvende latches eller et RC-kredsløb.
Signalerne encodes som angivet i afsnit 5.4. Det kan vælges at encode signalerne prioriteret eller
ikke-prioriteret. At signalerne er prioriterede, betyder at det indgangssignal med den højeste
prioritet vil slippe igennem, hvis to eller flere knapper påvirkes. For at encode de ti knapsignaler,
kræves der minimum en 10-4 encoder. Knap_styring og registeret, Knap_status, kan
implementeres i en PEEL. Dette kan gøres enten asynkront eller synkront.
14.1.3 Valg af løsning
Det vælges at konstruere prelfjerneren med et RC-led.
Det vælges at encode signaler prioriteret, så der ikke opstår problemer, hvis to eller flere knapper
bliver påvirket på samme tid. Signalerne prioriteres i samme rækkefølge, som de encodes i dvs.
optag har den højeste prioritet og reset den laveste prioritet.
Den største encoder, der stilles til rådighed i komponentudleveringen er en 8-3 encoder. Det
vælges derfor at programmere en 10-4 prioritetsencoder i en PEEL.
Den synkrone løsning til knap-styring, og registeret, Knap_status, vælges, fordi det anbefales
at lave synkrone kredsløb [Wakerly, 2001, s. 2]. Desuden vil det blive nemmere at styre afsendelsen
af IRQ3. Det vælges at implementere disse funktioner i en PEEL.
14.2 Design af knapmodul
14.2.1 Prelfjerner
Knapperne vælges til at være aktiv lave. Prelfjerneren bestående af et RC-led kobles op på
samme måde som ved NMI-knappen i CPU-modulet, hvilket er vist på figur8.7.
14.2.2 Encoder
Signalerne encodes i den mindste PEEL, der er til rådighed i komponentudleveringen, fordi
denne er i stand til at encode de ti signaler. Denne PEEL er en 18CV8 [PEEL18CV8]. Signalerne
encodes ved brug af en sandhedstabel i ABEL. Udgangene fra encoderen betegnes K0-K3. I
103

Kapitel 14. Knapmodul
encoderen gøres disse aktiv høje. Sandhedstabellen for encoderen ses i tabel14.1. Hele ABELkoden
til encoderen kan findes på den vedlagte cd-rom som “encoder.abl”.
00 11 R K3 K2 K1 K0
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0
0 X X X X X X X X X 0 0 0 1
1 0 X X X X X X X X 0 0 1 0
1 1 0 X X X X X X X 0 0 1 1
1 1 1 0 X X X X X X 0 1 0 0
1 1 1 1 0 X X X X X 0 1 0 1
1 1 1 1 1 0 X X X X 0 1 1 0
1 1 1 1 1 1 0 X X X 0 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 0 X X 1 0 0 0
1 1 1 1 1 1 1 1 0 X 1 0 0 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0
Tabel 14.1: Sandhedstabel for encoderen. X’erne angiver don’t cares. Bemærk at knapperne er
aktiv lave, men at udgangene er aktiv høje.
14.2.3 Interruptstyring og Knap_status
Det blev valgt at lave en synkron løsning, derfor tilføres 8 MHz clock’en fra CPU-modulet. Der
kan med fordel konstrueres en tilstandsmaskine. Der kræves 5 tilstande (0-4). For at gemme
værdien af et knaptryk anvendes fire D-flip-flops med enable (EN). Enable medtages for at
knapperne kan ignoreres, når der allerede er kommet et knaptryk. Enable sættes til en af udgangene
på PEEL’en, men den anvendes kun internt. Indgangene til disse flip-flops er K0-K3
fra encoderen. Disse bit betegnes i ABEL under “KNAP” dvs. KNAP = [K3,K2,K1,K0]. Det
betyder, at hvis K1 og K2 er aktive (høje), så er KNAP lig med 6.
Tilstandsmaskinen Q laves med følgende værdier:
104
¯ S0: standbytilstand, hvor der afventes knaptryk.
¯ S1: ventetilstand, hvor der afventes at knappen slippes. Knapperne slås fra ved at fjerne
enable (EN).
¯ S2: IRQ3 asserteres, og der afventes IACK3.
¯ S3: IRQ3 negeres, og KS afventes.
¯ S4: Der sendes data på databussen, der ventes på at KS negeres.

14.2. Design af knapmodul
Der er desuden tre tilstande mere, S5-S7. Dette er fejltilstande. Kommer PEEL’en i disse tilstande
vil den hoppe til S0. Et tilstandsdiagram for knapstyringen er vist på figur14.2.
S5
KS=0
S6
S4
KS = 1
KS = 0
S3
KNAP = 0
S0
EN = 1
S2
IRQ3 = 0
IRQ3 =1 IACK3 = 0 IACK3 =1
KS=1
S7
KNAP = 1-10
S1
EN = 0
KNAP = 0
Figur 14.2: Tilstandsdiagram for knapstyringen.
KNAP = 1-10
De nederste databen, D00-D03, bestemmes af de implementerede flip-flops output. Disse ben
betegnes "D" dvs. D = [D3,D2,D1,D0]. D-flip-flop med enable laves med følgende excitationsligning
[Wakerly, 2001, Table 7-1]:
Indsættes de ønskede udtryk, fås i ABEL:
Q£ EN ¡ D EN¡ Q
D EN&KNAP # !EN&!D
Der ses, at tilbagekoblingen, D, inverteres. Dette er nødvendigt, fordi signalet ikke tages på udgangsbenet,
men derimod i PEEL’ens indbyggede "MACRO-CELL" og dette signal er inverteret
i forhold til indgangssignalet.
For at undgå buskonflikter gøres udgangene højimpedante, når modulet ikke er chipselected.
Dette gøres ved ABEL-funktionen OE (Output Enable). I dette tilfælde, hvor det er afhængigt
af KS, vil koden se således ud:
DOE !KS;
Det er nødvendigt at anvende den største PEEL, der forefindes i komponentudleveringen, fordi
der anvendes 9 udgange. PEEL’en er en 22CV10 [PEEL22CV10].
14.2.4 Opkobling
Opkobling af knapmodulet kan findes på diagram C. Dog kan PEEL-encoderen ikke findes her.
Benforbindelse for denne kan findes på den vedlagte cd-rom under "ENCODER2.DOC".
105

Kapitel 14. Knapmodul
14.2.5 Timing
Output enable bliver forsinket i PEEL’en. I følge databladet er denne tid, tOE, 10 ns [PEEL22CV10,
s. 8]. Ifølge afsnit B.1 skal den eksterne enhed sende gyldige data på bussen minimum 217,5 ns
efter den har modtaget chipselect. Dette overholder PEEL’en, og der skal derfor ikke indsættes
waitcycles i DTACK-generatoren i CPU-modulet.
Hele ABEL-koden kan findes på den vedlagte cd-rom som "kstyr.abl". Opkoblingen af knapmodulet
kan ses på diagram C.
14.2.6 Simulering
Begge PEEL’s er blevet simuleret vha. testvektorer. Disse testvektorer findes sammen med koden
og alle blev simuleret uden fejl.
14.3 Test
Testen af modulet er dokumenteret i testrapportV. Det blev konkluderet, at modulet ikke virkede
efter hensigten, eftersom Interruptstyring ikke var i stand til at opfatte den encodede værdi,
KNAP=1. Derfor blev der lavet om i ABEL-koden, således at et tryk på 01 medfører en værdi
på 11 i stedet for 1. Dette var dog ikke det eneste problem. Det viste sig også, at der var støj
på både encoderens aktive og inaktive udgange. Dette resulterede i at Interruptstyring kunne nå
at opfatte flere knaptryk ved blot ét knaptryk, fordi der nåede at komme IACK og KS inden
knappen var sluppet. Dette resulterede i, at et tryk på f.eks. kunne betyde et spring på flere
beskeder. Se testrapport V.
Derfor blev det valgt at anvende en anden decoder, MM74C922, som er en 16 til 4 encoder.
Opkoblingen af denne findes på diagram C. Trykknapperne kobles op i et array [MM74C922,
side 8]. Encoderen indeholder pull-up-modstande, knapperne tilsluttes blot. Kondensatoren CK1
er bestemmende for, hvor mange gange knapperne aflæses i sekundet. Denne er valgt til 1 µF
[MM74C922, side 7]. CK2 er prelfjerner sammen med en intern modstand på 10 kΩ. Denne er
valgt til 1 µF [MM74C922, side 7]. Inverteringen af Data Available-signalet ind på OE (Output
Enable) betyder, at data kun kan aflæses fra knappen påvirkes til den slippes [MM74C922, side
6].
Med den nye encoder virkede alle knaptryk. Integrationstesten viste også, at modulet kan kommunikere
med CPU-modulet. De nye ABEL-koder er vedlagt på cd-rom, som "encoder2.abl"
og "kstyr3.abl".
14.4 Delkonklusion
Det kan konkluderes, at knapmodulet lever op til funktionskravene. Det er i stand til at registrere
og håndtere knaptryk fra brugeren og formidle dem videre til CPU-modulet. Dog er der en lille
undtagelse i forbindelse med grænsefladen til softwaren, da 01 har værdien 11 i stedet for 1.
106

Kapitel
15
Displaymodul
Modulet har til formål at modtage output fra display_styring, der så kan skrives på displayet,
der leverer visuel information til brugeren.
15.1 Funktionsoversigt
Modulet består af et alfanummerisk liquid crystal display (LCD).
15.1.1 Funktionskrav
Displaymodulet skal overholde timingdiagrammet for en writecycle angivet i appendiksB.2.
15.2 Design af displaymodul
15.2.1 Display
I komponentudleveringen udleveres et display af typen PC1604-A [L1604], og derfor vælges
dette. Det er et LCD-modul med 4 linier, 16 tegn på hver linie og den har indbygget karaktergenerator.
15.2.2 Timing
Der skrives til displayet, som vist på figur15.1 [Seiko, 1998]. Det ses, at RS og R/W skal sættes
op tsu1 før displayet får et chipselect. Derefter skal chipselect være aktivt i mindst tw, og inden
CS bliver inaktiv, skal data være sat op i tsu2. Efter CS er gået lav, skal RS og R/W holdes i
minimum th1 og data i minimum th2. RS-signalet afgør, om der skal skrives et tegn i displayet,
eller der skal skrives en instruktion. Det er, som nævnt i afsnit 6.2.9, blevet valgt at anvende
adresse A01 til at styre dette signal.
Tider for displayets writecycle ses i tabel15.1. Heraf ses, at RS og W skal være aktive i 40 ns, inden
der skal sendes et chipselect til displayet. Det ses i mikroprocessorens datablad [MC68000,
side 10-10 - 10-14], at der går min. 30 ns fra adresseregisteret er klart, til AS bliver aktiv.
Da der er en forsinkelse i adressedekoderen på 10 ns, bliver dette til mindst 40 ns, derfor er
tsu1 overholdt, da der ifølge databladet går maksimalt 10 ns, fra AS sættes til R/W går lav. Da
107

Kapitel 15. Displaymodul
RS
R/W
CS
D00-D07
tsu1
tw
tsu2
th1
Figur 15.1: Writecycle til display.
CPU’en holder AS lav i minimum 270 ns, er tw også overholdt. Gyldig data kommer fra CPU’en
2 ¡ tcycle tCLDO tCLSH 250 62 62 250 ns før AS går høj, derfor er tsu2 overholdt. th1
bliver sandsynligvis ikke overholdt. I værste fald bliver adressebussen ugyldig, og derved også
RS på den opadgående flanke på S0. AS går høj 62 ns efter den nedadgående flanke på S6, og
da CS først bliver lav 10 ns derefter, kan det risikeres, at CS først bliver lav ca. 10 ns efter RS er
blevet ugyldigt.
Displayet kræver, at RS og R/W bliver holdt i 10 ns efter chipselect er gået lav. Dette kan
CPU’ens writecycle ikke overholde, derfor skal der sikres, at CS går lav 10 ns inden RS og
R/W. Dette sikres ved at indbygge en tilstandsmaskine i den perifere adressedekoder. Denne
tilstandsmaskine skal sørge for, at CS til displayet går højt, og forbliver højt i minimum 220 ns,
hvorefter det går lavt, uafhængigt at AS. Dette klares ved at CS, vha. tilstandsmaskinen, holdes
høj i 2 clockcycles. Dette betyder samtidig, at for at RS og R/W holdes længe nok, skal der
indsættes en waitcycle fra DTACK-generatoren, når displayet adresseres.
Tekst Symbol Tid
R/W og RS setup tid tsu1 min. 40 ns
Data setup tid tsu2 min. 60 ns
Chipselect pulslængde tw min. 220 ns
R/W og RS holde tid th1 min. 10 ns
Data holde tid th2 min. 10 ns
Tabel 15.1: Tider for writecycle til display [Seiko, 1998].
Tilstandsmaskinen, som skal sørge for at kontrollere CS til displayet, konstrueres efter tilstandsdiagrammet
på figur 15.2. Denne tilstandsmaskine laves i samme PEEL som adressedekoderen
til de perifere enheder. th2 er overholdt, da der går 40 ns fra AS går høj til data bliver ugyldig.
108
th2

Adressebetingelser for display
15.2.3 Kontrast
Ikke adressebetingelser for display
S3
DISP=0
Ikke adressebetingelser for display
INIT
DISP = 0
S2
DISP = 1
Figur 15.2: Tilstandsdiagram for CS til display.
S1
DISP = 1
15.3. Delkonklusion
Adressebetingelser for display
For at kunne indstille kontrasten på displayet, sættes der et potentiometer på 10 kΩ på displayets
VO-ben.
Opkoblingen af modulet ses på Diagram C.
15.3 Delkonklusion
Integrationstesten viste, at der kunne skrives ud på displayet. Det konkluderes derfor, at modulet
fungerer korrekt.
109

Del
Software-design IV
111

Kapitel
16 Softwareimplementation
Både diktafon- og pc-softwaren er programmeret med udgangspunkt i flowdiagrammerne og
tilstandsdiagrammet fra kravspecifikationen og modulopdelingen i softwaredesignafsnittet. Det
har vist sig under programmeringen, at visse sammenhængende moduler har været så små, at
det har været fordelagtigt at lægge dem sammen. Dette er gældende for DAC_driver og Optag,
ADC_driver og Afspil og Skriv_disp og Display_driver.
16.1 Struktur af programmeringsfiler
For overskuelighedens skyld i programmeringsfilerne, er følgende opbygning blevet benyttet.
Header: Indeholder information om den fil der arbejdes i.
Include: Her inkluderes andre filer. I praksis vil det sige headerfilen, se afsnit16.2 for beskrivelse
af denne. Desuden skal andre pakker tilføjes for at kunne køre test på host; dette
drejer sig bl.a om "stdio.h".
Definition: Her kan definitioner indsættes. Dette er primært udnyttet i headerfilen.
Forward deklarering af hjælpefunktioner: Forward-deklarering anvendes for at sikre, at hjælpefunktionerne
er kendte for hovedfunktionen, da disse først bliver deklareret efter denne.
Deklarering af hovedfunktion: Her skrives hovedfunktionen, som er deklareret i headerfilen.
Deklarering af hjælpefunktioner: Her skrives hjælpefunktionerne.
Testcases: Her skrives testcases på host for hovedfunktionen.
16.2 Struktur af headerfil
Ud over en header indeholder headerfilen alle de variable, konstanter og funktioner, som flere
funktioner skal have adgang til. Headerfilen er nødvendig for at kunne anvende funktioner deklareret
i andre filer. Den gør det desuden nemt at overskue og ændre konstanter, da disse kun
står et sted. Dette gør grænsefladerne klart definerede mellem de enkelte funktioner.
113

Kapitel 16. Softwareimplementation
16.3 Implementering af tilstandsdiagram og flowdiagrammer
Tilstandsdiagrammet på figur 3.2 er implementeret i modulet Behandl_knap. Tilstandsdiagrammet
består af tilstande og betingede spring mellem disse. Springene er betinget af den nuværende
tilstand og indkommende hændelser i form af knaptryk. Dette tilstandsdiagram er implementeret
iCvha. en switch-konstruktion, hvor de enkelte cases er knaptryk. Handlingen, der skal udføres
i hver enkelt case, er betinget af den nuværende tilstand. Selve betingelsen består typisk af en
if-else-konstruktion.
Rhomberne i flowdiagrammerne er implementeret vha. switch- og if-else-konstruktioner. På
f.eks. figur 3.5 kan disse konstruktioner findes. Selve behandlingen af knaptryk findes i
Behandl_knap’s switch-konstruktion og rhomber med spørgsmål som "Besked ikke slut?" ligger
i en if-else-konstruktion i Lyd_kontrol.
Firkanter i flowdiagrammerne illustrerer handlinger. I flowdiagrammet for optag på figur 3.6
er der en handling med navnet "Ny besked". Denne er implementeret i Lyd_kontrol ved at
tælle nogle globale variable op og flytte nogle pointere, så der skabes det rigtige miljø for en ny
besked.
Derudover findes der i flowdiagrammerne "fiktive" while-løkker. På figur3.6 er der et eksempel
på dette. Hvis diktafonen går i pause-tilstand spørger den hele tiden efter knaptryk. Diktafonen
vil hele tiden få interrupt fra kvalitetsmodulet, når A/D-konverteren er klar med næste sample,
men da diktafonen ikke er i en gyldig tilstand, ignoreres dette interrupt. Ændring til en gyldig
tilstand sker i praksis vha. et gyldigt knaptryk - et interrupt - som i dette tilfælde er optag og
pause.
16.4 Diktafon
Diktafonsoftwaren er blevet programmeret i C, og der er enkelte steder blevet benyttet Inline
Assembler til bl.a. at sætte statusregisteret, da der derved kan skiftes mellem user- og supervisormode
og interruptniveauet. Desuden er interrupt-handleren skrevet i assembler.
Til kompilering af softwaren anvendes programmet "make", hvor opsætninger som f.eks. compiler
er defineret i en "Makefil". Opsætningen i denne gør, at en char er én byte, en short int
er et word og en int er et longword. Her er de enkelte C-filer samt interrupt-handleren er inkluderet.
Ved hjælp af filen "MAP.ld", bestemmes hvor henholdsvis program og data findes, se
nedenstående kode:
1
2
OUTPUT_ARCH(m68k:68000)
3
4
__DYNAMIC = 0;
5 MEMORY
6 {
7 VECBASE : ORIGIN = 0x40000, LENGTH = 0x800 /*Vektortabellen*/
8 SUPERSTACK : ORIGIN = 0x40800, LENGTH = 0xF0
114

9 TS2MONDATA : ORIGIN = 0x40900, LENGTH = 0x400
10 ROM : ORIGIN = 0x00000, LENGTH = 0x40000
11 USERRAM : ORIGIN = 0x40D00, LENGTH = 0xFF300
12 USERRAM1 : ORIGIN = 0x200000, LENGTH = 0x100000
13 INTERRUPT3 : ORIGIN = 0x400D8, LENGTH = 0x8
14 INTERRUPT4 : ORIGIN = 0x400E0, LENGTH = 0x8
15 TRAP11 : ORIGIN = 0x40158, LENGTH = 0x8
16 }
17
18 SECTIONS
19 {
20 .text : { * (.text) } > USERRAM
21 .data : { * (.data) } > USERRAM1
22 .bss : { * (.bss) } > USERRAM
23 .irq3 : { * (.irq3) } > INTERRUPT3
24 .irq4 : { * (.irq4) } > INTERRUPT4
25 .trap11 : { * (.trap11) } > TRAP11
26 }
16.4. Diktafon
Det ses f.eks, at USERRAM1, hvor lyddata gemmes, starter på addresse 200000h og er 100000h
lang, hvilket svarer til RAM3 og RAM4 i memorymappet, se figur 8.2. Desuden er den del af
vektortabellen der udnyttes, altså interrupt 3, 4 samt trap 11 defineret. Trap 11 gør det muligt
at ændre interruptniveauet til 5 uden at gå i supervisormode. Dette er nødvendigt for at kunne
udføre privigerede instruktioner, såsom at skrive til statusregisteret. Trap 11 benyttes kun i forbindelse
med kommunikation mellem diktafon og pc.
Ved kompilering laves en S-record, der kan lægges ned på diktafonen. Ved hjælp af et linkermap
ses hvilke adresser de forskellige programdele og globale variable ligger på. Linker-mappet
vil blive vedlagt på cd-rom som "LN.map".
I det følgende vil nogle funktioner, der ikke tidligere er blevet beskrevet, blive gennemgået.
16.4.1 Initialisering
For at diktafonen kan starte rigtigt op, skal diktafonen initialiseres korrekt. Initialiseringen indeholder:
ACIA2: Skal først resettes, hvorefter den skal sætttes op, således at kommunikationen kan
foregå. Denne sættes op til at køre med 115,2 kbps, ingen paritetsbit, og et stopbit.
Display: For at displayet kan opstartes rigtigt, skal det startes som beskrevet i databladet
[Seiko, 1998].
Kvalitet: Sættes til mellemste kvalitet, som angivet i afsnit 3.2.2.
Sætte diktafonen i usermode: Dette gøres for at sikre at programmet ikke har rettigheder til
at ændre statusregistret.
115

Kapitel 16. Softwareimplementation
16.4.2 Interrupthandler
Interrupthandleren er som tidligere nævnt skrevet i assembler. Denne laver forbindelsen mellem
vektortabellen og den funktion, som ønskes kaldt ved et interrupt. Samtidig sørger den for, at de
nødvendige registre bliver lagt på stakken, og fjernet igen når der returneres fra en exception.
Retuneringen fra en exception foretages med kommandoen "rte" (Return from exception).
16.4.3 Display
Displayet består af 4 linier med 16 tegn på hver linie. Det er valgt, at displayets linier deles op,
som det ses på figur:
- - F e j l / S t a t u s - - -
B e s k e d n r : 0 1 / 0 2
T i d : 0 0 : 0 0 / 0 0 : 0 0
R e s t t i d : 0 0 : 0 0
Når diktafonen ikke er i gang med interrupt-rutiner, skrives der til displayet. Der undersøges
hver gang, om Display_status er nul. Hvis den har andre værdier, skal der skrives en fejl ud
på displayet. Der laves i så fald et delay, og der skrives derefter den aktuelle tilstand. Derudover
skrives aktuelt beskednr, antal beskeder, aktuel tid i min, aktuel tid i sek, beskedens længde i
min. og sek., og den resterende tid i hukommelsen i min. og sek. Mens der skrives på displayet
polles der løbende på ACIA2 for at undersøge, om pc’en ønsker forbindelse.
16.4.4 Test af diktafonsoftware
Diktafonsoftwaren er først testet på host. Dette er gjort ved indføre testcases, hvor den enkelte
funktion kommer ud i alle dele af programmet, for på den måde at fjerne de fleste fejl, før
programmet køres på diktafonen. Derefter er de enkelte softwaremoduler testet hver for sig på
diktafonen. Dette er gjort ved at opsætte diktafonen, således at programmets dele bliver testet
efter de i C-filerne opstillede testcases.
Testen viste, at det kun var muligt at optage og afspille beskeder i den laveste kvalitetsindstilling.
Testen viste også, at der ved de to højere kvalitetsindstillinger ikke blev opdateret i displayet, og
lyden var overlejret med støj. Da afspilning og optagelse er interruptstyret, og der kun skrives i
displayet mellem interrupts, vurderes det, at der på grund af interruptrutinen ikke er tid nok til
at færdiggøre denne, inden det næste interrupt modtages. Det konkluderes derfor, at det er fordi
Lyd_kontrol og de tilhørende moduler ved afspilning eller optagelse skal udføre sammenligninger
med antallet af beskeder, aktuel adresse samt tælle tid op og resttid ned ved hver sample.
Problemet vil kunne afhjælpes med kodeoptimering, hvor der vælges at udføre færre funktioner
mellem hvert interrupt, eller mere tid til eksekvering af kode.
116

16.5 Pc-sofware
16.5. Pc-sofware
Pc-softwaren er skrevet i programmeringssproget C. Der er også her benyttet programmet "make"
til kombilering. Da programmet er skrevet til en pc med styresystemet Linux, er det muligt at
anvende standardbiliotekerne i C til f.eks. udskrivning på skærmen. Dette giver mulighed for at
anvende standard device-driver til f.eks. COM-porten.
Opsætningen af COM-porten er specifik for hver enkelt styresystem. Opsætningen af COMporten
foretages ikke på samme måde som på diktafonen, da der bla. anvendes standardbiblioteker.
Den måde kommunikation foregår på vil forklaret nærmere i det følgende afsnit.
16.5.1 Forbindelse gennem COM-port
For at kunne anvende COM-porten er det nødvendigt, at denne er sat rigtigt op. Funktionen,
Opsaet_forbindelse, til opsætningen af COM-porten er lavet med udgangspunkt i et eksempel
fra en forelæsning [Madsen, 2003]. Parameterne skal sættes op som ACIA2, fordi disse skal
kommunikere sammen.
Ud over opsætningen specificeres skrive og læse rutinerne til kommunikationsporten, så de kan
kaldes over alt i programmet. Dette giver de andre funktioner i programmet et "easy to use"
-interface til anvendelsen af COM-porten, når denne er sat op. Skrivefunktionen, put_char,
sender det byte, som den bliver kaldt med. Læsefunktionen, get_char, venter på, at der kommer
en byte fra diktafonen. Hvis diktafonen ikke svarer inden den specificerede timeout-tid,
returneres en fejl.
Når kommunikationen er fuldført, giver modulet mulighed for at lukke COM-porten igen og
genetablere de tidligere opsætninger af COM-porten. Dette sker, når den har sent signalet til
diktafonen, om at kommunikation afbrydes, se appendiksG.
16.5.2 Test af pc-software
Pc-softwaren er testet ved at lave et testprogram, der kører på en anden pc end den pc-programmet
kører på, som simulerer diktafonen i kommunikationsprotokolen. Denne test er beskrevet i
testrapport VII, hvor det ses, at pc-softwaren overholder kommunikationsprotokollen og kan
gemme wave-filer det specificerede sted. Da pc-softwaren blev testet sammen med diktafonen
måtte det konkluderes, at der ikke kunne opnåes en tilfredstillende kommunikation imellem
disse. For at overførslen kunne finde sted skulle interruptniveau sættes op vha. TS2MON. Der
blev indtalt en besked, som fyldte hele den tilgængelige RAM på diktafonen, altså 100000h byte
= 1048576 byte. Ved overførsel fra diktafon til pc viste pc-programmet en længde på 1048575
byte, og denne besked blev overført. Efterfølgende kunne beskeden aflyttes på pc’en. Lyden
var forståelig, men ikke nær så god, som den der kunne afspilles på selv diktafonen. Filen er
vedlagt på cd-rom med navnet "besked1.wav". Egenskaberne for filen viser desuden, at der var
overensstemmelse med det indstillede fra diktafonen, f.eks. var samplingsfrekvensen 4 kHz.
117

Kapitel 16. Softwareimplementation
16.6 Delkonklusion
Diktafonsoftwaren konkluderes at fungere, da der kan optages og afspilles i den laveste kvalitet.
At det ikke fungerer i de højere kvaliteter konkluderes, at skyldes for mange funktioner
i Lyd_kontrol og de moduler som den kalder. Det vil derfor være nødvendigt at begrænse
diktafonens funktionalitet eller skaffe mere tid til eksekvering af kode, ved anskaffelse af en
hurtigere processor. Pc-softwaren konkluderes at virke som modul. Testen har vist at softwaren
kan overholde prokollen og flowdiagrammer i kravspecifikationen. Samspillet med diktafonen
og pc’en konkluderes ikke at virke fuldstændigt, fordi den ikke foregår automatisk.
118

Kapitel
17
Acceptest
I dette kapitel bliver der konstateret, hvilke af accepttestspecifikationens testemner, der opfyldt
i projektet, se afsnit 4. I den følgende tabel referes der til nummeret på det enkelte testemne,
om testemnet er opfyldt og en eventuel henvisning til hvor dette aktuelle testemne er opfyldt.
Størstedelen af testemnerne er opfyldt gennem observationer ved test på den færdige diktafon.
Disse observationer er ikke dokumenteret her, da dette er trivielt.
Nummer Opfyldt Bemærkninger
1
Ô
Testrapport III
2
Ô
Testrapport II
3
Ô
4
Ô
5
Ô
6
Ô
7
Ô
8
Ô
9
Ô
10
Ô
11
Ô
12
Ô
13
Ô
14
Ô
Kan ikke indstilles hver gang
15
Ô
Dog ikke automatisk
16 ¤ Programmet melder fejl ved sletning
17
Ô
Dog kun ved kvalitet 1
18
Ô
Dog kun ved kvalitet 1
119

Kapitel 17. Acceptest
Nummer Opfyldt Bemærkninger
19
Ô
Dog kun ved kvalitet 1
20
Ô
Nogle gange reagerer knapperne ikke
21
Ô
Dog kun ved kvalitet 1
22
Ô
23
Ô
24
Ô
cd-rom
25
Ô
Diagram A, B og C samt kapitel VII
26
Ô
27
Ô
28
Ô
29
Ô
30
Ô
31
Ô
cd-rom
Accepttesten opfyldes på nær et punkt. Det vil være nødvendigt at foretage forbedringer, såfremt
accepttesten skal opfyldes i forhold til accepttestspecifikationen. Kommunikationen mellem diktafonen
og pc’en skal forbedres og diktafon-softwaren skal kunne fungere ved alle kvaliteter.
120

Kapitel
18
Konklusion
Der konkluderes i det følgende på: Anvendelsen af SPU og opfyldelse af kravspecifikationen.
Konkludering på anvendelse af SPU baseres på gruppens vurdering af i hvor stor grad denne
metode har hjulpet arbejdsgangen og den udfærdigede dokumentation. Opfyldelse af kravsspecifikationen
baseres på accepttesten. Om de enkelte punkter i accepttesten er opfyldt kommer af
delkonklusionerne i de foregående kapitler. Derudover konkluderes der i den forbindelse også
på de enkelte moduler.
Anvendelsen af Struktureret Program Udvikling i forbindelse med systemudviklingen har gjort
det let at dele systemet op i mindre moduler. For disse moduler har der været en klar defineret
funktionalitet og grænseflade til de andre moduler. Desuden er der opnået klar oversigt over de
enkelte funktioners virkemåde, og dette har muliggjort parallelle udviklingsforløb både indenfor
software og hardware. Strukturet Program Udvikling har været meget ressourcekrævende
i projektperiodens begyndelse, men har resulteret i mere effektiv ressourcefordeling senere i
selve designforløbet. Som eksempel kan nævnes, at det tog væsentlig kortere tid end forventet
at programmere softwaren. En af bagsiderne ved SPU-metoden modulopdeling har været et øget
komponent forbrug netop den klare opdeling mellem modulerne.
Opfyldelsen af accepttesten er afhængig af fungerende hardware og software. CPU-, hukommelses-
og RS232-modulet danner kernen i diktafonsystemet. CPU-modulet stiller krav til den
øvrige hardware mht. kommunikation, timing og signalniveau. Kommunikation er sikret gennem
generering af de krævede DTACK-signaler ved asynkron kommunikation og VPA-signaler
ved synkron kommunikation og autovektoriseret interrupt. Flowkontrol til de perifere enheder
sker gennem interruptrutiner. Den indbyrdes kommunikation mellem enhederne kan konstateres
at fungere jvf. integrationstesten.
CPU-modulets primære opgave er at hente lyddata fra en A/D-konverter, og gemme dette i
hukommelsen. Frekvensområdet for lyddata er valgt til 300 - 1700/3400/6800 Hz. Den nedre
grænsefrekvens er realiseret vha. et 4. ordens Butterworth højpasfilter. Filtret blev designet på
baggrund at der ønskedes en dæmpning ved 50 Hz ned til under LSB dvs. 60 dB. Filtret giver
en dæmpning på 61 dB ved 50 Hz, og opfylder dermed kravet. Derudover er der indsat et filter
for at undgå aliasing, og dette dæmper 22 dB ved den halve samplingsfrekvens og opfylder
dermed kravet på 19 dB. Ved optagelse konverteres det filtrerede signal til en digital værdi og
lagres i RAM med en samplingsfrekvens på hhv. 4, 8 eller 16 kHz alt efter den valgte kvalitetsindstilling.
Det lagrede lyddata kan enten afspilles på diktafonen eller overføres til en pc
via RS232-modulet. Afspilning sker ved en D/A-konvertering og efterfølgende rekonstruktion
af signalet. A/D- og D/A-konverteringen blev testes ved at sende et sinus-signal ind på A/Dkonverteren
og vha. et program blev de 8 bit sendt direkte over på D/A-konverteren. Støjen på
121

Kapitel 18. Konklusion
udgangen viste sig dæmpet i forhold til indgangen. Afspilning og optagelse kan foretages ved
alle kvaliteter, men lydkvaliteten falder i takt med at samplingsfrekvensen øges.
Kvalitetsindstillingen styres af et kvalitetsmodul, og kvaliteten kan indstilles af brugeren fra en
pc. Dette gøres vha. en styret switch, som har 3 forskellige samplings- og filterfrekvenser på
indgangen. Udgangsclocken kan ændres ved, at CPU’en adresserer kvalitetsmodulet, og vha.
databussens D00-D01, R/Wog chipselect latcher en værdi ind i switchen, som derved skifter
udgangsclock til det ønskede.
Interface til brugeren foregår vha. trykknapper og et display. Information i displayet består af:
tilstand, fejl, aktuel besked, beskeder ialt, aktuel tid i beskeden, længden af aktuel besked samt
resterende tid i hukommelsen; de sidste tre angives i minutter og sekunder. Man kan f.eks.
under optagelse konstatere, at den aktuelle tid bliver talt op hvert sekund samtidigt med, at den
resterende tid bliver talt ned. Dette fungerer dog kun i laveste kvalitet.
Softwarens enkelte moduler tager udgangspunkt i kravspecifikationens flowdiagrammer. Softwaren
er modulvis testet på både host og diktafon. Udfra disse test er det rimeligt at konkludere,
at softwaren fungerer efter hensigten. Det er dog alligevel heri, at problemet højst sandsynligt
består. Problemet formodes at ligge i modulet, Lyd_kontrol, der antages at optage for meget af
CPU’ens tid i forbindelse med optagelse og afspilning af en sample. Denne formodning bygger
på, at displayet ikke opdateres, samt at der ikke reageres på knaptryk, ved mellemste og højeste
lydkvalitet.
Pc-softwaren blev testet sammen med en anden pc, og dette viste, at pc-programmet overholdte
de opstillede krav. Det var dog nødvendigt manuelt at opsætte interruptniveauet. Dette accepteres
ikke, da brugeren forventes ikke at være teknisk kyndig. Lydkvaliteten af det overførte
gjorde det muligt at forstå, hvad der blev sagt, men kvaliteten var ikke på samme niveau som
ved afspilning på diktafonen.
Såfremt det accepteres, at diktafonen kun fungerer optimimalt ved den laveste kvalitet må acceptesten
siges at være opfyldt. Hvis diktafonen skal leve helt op til de, i kravspecifikationen,
opstillede krav vil være nødvendigt at optimere diktafon-softwaren. Eventuelt kunne en løsning
være at anvende en hurtigere CPU.
122

Litteraturliste
[74HC138] Texas Instruments.
SN54HC138, SN74HC138 3-line to 8-line decoders/demultiplexers.
URL: http://lorca.umh.es/isa/es/temas/micros/doc/datasheets/74hc138.pdf
Downloadet d. 27/5-2003, vedlagt på cd-rom.
[74HC148] Texas Instruments. SN54HC148, SN74HC148 8-line to 3-line priority encoders.
URL: http://www.it.lth.se/datablad/Logik/74HC/74HC148.pdf
Downloadet d. 27/5-2003, vedlagt på cd-rom.
[AD7524] Analog Devices. 8-bit Buffered Multiplying DAC.
URL: http://www.analog.com/UploadedFiles/Datasheets/888358036ad7524.pdf
Downloadet d. 28/4-2003, vedlagt på cd-rom.
[ADC0820] National Semiconductor. ADC0820 8-Bit High-Speed µP Compatible A/D Converter
with Track/Hold Function, 1999.
URL: http://www.national.com/ds/AD/ADC0820.pdf
Downloadet d. 18/2-2003, vedlagt på cd-rom.
[AM29F010B] AMD. Am29F010B, CMOS 5.0 Volt-only, Uniform Sector Flash Memory,
2002.
URL: http://www.amd.com/us-en/assets/content_type/
white_papers_and_tech_docs/22336c1.pdf
Downloadet d. 10/3-2003, vedlagt på cd-rom.
[Biering-Sørensen m. fl., 1996] Stephen Biering-Sørensen, Finn Overgaard Hansen, Susanne
Klim og Preben Thalund Madsen. Håndbog i Struktureret Programudvikling. Teknisk
Forlag A/S, 1996, 1. udgave, 7. oplag.
ISBN: 87-571-1046-8.
[Born, 1995] Günter Born. The file formats handbook. International Thomson Computer Press,
London, 1995.
[Clements, 1997] Alan Clements. Microprocessor Systems Design. PWS Publishing Company,
1997, 3. udgave.
ISBN: 0-534-94822-7.
123

Litteraturliste
[COMP630] COMP630 WAV File Format Description, 2000.
URL: http://www.technology.niagarac.on.ca/courses/
comp630/WavFileFormat.html
Downloadet d. 7/5-2003, vedlagt på cd-rom.
[Crocker, 1998] Malcolm Crocker. Handbook of acoustics. John Wiley and Sons, Inc., 1998,
1. udgave.
ISBN: 0-471-25293-X.
[Harmark, 2003] Kristian Harmark. System arkitektur og integration (hw), mm 2. Forelæsning,
Januar 2003.
[Hüche, 1998] Erik Hüche. Digital signalbehandling. Teknisk forlag, 1998, 1. udgave, 6.
oplag.
ISBN: 87-571-0874-9.
[KM684000B] Samsung Electronics. KM684000B Family, 512Kx8 bit Low Power CMOS
Static RAM, 1997.
URL: http://srv.icom4u.co.kr/datasheet/memory/sram/samsung/KM684000B.pdf
Downloadet d. 10/3-2003, vedlagt på cd-rom.
[Krystal] TQ ELEKTRONIK KOMPONENTEN GMBH. Quartz crystals, oscillators and filters,
1993.
[L1604] Powertip. PC 1604-A.
URL: http://www.actron.de/PTC/pc1604a.pdf.
Downloadet d. 15/4-2003, vedlagt på cd-rom.
[Langford-Smith, 1997] F. Langford-Smith. Radio Designer’s Handbook. Reed Educational
and Professional Publishing Ltd., 1997, 4. udgave.
ISBN: 0-7506-3635-1.
[LM380, 2000] National Semiconductor. LM380 2.5W Audio Power Amplifier, 2000.
URL: http://cache.national.com/ds/LM/LM380.pdf.
Downloadet d. 18/2-2003, vedlagt på cd-rom.
[LM380-A, 1995] National Semiconductor. LM380 2.5W Audio Power Amplifier, 1995.
URL: http://www.national.com/an/AN/AN-69.pdf.
Downloadet d. 10/3-2003, vedlagt på cd-rom.
[LM7805] Fairchild Semiconductor. MC78XX/LM78XX/MC78XXA 3-Terminal 1A Positive
Voltage Regulator.
URL: http://www.fairchildsemi.com/ds/LM/LM7805.pdf.
Downloadet d. 27/5-2003, vedlagt på cd-rom.
[LM7905] National Semiconductor. LM79XX Series 3-Terminal Negative Regulators.
URL: http://cache.national.com/ds/LM/LM7905.pdf.
Downloadet d. 27/5-2003, vedlagt på cd-rom.
124

Litteraturliste
[Madsen, 2003] Per Printz Madsen. System arkitektur og integration (hw), mm 19. Forelæsning,
April 2003.
[MAX232] Maxim Integrated Products. Multichannel RS-232 Drivers/Receivers, 2003.
URL: http://pdfserv.maxim-ic.com/arpdf/MAX220-MAX249.pdf.
Downloadet d. 22/5-2003, vedlagt på cd-rom.
[MAX297] Maxim Integrated Products. 8th-Order, Lowpass, Epilliptic, Switched-Capacitor
Filters, 1992.
URL: http://pdfserv.maxim-ic.com/arpdf/MAX293-MAX297.pdf.
Downloadet d. 18/2-2003, vedlagt på cd-rom.
[MC68000] Motorola Inc. M68000 8-/16-/32-Bits Microprocessors User’s Manual, 1993.
URL: http://e-www.motorola.com/brdata/PDFDB/docs/MC68000UM.pdf.
Downloadet d. 7/3-2003, vedlagt på cd-rom.
[MM74C922] Fairchild. MM74C922, MM74C923, 16-Key Encoder, 20-Key Encoder.
URL: http://www.fairchildsemi.com/ds/MM/MM74C922.pdf.
Downloadet d. 27/5-2003, vedlagt på cd-rom.
[Oppenheim/Schafer, 1999] Alan V. Oppenheim og Ronald W. Schafer. Discrete-Time Signal
Processing. Prentice Hall, 1999, 2. udgave.
ISBN: 0-13-754920-2.
[PEEL18CV8] ICT. PEEL TM 18CV8 -5/7/-10/-15/-25 CMOS Programmable Electrically Erasable
Logic Device.
URL: http://www.ictpld.com/ftp/18cv8.pdf.
Downloadet d. 23/5-2003, vedlagt på cd-rom.
[PEEL22CV10] ICT. PEEL TM 22CV10A-7/-10/-15/-25 CMOS Programmable Electrically
Erasable Logic Device.
URL: http://www.ictpld.com/ftp/22cv10a.pdf.
Downloadet d. 17/3-2003, vedlagt på cd-rom.
[Philips Semiconductors, 1990] Philips Semiconductors. 74hc/hct4040, 12-stage binary ripple
counter.
URL: http://www.philipslogic.com/products/hc/pdf/74hc4040.pdf.
Downloadet d. 24/4-2003, vedlagt på cd-rom.
[Sedra/Smith, 1998] Adel S. Sedra og Kenneth C. Smith. Microelectronics Circuits. Oxford
University Press, 1998, 4. udgave.
ISBN: 0-19-511690-9.
[Seiko, 1998] Seiko Instruments GmBH. Liquid Crystal Displays, 1998.
URL: http://www.glyn.de/New_home/Produkte/Opto/Alphanum/
Datasheets/Seiko_Instruments/SI_Manual%20Italien.PDF.
Downloadet d. 15/4-2003, vedlagt på cd-rom.
125

Litteraturliste
[Soelberg, 1977] Jan Soelberg. Anvendt elektronik. Josty Kit, 1977, 8. udgave.
ISBN: 87-980079-0-4.
[Ståbi, 1995] Hans Ebert m.fl. Elektronik Ståbi. Teknisk forlag A/S, 1995.
[Strong/Plitnik, 1992] William J. Strong og George R. Plitnik. Music Speech Audio. Soundprint,
1992, 1. udgave.
ISBN: 0-9611938-2-4.
[Sweet, 2003] Michael R. Sweet. Serial Programming Guide for POSIX Operating Systems.
URL: http://www.easysw.com/~mike/serial/serial.pdf.
Downloadet d. 26/5-2003, vedlagt på cd-rom.
[Texas Instruments, 2002] Texas Instruments. Analysis of the Sallen-Key Architecture.
URL: http://www-s.ti.com/sc/psheets/sloa024b/sloa024b.pdf.
Downloadet d. 21/4-2003, vedlagt på cd-rom.
[TL7705A] Texas Instruments. TL7702A, TL7705A, TL7709A, TL7712A, TL7715A Supply
Voltage Supervisors, 2001.
URL: http://www-s.ti.com/sc/ds/tl7705a.pdf.
Downloadet d. 7/3-2003, vedlagt på cd-rom.
[TLC2201] Texas Instruments. TLC220x, TLC220xA, TLC220xB, TLC220xY Advanced LinC-
MOS Low-noise Precision Operational Amplifiers, 1997.
URL: http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/tlc2201.pdf.
Downloadet d. 5/5-2003, vedlagt på cd-rom.
[TLE2072] Texas Instruments. TLE207x, TLE207xA, TLE207xY EXCALIBUR LOW-NOISE
HIGH-SPEED JFET-INPUT OPERATIONAL AMPLIFIERS, 2000.
URL: http://focus.ti.com/docs/prod/productfolder.jhtml?
genericPartNumber=TLE%2072
Downloadet d. 28/3-2003, vedlagt på cd-rom.
[TS2MON, 2002] Sofus Birkedal Nielsen. M68000 Debugger/Monitor: TS2MON USER GU-
IDE. March 2002. Version 1.2.
[VN-3600, 2003] Olympus Danmark A/S. Tekniske specifikationer Olympus Digital Voice
Recorder VN-3600.
URL: http://www.olympus.dk/voice/vn3600_teknik.htm.
Downloadet d. 18/2-2003.
[Wakerly, 2001] John F. Wakerly. Digital Design. Prentice Hall, 2001, 3. udgave.
ISBN: 0-13-089896-1.
[Witten, 1982] Ian H. Witten. Principles of computer speech. Academic Press, Inc., 1982.
ISBN: 0-12-760760-9.
126

[WM-034B] Panasonic. Omnidirectional Electret Condenser Microphone Cartridge.
URL: www.cse.psu.edu/~cg473/92A011.pdf.
Downloadet d. 28/3-2003, vedlagt på cd-rom.
Litteraturliste
127

Del
Appendiks V
129

A
Sampling- og rekonstruktionsteori
Appendiks
A.1 Sampling
I det følgende vil grundlaget for samplingssætningen blive gennemgået. Kilden til det efterfølgende
er [Oppenheim/Schafer, 1999, side 140-144].
Samplingssætningen siger, at man skal sample med en frekvens, der er mindst dobbelt så høj
som den højeste frekvens i det der samples. Hvis ωs er samplingsfrekvensen og ωN er den
højeste frekvens i det samplede, så kan samplingssætningen udtrykkes ved ligningA.1.
ωs 2ωN
Denne sætning vil i det følgende blive begrundet.
A.2 Sampling i frekvensdomænet
I denne gennemgang betragtes et system som på figurA.1.
s(t)
xc(t) xs(t)
Konversion fra impulstog
til diskret tidssekvens.
x[n]=xc(nT)
(A.1)
Figur A.1: Sampling af et kontinuert tidssignal til et diskret tidssignal dvs. en analog til digital
konvertering.
xc(t) er det kontinuerte analoge tidssignal, som ønskes konverteret til et diskret digitalt tidssignal,
x[n]. Vha. modulation med et samplingssignal, s(t), der typisk er fra en A/D-konverteren,
som er givet ved det periodiske impulstog i ligningA.2, hvor n 0123, kan det samplede
signal ,xs(t), fås.
s t ∞
∑ δ t nT (A.2)
n ∞
131

Appendiks A. Sampling- og rekonstruktionsteori
xs(t) fås ved multiplikation af det analoge signal med samplingssignalet. Resultatet er vist i
er samplingsfrekvensen.
ligning A.3. T er her samplingsperioden og fs 1
T
xs t xc t ¡ s t
xc t
∞
∑ δ t nT
n ∞
Dette kan vha. af δ-funktionens "sigte-egenskab" skrives som i ligningA.3.
xs t ∞
∑ xc nT δ t nT (A.3)
n ∞
Ved Fourier-transformation af xs(t) fås et resultat, hvorud fra samplingssætningen ses. En multiplikation
i tidsdomænet svarer til en foldning i frekvensdomænet. Xs(jω) er givet ved ligning
A.4.
Xs jω 1
T Xc jω £ S jω (A.4)
Vinkelfrekvensen ω er givet ved ω 2π
T og Fourier-transformationen, S(jω), af samplingssignalet
er givet ved ligning A.5, hvor k 0123.
S jω 2π
T
∞
∑
δ ω kω (A.5)
n ∞
Foldningen af de to signaler kan herved udtrykkes ved summationen i ligningA.6.
Xc j ω kωs
(A.6)
T k ∞
Ud fra ligning A.6 ses det, at det samplede signal, Xs(jω), er det oprindelige analoge signal
Xs jω 1
∞
∑
med amplituden 1
T og med frekvensspring på ωs mellem hver gentagelse. Hvis det oprindelige
analoge signal har en øvre frekvens på ωN, kan dette illustreres som på figur A.2(a). Samplingssignalet,
S(jω), illustreres som på figurA.2(b). På figur A.2(c) og A.2(d) ses det samplede
signal, Xs(jω). Her er det tydeligt, at samplingsfrekvensen skal være mindst dobbelt så høj som
den højeste frekvens i det samplede signal, ligesom ligningA.1 siger det. Opfyldes samplingssætningen
ikke, opstår der antialiasing som på figurA.2(d).
132

-ωN
Xc(jω)
0 ωN ω
(a) Det kontinuerte tidssignal,
xc(t), repræsenteret i jω-domænet
som Xc(jω).
S(jω)
0
-2ωs -ωs ωs 2ωs
A.2. Sampling i frekvensdomænet
(b) Impulstogsignal fra f.eks. A/D-konverteren, s(t), repræsenteret i jω-domænet som
S(jω).
-2ωs -ωs -ωN
1
T
0
Xs(jω)
ωN
ωs-ωN
(c) Sampling af Xc(jω) med S(jω) for ωs 2ωN.
1
T
Xs(jω)
ωs 2ωs ω
0 ωs
ω
ωs-ωN
(d) Sampling af Xc(jω) med S(jω) for ωs 2ωN.
Figur A.2: Sampling af et kontinuert tidssignal, Xc(jω), til et tidsdiskret signal, Xs(jω).
ω
133

Appendiks A. Sampling- og rekonstruktionsteori
A.3 Rekonstruktion
Følgende er baseret på [Hüche, 1998, side 216-218]. En D/A-konverter består af et nul’te ordens
holdekredsløb, der holder værdien af sidste sample indtil det modtages en ny sample. Dette
resulterer i, at D/A-konverterens udgangssignal bliver trappeformet. Dette trappeformede signal
ønskes udglattet, og dette gøres med et rekonstruktionsfilter.
Et nul’te ordens holdekredsløb har en amplitudekarakteristik, der er udtrykt ved ligningA.7,
hvor fs er samlingsfrekvensen. På figur A.3 ses amplitudekarateristikken for holdekredsløbet
ved positive frekvenser. Det ses af karakteristikken, at der er frekvenskomposanter af signalet,
der er optræder ved højere frekvenser end samlingsfrekvensen. De frekvenskomposanter der
ligger over samplingsfrekvensen, findes ikke i det samplede signal, og ønskes derfor dæmpet.
Desuden indeholder signalet ikke komposanter over den halve samplingsfrekvens, f0, fordi der
samplet, så antialiasing undgås. Derfor bør disse bortfiltreres, da de ellers vil optræde som støj.
134
|X( π f/f s )|
1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
¬ sin
X f ¬
π f
fs
π f
fs
¬ ∞
¬ ∑
¬ m ∞
X f m ¡ fs
0
0 f
0
f
s 3f
0 2f
s
5f
0
3f
s
Figur A.3: Amplitudekarakteristik for nul’te ordens holdekredsløb ved positive frekvenser.
(A.7)

Appendiks
B
Timing af CPU
En stor del af mikroprocessorens operation består af læsning fra og skrivning til perifere enheder
eller hukommelse. Disse operationer skal foregå som read- eller writecycles, og kører efter en
bestemt protokol. Da denne timing af CPU’ens read- og writecycles er vigtig for interface mellem
CPU’en og de perifere enheder, gennemgås processorens read- og writecycles [MC68000,
side 10-10 - 10-14].
Fælles for read- og writecycles er, at de normalt tager 4 clockcycles at udføre. Read- og writecycles
længde bestemmes af, om CPU’en modtager et DTACK-signal tiden, tASI, før S4’s
opadgående flanke, se figur B.1. Hvis ikke der modtages et DTACK inden denne tid, indsættes
der waitcycles, indtil CPU’en modtager et DTACK tASI før den opadgående flanke på systemclock’en.
Under disse waitstates har alle CPU’ens udgangsben de samme værdier som ved slutningen
af S4, og CPU’en foretager sig ikke andet end at afvente DTACK.
B.1 Readcycle
I forbindelse med MC68000’s readcycle fra eksterne enheder, skal denne readcycle overholde
timingdiagrammet i figur B.1.
En readcycle foregår som angivet i timingdiagrammet på figurB.1 og i flowdiagrammet på figur
B.2: Hvis ikke R/W er høj, sættes den høj tCHRH efter S0’s opadgående flanke. Derefter sendes
en adresse ud på adressebussen. Denne adresse angives at være gyldig ved, at AS, UDS og
LDS sættes tCHSL efter den nedgående flanke af S1. Databussen skal have et gyldigt input til
tiden, tDICL, før den nedadgående flanke af S6. Hvis den enhed der læses fra, ikke kan levere
data hurtigt nok til databussen, må der indsættes waitcycles. Der læses fra databussen på den
nedadgående flanke af S6, hvorefter AS, UDS og LDS sættes høje tCLSH efter den nedafgående
flanke af S6.
På figur B.1 er også indtegnet CS, som er det chipselect, som adressedekoderen genererer.
Adressedekoderen reagerer kun, når AS sættes lav, og dette betyder en forsinkelse, tAdrDec, som
er den maksimale tid, adressedekoderen er om at reagere på input.
Den tid, som den eksterne enhed har til at sende gyldig data på databussen, tReadReady, gælder fra,
når den eksterne enhed modtager et chipselect, til data skal være gyldig. Denne tid kan udregnes
ved ligning B.1 til 217,5 ns.
tReadReady 25 ¡tcycle tCHSL tAdrDec tDICL 25 ¡ 125 60 25 10 2175ns (B.1)
135

Appendiks B. Timing af CPU
136
CLK
A01-A23
AS/UDS/LDS
R/W
CS
DTACK
D00-D15
tcycle
S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7
tCHRH
Adressering af ekstern enhed
1.R/W sættes til read
2. Adresse sættes på
adressebussen
3. AS, UDS og
LDS sættes
Modtager data
1. Latcher data
2. Fjerner UDS og LDS
3. Fjerner AS
tCHSL
tAdrDec
tDTACKgen
tReadReady
tASI
Figur B.1: Readcycle for CPU
Data
valid
tDICL
CPU Ekstern enhed
Begyndelse på ny cycle
Output af data
1. Modtager chip-select
2. Placerer data på
databussen
3. Sætter DTACK
Afslutter cycle
1. Fjerner data fra databus
2. Fjerner DTACK
Figur B.2: Flowdiagram for readcycle
tCLSH

B.2. Writecycle
Hvis den eksterne enhed kan levere data på databussen indenfor denne tid, skal der ikke indsættes
waitcycles. Hvis enheden derimod er langsommere end 217,5 ns, skal der indsættes et
antal waitcycles afhængig af enhedens hastighed. Hvis der ikke skal indsættes waitcycles, skal
der sørges for, at DTACK modtages tASI før S4’s nedadgående flanke. Dette udregnes i ligning
B.2 til 92,5 ns. I tilfælde, hvor der skal indsættes waitcycles, skal DTACK forsinkes 1 tcycle pr.
ønsket waitcycle.
tDTACKgen 15 ¡tcycle tCHSL tAdrDec tASI 15 ¡ 125 60 25 10 925ns (B.2)
B.2 Writecycle
En writecycle ses på flowdiagrammet på figur B.3 og timingdiagrammet på figur B.4. Den foregår
på følgende måde: Hvis ikke R/W var høj i forvejen, bliver den sat høj tCHRH efter S0’s
opadgående flanke. Derefter sættes en adresse på adressebussen, og AS sættes lav tCHSL efter
S2’s opadgående flanke. tCHRL efter S2’s opadgående flanke sættes R/W lav, hvorefter der sendes
data ud på databussen, og data er gyldig tCLDO efter den nedadgående flanke på S3. Derefter
sættes UDS og LDS tCHSL efter S4’s opadgående flanke. AS, UDS og LDS går høje tCLSH efter
den nedadgående flanke på S7, og data holdes på databussen indtil tCHDOI efter den nedadgående
flanke på S7. Hvis den enhed der skrives til, ikke kan nå at modtage data, inden dette bliver
ugyldigt, må der indsættes waitcycles.
CPU Ekstern enhed
Adressering af ekstern enhed
1. Adresse sættes på
adressebussen
2. AS sættes
3. R/W sættes til write
4. Data placeres på databus
5. Sætter UDS og LDS Input af data
1. Modtager chip-select
2. Gemmer data fra databus
Afslutter cycle
3. Sætter DTACK
1. Fjerner UDS og LDS
2. Fjerner AS
3. Fjerner data fra databus
4. Sætter R/W til read
Afslutter cycle
1. Fjerner DTACK
Begyndelse på ny cycle
Figur B.3: Flowdiagram for writecycle
Den tid, tW riteReady, som den eksterne enhed har til at latche data fra databussen, kan udregnes
ved ligning B.3 til 165 ns.
tWriteReady 2 ¡tcycle tCHSL tAdrDec tCHDOI 250 60 25 0 165ns (B.3)
137

Appendiks B. Timing af CPU
138
CLK
A01-A23
AS
UDS/LDS
CS
R/W
tCHRH
DTACK
D00-D15
tcycle
S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7
tCHSL
tDTACKgen
tCHRL
tCLDO
tCHSL
Data valid
tCLSH
tAdrDec
tASI
tWriteReady
Figur B.4: Writecycle for CPU
tCHDOI

B.2. Writecycle
Hvis den eksterne enhed kan latche data fra databussen indenfor 165 ns, skal der ikke indsættes
waitcycles. Hvis enheden derimod er langsommere end dette, skal der indsættes et antal waitcycles
afhængig af enhedens hastighed. Hvis der ikke skal indsættes waitcycles, skal der sørges
for, at DTACK modtages tASI før S4’s nedadgående flanke. Dette udregnes i ligning (B.4) til
117,5 ns. I tilfælde hvor der skal indsættes waitcycles, skal DTACK forsinkes 1 tcycle pr. ønsket
waitcycle.
tDTACKgen 15 ¡tcycle tCHSL tASI 15 ¡ 125 60 10 1175ns (B.4)
139

Appendiks
C Interrupt
Følgende er skrevet ud fra [Clements, 1997, side 443-446].
Interrupt er de perifere enheders mulighed for at bede mikroprocessoren om at blive betjent.
Der findes 2 forskellige måder, hvorpå der kan sendes interrupt til MC68000 processoren.
¯ Vektoriseret interrupt
¯ Autovektoriseret interrupt
Vektoriseret interrupt kræver, at de perifere enheder placerer et vektornummer på databussen,
der fortæller processoren, hvilken interruptrutine der skal udføres. Ved autovektoriseret interrupt
ligger det i CPU’ens exception vektortabel, hvilken Interrupt Service Rutine (ISR), der
skal udføres. Fordelen ved vektoriseret interrupt er, at der er mulighed for flere forskellige interruptrutiner,
mens der ved autovektoriseret interrupt kun er en rutine pr. interruptniveau. Da
der, ifølge afsnit 6.2.1, kun anvendes 2 interrupt-niveauer ud over NMI i dette projekt, vælges
autovektoriseret interrupt, da dette ikke kræver, at de perifere enheder er i stand til at sende
interruptvektoren ud på databussen.
C.1 Autovektoriseret interrupt
C.1.1 Interrupt rutine
Ved autovektoriseret interrupt foregår dataflowet, som det ses på figurC.1.
Når processoren modtager et interrupt, svarer den ved at sende interruptniveauet ud på adressebenene
A01 -A03, ogA04-A23 sættes høje. Derefter sættes R/W til 1, og FC0-FC2 sættes til
(1,1,1), da dette angiver IACK. Herefter sættes AS, LDS og UDS.
Når den enhed, der har sendt interrupt, modtager IACK, skal denne sætte VPA, da dette angiver,
at der er tale om et autovektoriseret interrupt. Da VPA gøres aktiv, ignoreres databussen af
CPU’en og denne slår op i sin vektortabel for at finde ud af, hvilken kode der skal udføres,
når IACK-sekvensen er afsluttet. LDS, UDS og AS fjernes, enheden fjerner VPA og IRQ, og
IACK-sekvensen afsluttes [Clements, 1997, side 444 - 446]. I praksis er det dog ikke enheden,
men CPU-modulet, der sætter og fjerner VPA.
140

Processor
1. Sætter interruptniveau #
på A01-A03
2. Sætter R/W til Read
3. Sætter FC til IACK
4. Sætter AS
5. Sætter LDS og UDS
1. Ignorerer databus
2. Fjerner LDS og UDS
3. Fjerner AS
4. Fjerner IACK fra FC
5. Fjerner IRQ-niveau fra
A01-A03
Starter Interrupt Service
Rutine
C.1. Autovektoriseret interrupt
Perifær enhed
Sætter IRQ#
Sætter VPA efter
modtagelse af IACK#
Fjerner VPA
Fjerner IRQ#
Figur C.1: Flowdiagram for interrupt-sekvensen ved autovektoriseret interrupt
[Clements, 1997, side 441-446]. # angiver nummeret på interruptet, der bliver
sendt.
141

Appendiks
D
Filterberegning
til højpasfilter
I det følgende vil overføringsfunktionen for et 2. ordens Butterworth filter blive udledt og komponentstørrelser
vil blive beregnet ved sammenligning med standardligningen, i frekvensdomænet,
for et 2. ordens højpasfilter. To af disse filtre vil da blive samlet til et 4. ordens filter.
Standardligningen for et 2. ordens højpasfilter ser ud på følgende måde [Texas Instruments, 2002,
s. 9]:
HHP
f
K
f 2
fo
fo
2
j¡ f
Q¡ fo 1
(D.1)
Hvor f o angiver filtrets knækfrekvens, K angiver forstærkningen i pasbåndet og Q angiver filterets
godhed. Forstærkningen sættes til 1.
Kredsløbsdiagrammet for et 2. ordens Sallen-Key højpasfilter fremgår af figurD.1
[Texas Instruments, 2002].
Vi
CHP1
CHP2
RHP1
RHP2
Figur D.1: 2. ordens Sallen-Key højpasfilter.
Overføringsfunktionen for højpasfiltret kan nu udledes, hvis dette kredsløb Laplace-transformeres.
Det Laplace-transformerede kredsløb ses på figurD.2.
Der kan nu opstilles ligninger for I1 s , I2 s og V1 s .
142
+
−
I s I1 s I2 s (D.2)
Vo

Vi s
1
s¡CHP1
I s
I2 s
I1 s
V1 s
1
s¡CHP2
RHP1
RHP2
Vo s
+
−
Vo s
Figur D.2: Laplace-transformeret 2. ordens Sallen-Key højpasfilter
Der anvendes virtual shortcircuit-princippet:
Strømmen gennem RHP1 kan findes som:
I1 s Vo s
RHP1
(D.3)
Spændingen, V1(s) findes ved ligning D.4, da der tilnærmelsesvis ikke løber strøm ind i operationsforstærkeren.
I1(s) indsættes:
1
V1 s I1 s
Vo s
RHP1
s ¡ CHP2
1
s ¡ CHP2
RHP1
RHP1
Vo s
Strømmen gennem RHP2 findes, og ligning D.4 indsættes:
1
I2 s V1 s Vo s
RHP2
Vo s
1
s¡CHP2¡RHP1
RHP2
1
s ¡ CHP2 ¡ RHP1
Vo s
I(s) fra ligning D.2 bestemmes, og der indsættes D.4:
1
I s Vi s V1 s s ¡ CHP1 Vi s Vo s
s ¡ CHP2 ¡ RHP1
Vo s
1
s¡CHP2¡HHP1
RHP2
1 s ¡ CHP1
Overføringsfunktionen kan nu bestemmes ved at sætte ligningD.2 og D.6 lig hinanden.
Vi s Vo s
1
s ¡CHP2 ¡ RHP1
1 s ¡ CHP1 Vo s
RHP1
Overføringsfunktionen findes nu som H s Vo s
Vi s .
H s Vo s
Vi s
CHP1
CHP2¡RHP1
s ¡ CHP1
1
s ¡ CHP1 RHP1
Vo s
1
s¡CHP2¡RHP1¡RHP2
1
s ¡CHP2 ¡ RHP1 ¡ RHP2
s 2 ¡ CHP1 ¡CHP2 ¡ RHP1 ¡ RHP2
s 2 ¡ CHP1 ¡CHP2 ¡ RHP1 ¡ RHP2 s CHP1 ¡ RHP2 CHP2 ¡ RHP2 1
(D.4)
(D.5)
(D.6)
(D.7)
143

Appendiks D. Filterberegning til højpasfilter
Ved at lade s j ¡ 2π¡ f , fo
1
2π Ô CHP1¡CHP2¡RHP1¡RHP2
og Q
Ô CHP1¡CHP2¡RHP1¡RHP2
CHP1¡RHP2 CHP2¡RHP2 CHP:2¡RHP1 1 K
følger ligning D.7 samme form som ligning D.1. Komponentværdierne kan nu bestemmes, idet
fo 300 Hz og Q Ô 0707. Q vælges til Ô 0707, da der ønskes en Butterworth filterkarakteristik.
Butterworth filterkarakteristikken vælges, da der ikke ønskes rippler i hverken stop- eller
pasbåndet. Grunden til, at Q vælges til Ô 0707 og ikke 0,707 som er den korrekte værdi for
en Butterworthkarakteristik er, at det er produktet af de to filtres Q-værdier, der giver det samlede
filters Q-værdi. Ô 0707 ¡ Ô 0707 0707, og det samlede filter får altså en Butterworth
filterkarakteristik.
For at simplificere udregningen sættes CHP1 CHP2. Vi har da:
Ô
C2 ¡ RHP1 ¡ RHP22
Q
2 ¡ C ¡ RHP2
fo
Ñ
RHP2
Ô 0707 RHP1 4 ¡ 0707 ¡ RHP2
1
2π Ô C2 300 Hz
¡ RHP1 ¡ RHP2
1
600π ¡ C 2 ¡ RHP1 Hz
1
Ô 0707 ¡ 1200π ¡ CHz
C CHP1 CHP2 vælges til 47 nF. Modstandsværdierne bliver da:
RHP2
1
Ô 0707 ¡ 1200π ¡ 47 nF Hz 671 kΩ 665 kΩ
RHP1 4 ¡ 0707 ¡ 671 kΩ 1898 kΩ 187 kΩ
Ved disse komponentværdier bliver fo 3037 HzogQ Ô 0703. Det samlede 4. ordens filter
kan ses på figur D.3. Q-værdien for det samlede filter er produktet af Q-værdierne for det enkelte
filter. I dette tilfælde bliver den samlede Q-værdi altså 0,703, hvilket tilnærmelsesvis svarer til
en Butterworth filterkarakteristik.
144
Vi
CHP1
47n
CHP2
47n
RHP1
18,7k
RHP2
6,65k
+
−
CHP3
47n
CHP4
Figur D.3: 4. ordens højpasfilter
47n
RHP3
18,7k
RHP4
6,65k
+
−
Vo

Appendiks
E
Wave-filformat
Følgende appendiks vil beskrive opbygningen af filformatet wave. Kilden til det efterfølgende
er [Born, 1995, s. 1147-1149] og [COMP630]. Til sidst i appendikset vil det blive gennemgået,
hvorledes wave-filerne ser ud i dette projekt.
E.1 Generel opbygning af wave-filer
Waveformatet er et underformat af RIFF (Resource Interchange Format), som er foreslået af
Microsoft. RIFF formatet kan indeholde forskellige data, såsom grafik, lyd m.m. Waveformatet
indeholder lyddata. RIFF format er en såkaldt pakke, som består af flere store dele; de såkaldt
chunks. Hver chunk bestemmer indholdet af data. En wavefil består af 3 chunks. Wavefilens
struktur er vist i tabel E.1.
RIFF Header
Format chunk
Data chunk
Tabel E.1: Wavefilens struktur.
Hver chunk begynder med en identifikation af indholdet af den pågældende chunk. Derefter
følger længden af chunk’en. Til sidst følger et vilkårligt antal af parametre.
RIFF filer skal gemmes i "little-endian". Dvs. at bytes i et word gemmes fra højre til venstre,
den mindst betydende byte til højre, modsat "big-endian", som gemmes fra venstre til højre,
den mindst betydende byte til venstre. Little endian kan illustreres ved et eksempel. I tabellen
herunder er der eksempler på at gemme et word (2 byte) eller et longword (4 byte).
Værdi Big endian Little endian Bemærkning
1h 00 01 01 00 word
10h 00 10 10 00 word
2D46h 00 00 2D 46 46 2D 00 00 longword
01020304h 01 02 03 04 04 03 02 01 longword
Herefter følger en beskrivelse af de enkelte chunks.
145

Appendiks E. Wave-filformat
E.1.1 RIFF header
RIFF headerens struktur ses i tabel E.2. De første fire bytes indeholder RIFF signaturen, de
næste fire længden (i bytes) af resten af filen. Header chunk’en afsluttes med “WAVE”, hvilket
antyder at filen er en wavefil.
E.1.2 Format chunk
Byte nummer Indhold
0-3 “RIFF” (ASCII)
4-7 Længden (i bytes) af pakken der følger.
8-11 “WAVE” (ASCII)
Tabel E.2: RIFF headerens struktur.
Denne chunk indeholder information om hvilket format dataene er i f.eks. om lyden er i mono
eller stereo. Strukturen ses i tabel E.3.
Byte nummer Indhold
12-15 “fmt ” (ASCII)
16-19 Længden af resten af denne chunk. Længde er altid 10h.
20-21 Format type: 0 = Mono, 1 = Stereo (Altid stereo [COMP630])
22-23 Kanaler: 1 = Mono, 2 = Stereo
24-29 Samplingsfrekvens [Hz]
30-33 Byte pr. sekund
34-35 Byte pr. sample: 1 = 8 bit mono,2=8bitstereo eller 16 bit mono,
4 = 16 bit stereo
36-37 Bit pr. sample
E.1.3 Data chunk
Tabel E.3: Format chunk’ens struktur.
Denne chunk indeholder data. Strukturen kan ses i tabelE.4.
146

Byte nummer Indhold
38-41 “data” (ASCII)
42-45 Længden af pakken der følger.
E.2. Wave-filens opbygning i dette projekt
46- data (samples med det beskrevne format i format chuck’en)
Tabel E.4: Data chunk’ens struktur.
E.2 Wave-filens opbygning i dette projekt
Tabel E.5 viser, hvordan wave-filerne skal gemmes med de parametre, som er valgt i dette projekt.
Byte 4-7 skal indeholde længden af pakken der følger. Dvs. at det er antallet af samples
+ 36. Offsettet på 36 svarer til antallet af bytes efter byte 7 til data begynder. I dette projekt
anvendes der en bitopløsning på 8 bit (1 byte) pr. sample på 1 kanal. Antallet af kanaler og byte
pr. sample angives derfor altid som 1. Samplingsfrekvensen er variabel. Da bitopløsningen er 8
bit, er byte pr. sekund det samme som samplingsfrekvensen.
Byte nummer Indhold
0-3 “RIFF” (ASCII)
4-7 Antal samples + 36 (bytes).
8-11 “WAVE” (ASCII)
12-15 “fmt ” (ASCII)
16-19 10h.
20-21 Format type: 1 = Stereo
22-23 Kanaler: 1= Mono
24-29 Samplingsfrekvens: 4 kHz (FA0h), 8 kHz (1F40h) eller 16 kHz
(3E80h)
30-33 Byte pr. sekund = samplingsfrekvensen
34-35 Byte pr. sample: 1 = 8 bit mono
36-37 Bit pr. sample: 8
38-41 “data” (ASCII)
42-45 Længden af pakken der følger: Antal samples.
46-slut data (samples med det beskrevne format i format chuck’en)
Tabel E.5: Opbygningen af wave-filen i dette projekt.
147

Appendiks E. Wave-filformat
E.2.1 Eksempel
For at gøre wave-filerne lidt mere håndgribelige, vises her et eksempel. Det antages, at der er
blevet optaget en besked med en samplingsfrekvens på 16 kHz, og at længden af beskeden er
to sekunder, altså det der svarer til 32000 samples. Koden er vist herunder. "R" betyder at det
er ASCII-værdien af R (82), som egentligt står der. Koden er angivet med mellemrum mellem
hver byte. I linie 1 og 5 ses det tydeligt at words og longwords gemmes som “little endian”.
0 "R" "I" "F" "F" RIFF fil
1 24 7D 00 00 00007D24h er 32000+36 (Antallet af samples + 36)
2 "W" "A" "V" "E" WAV format
3 "f" "m" "t" " " Format chunk begynder
4 10 00 00 00 10h er længden af chunk’en.
5 01 00 01 00 0001h er stereo og 0001h er antal kanaler
6 80 3E 00 00 3E80h er 16000 (samplingsfrekvensen)
7 80 3E 00 00 3E80h er 16000 (byte pr. sekund)
8 01 00 08 00 1h er byte pr. sample (mono). 8h er bit pr. sample
9 "d" "a" "t" "a" Data chuck begynder
10 00 7D 00 00 7D00h 32000 (Antalet af samples)
11 . . . . Data, hver prik angiver en byte
12 . . . .
148

Appendiks
F
Seriel kommunikation
Formålet med dette appendiks er at skabe overblik over opsætningen af den serielle kommunikation
i pc-softwaren. Her skal der tages hensyn til, at der er ønsket, at pc-softwaren skal
skrives i Linux. Dette appendiks er baseret på Linux manpages, kilde om seriel kommunikation
[Sweet, 2003] og [Madsen, 2003].
Det er vigtigt at definere, hvordan kommunikation mellem pc og diktafon skal foregå, da der fra
diktafonen er fastsat kriterier, som skal overholdes, for at kommunikationen skal kunne fungere.
Der er valgt at benytte en ACIA som kommunikationsadapter og derfor skal kommunikationen
med diktafonen foregå asynkront. Ligeledes er der fastsat en hastighed, hvormed data kan sendes
til og fra diktafonen, en såkaldt baudrate. I dette tilfælde er baudraten fastsat til 115,2 kbps. Hvis
denne hastighed ikke overholdes, kan man risikere, at der opstår fejl i kommunikationen.
F.1 Standardbiblioteker
I C-programmering findes der foruddefinerede filer, som skal inkluderes i programmet for at
kunne benytte de funktioner, som C tilbyder. Det er derfor vigtigt at finde ud af hvilke INCLUDEfiler,
som skal benyttes til opsætningen af den serielle kommunikation. Det vil her være nødvendigt
at inkludere følgende filer:
stdio.h Standard input/output. Dette giver f.eks. mulighed for udskrift til skærmen og input fra
tastatur.
fcntl.h File control. Giver bl.a. kontrol over "open files".
termios.h Generel terminal interface. Giver kontrol over "tty"porte(TeleType-port); i dette tilfælde
kommunikationsportene.
unistd.h UNIX standard function definition. Definerer symbolske konstanter og strukturer, som
ikke er definerede eller deklarerede.
sys/signal.h Specificerer hvordan programmet skal behandle signaler under eksekvring.
I Linux skal man ind og definere hvilken port man skal skrive til. For at skrive til porten skal
man ind og skrive til en enhedsfil (driver), som svarer til den port, man ønsker at skrive til. I dette
149

Appendiks F. Seriel kommunikation
projekt er det valgt, at den serielle COM1-port skal anvendes og derfor skal stien /dev/ttyS0
anvendes, når der skrives til porten. I Linux er der device-drivere til alt hardware i computeren
og de har til formål at gøre det muligt at kalde de enkelte stykker hardware med software.
F.2 Definitioner af variable
Først defineres der følgende variable, som anvendes gennem opsætningen.
#define BAUDRATE B115200 Et alias for den valgte baudrate.
#define MODEMDEVICE "/dev/ttyS0" Et alias for stien til enheds-driveren for COM1-port.
int fd; Definering af variabel, som i C normalt anvendes til fil-håndtering og kaldes "file descriptor".
Termios er en tty-controller, som anvendes til opsætning af tty-enheder og den er opbygget som
en struct. I denne struct er der, som standard, defineret options, som anvendes i opsætningen af
det enkelte device. De forskellige options er som følger:
c_cflag En kontrol option, som bl.a. anvendes til at opsætte baudrate, antallet af databit, paritetsbit
og stopbit.
c_lflag En lokal option, som bl.a. anvendes til at administrere, hvordan data skal behandles af
den serielle driver.
c_iflag En input option, som bl.a. anvendes til at lave kontrol af paritetsbit på data sendt til
porten.
c_oflag En output option, som bl.a. anvendes til at lave behandling af output-data. Styrer bl.a.
om data skal være lower- eller uppercase.
c_cc En option til karakterkontrol. Anvendes bl.a. til at styre timeouts ved manglende data på
porten.
Der vil i denne struct blive defineret to variable, som skal anvendes til at gemme den gamle og
den nye opsætning af porten. Den gamle opsætning gemmes således, at det er muligt genetablere
den gamle opsætning, efter programmet er afsluttet. De to variable er: newtio og oldtio.
Efter de forskellige hjælpevariable er defineret, kan opsætningen af kommunikationsporten begynde.
F.3 Opsætning af porten
Det er muligt at åbne den poet, man ønsker at skrive til ved at anvende kommandoen:
150

fd = open(MODEMDEVICE, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NONBLOCK);
F.3. Opsætning af porten
Hvor det ses at efter defineringen af porten (MODENDEVICE), er der sat nogle flags, som
har betydning for kommunikationen. Det første flag, O_RDWR, sætter porten i R/W-mode. Næste
flag, O_NOCTTY, får programmet til at slippe kontrollen over terminalen således, at input, f.eks.
tastetryk, ikke får indflydelse på terminalen. Det kan f.eks. være at lukke terminalen utidigt. Det
sidste flag, O_NONBLOCK, sørger for at porten ikke blokeres.
Når forbindelsen er åbnet, vil det være en fordel at undersøge, hvilken værdi fd returnerer med,
da " 1" betyder, at der opstod en fejl i forsøget på at åbne forbindelsen. Dette kan f.eks. betyde,
at diktafonen ikke er tilsluttet og der skal derfor komme en fejlmeddelse til brugeren.
Efter returværdien er undersøgt anvendes funktionen tcgetattr, som er en funktion, der anvendes
til at hente den gamle portopsætning og gemme den i variablen oldtio. Det ser ud som
følger:
tcgetattr(fd, &oldtio);
Efter den gamle opsætning er gemt, opsættes de ønskede kontrol options. Det ser ud som følger:
newtio.c_cflag = BAUDRATE | CRTSCTS | CS8 | CLOCAL | CREAD;
Hvor BAUDRATE angiver den ønskede kommunikationshastighed. Det næste flag, CRTSCTS, angiver
at der ønskes hardwareflowkontrol til datakommunikation. Herefter sættes kommunikationen
til at være 8 bit med flaget CS8, CLOCAL angiver, at der ikke ønskes at ændre "ejer" af porten.
Det sidste flag, CREAD, åbner muligheden for at modtage.
Herefter opsættes porten til at ignorere partitetsfejl ved at opsætte input options således:
newtio.c_iflag = IGNPAR;
Porten sættes herefter op til at sende raw (ubehandlet) data ud. Dvs. dataene sendes ud af porten
som de kommer til den. Dette gøres ved følgende kommando;
newtio.c_oflag = 0;
Da der vælges, at kommunikationen skal foregå med ubehandlet data, skal local options sættes
til nul, da der ellers kan forekomme fejl i kommunikationen. Dette gøres som følgende:
newtio.c_lflag = 0;
Der ønskes, at der skal læses data på porten ved hver karaterer som sendes til den, og for at
sikre, at computeren ikke låser, hvis der ikke modtages data, sættes der en timeout. Dette gøres
som følger:
151

Appendiks F. Seriel kommunikation
newtio.c_cc[VMIN] = 1; /* Antal karakterer før læsning *
newtio.c_cc[VTIME] = 0; /* Ti sekunder wait*/
Efter den ønskede opsætning er specificeret, fjernes den gamle med funktionen tcflush, som
fjerner alt på portens buffer. Efter den gamle opsætning er fjernet, sendes den nye opsætning til
porten med fuktionen tcsetattr, som sætter den nye opsætning. Dette ser ud som følger:
tcflush(fd, TCIFLUSH);
tcsetattr(fd, TCSANOW, &newtio);
Hvor TCIFLUSH fjerner alt opsætning for input. I opsætningen af porten anvendes TCSANOW til
at sætte den nye opsætning uden at vente. Herefter er opsætningen fuldført.
For at lukke for kommunikationen med den serielle port, anvendes kommadoen close(fd);
og dette vil slippe alt data tilknyttet til fd. Dvs. i dette tilfælde den serielle port. Inden porten
lukkes, sættes den gamle opsætning op igen, ved at anvende funktionen tcsetattr. Der sendes
ligeledes et afslutsignal til diktafonen.
Funktionen, som skal anvendes til at skrive fra pc’en til diktafonen, ser ud som følger;
write(fd, &tegn, 1);
Hvor funktionen write anvendes til at skrive til diktafonen. Flaget, &tegn, er en variabel for det
tegn, som skal sendes og 1 angiver mængden af bytes, der skal sendes.
Til sidst ses der på måden, hvorpå der hentes data fra diktafonen. Det gøres på følgende måde:
unsigned char ch = 1;
int timeout;
for( timeout =0; timeout < 2000000;timeout++){
if (read(fd, &ch, 1) ==-1){}
else{return ch;}}
Hvor ch er en variabel for den byte, som hentes fra diktafonen. Der defineres ligeledes en variabel,
timeout som anvendes til tællevariabel for en timeout tælleløkke. Funtionen, read, anvendes
til at læse fra diktafonen. Denne funtion har samme flags som write-funktionen.
152

Appendiks
G Protokol
I dette afsnit vil der blive beskrevet en protokol, som skal ligge til grund for kommunikationen
mellem pc og diktafonen. Ifølge kravspecifikationen skal pc’en styre kommunikationen, når
forbindelsen først er oprettet.
G.1 Løsningsforslag
Der er mange måder at udforme denne protokol på. I en protokol kan der enten lægges vægt
på sikkerhed eller hastighed/simplicitet. For at lave en sikker protokol, kan der laves mange
kontrolkoder, som sendes sammen med hvert stykke data. Hvis modtager finder disse koder
forkerte, kan den bede om at modtage dataene igen. Derved kan der korrigeres for tab af data.
Vælges det i stedet at lave en hurtig protokol, vil overførelsen gå stærkere. For at lave en hurtig
protokol skal man primært sende data og et minimum af kontrolsignaler.
G.1.1 Valg af løsning
Den grundige protokol fravælges, fordi systemet er begrænset. Hermed falder valget på at lave
en hurtig protokol.
G.2 Design af protokol
For at gøre protokollen så hurtig som muligt, er det vigtigt at gøre sig klart, hvad der er den
primære transport af data.
Ud fra figur 3.10 i kravspecifikationen kan det vurderes, hvilke data der skal gå mellem pc’en
og diktafonen.
Fra pc’en til diktafonen skal der kunne sendes følgende:
¯ Efterspørgsel om der er forbindelse
¯ Efterspørgsel om hvor mange beskeder der er
¯ Efterspørgsel om at hente kvalitet i Lyddata
¯ Efterspørgsel om at hente lyddata
¯ Efterspørgsel om at slette lyddata
153

Appendiks G. Protokol
¯ Sætte kvalitet i Kvalitet_status og Lyddata
¯ Afslutte forbindelsen
Fra diktafonen til pc’en skal der kunne sendes følgende:
¯ Svare på at diktafonen er klar
¯ Sende antal af beskeder
¯ Sende kvalitet fra Lyddata
¯ Sende lyddata
¯ Svare på at data er slettet
¯ Svare på at den har modtaget kvaliteten og gemt denne i Kvalitet_status
Det der kræver mest, er at sende lyddata, fordi lyddata i de fleste tilfælde er den største mængde
data. Derfor skal protokollen optimeres til at sende lyddata fra diktafonen til pc’en.
Da det er valgt, at pc’en skal styre kommunikationen, vil det også kun være pc’en, som sender
instruktioner. Diktafonen skal kun svare på de instruktioner, der kommer. Der er et "masterslave"
forhold mellem pc’en og diktafonen.
Først fastlægges instruktionerne og dataene fra pc’en. Der er syv instruktioner fra pc’en. Disse
kan beskrives vha. af tre bit. Pc’en skal ligeledes kunne sende kvalitet til Kvalitet_status
og Lyddata. Dette kræver to bit. For at kunne adskille de enkelte besker, vælges det, at pc’en
skal hente én besked ad gangen. Dette gøres ved at sende en efterspørgsel om at hente lyddata,
samt hvilket beskednummer der ønskes. Der er maksimalt 20 beskeder, det vil kræve 5 bit for at
angive dette.
Da der skal anvendes tre bit til instruktioner og fem bit til data, kan kommunikationen foregå på
byteniveau. Strukturen af en byte, sendt fra pc’en til diktafonen, ses nedenfor.
I2 I1 I0 D4 D3 D2 D1 D0
Hvor "I"angiver instruktioner og "D"angiver data. I det følgende angiver X’erne "don’t cares". I
praksis anvendes der dog 0’er.
Herefter vil det blive beskrevet, hvorledes pc’en sender en instruktion og hvordan diktafonen
skal reagere på denne instruktion.
Efterspørgsel om der er forbindelse
Pc’en sender følgende byte:
1 1 1 X X X X X
Diktafon skal svare med følgende, hvis den er klar:
0 0 0 0 0 0 0 1
Hvis den ikke er klar, skal den sende en kode forskellig fra det ovenstående.
154

Efterspørgsel om hvor mange beskeder der er
Pc’en sender følgende byte:
G.2. Design af protokol
0 0 1 X X X X X
Diktafon skal hente antal beskeder og sende værdien af dette i en byte. Hvis der f.eks. er 11
beskeder, er svaret:
0 0 0 0 1 0 1 1
Efterspørgsel om at hente kvalitet i Lyddata
Pc’en sender følgende byte:
0 1 0 X X X X X
Diktafon skal hente kvalitet og sende værdien af dette i en byte. Hvis det f.eks. er bedste kvalitet,
er svaret:
0 0 0 0 0 0 1 1
Efterspørgsel om at hente lyddata i Lyddata
Pc’en sender følgende byte:
0 1 1 D4 D3 D2 D1 D0
D0-D4 angiver beskednummeret.
Diktafonen skal svare med længden (i bytes) af beskeden og derefter begynde at sende lyddata.
Grunden til at længden sendes er, at pc’en kan afgøre, hvornår beskeden er slut. Længden af
en besked kan maksimalt være hele RAM’en. RAM’en er 20 0000h byte lang. Derfor angives
længden i longword. Grafisk vil svaret se således ud:
0 0 0 0 0 0 0 0
D23 D22 D21 D20 D19 D18 D17 D16
D15 D14 D13 D12 D11 D10 D09 D08
D07 D06 D05 D04 D03 D02 D01 D00
Lyddata - byte pr. byte til beskeden er slut
Efterspørgsel om at slette lyddata i Lyddata
Pc’en sender følgende byte:
1 0 0 X X X X X
Diktafonen skal svare med en byte. Har byten værdien 0, har den slettet data, og alle andre
værdier betyder, at den ikke har slettet data.
155

Appendiks G. Protokol
Sætte kvalitet i Kvalitet_status og Lyddata
Pc’en sender følgende byte:
1 0 1 0 0 0 D1 D0
D0-D1 angiver kvaliteten.
Diktafonen svarer med en byte. Har byten værdien 0, har den sat kvaliteten, og alle andre værdier
betyder, at den ikke har sat kvaliteten.
Afslutte forbindelsen
Pc’en sender følgende byte:
1 1 0 X X X X X
Diktafonen svarer ikke med noget og overtager selv styringen igen.
156

Del
Testrapporter VI
157

Testrapport
I.1 Formål
Formålet med disse målinger er at dokumentere, at:
¯ Reset/halt-kredsløbet fungerer.
¯ Adressedekoderne fungerer.
¯ IRQ-controlleren fungerer.
¯ DTACK-generatoren fungerer.
¯ VPA-generatoren fungerer.
I
CPU-modul
¯ Der kan kommunikeres med CPU-modulet ved hjælp af TS2MON.
For reset/halt-kredsløbet skal undersøges, at RESET og HALT indgangene på mikroprocessoren
holdes lave i minimum 100 ms ved reset. Dette skal finde sted, når strømforsyningen til systemet
tændes, og når en ekstern reset-kontakt aktiveres.
Desuden skal der undersøges, om reset/halt kredsløbet overholder de niveauer, som mikroprocessoren
kræver på RESET og HALT indgangene. Disse niveauer er [MC68000, side 10-7]:
¯ VILmaks: 0,8 V
¯ VIHmin: 2,0 V
For IRQ-controlleren skal undersøges, at der kan sendes interrupts til CPU’en. Herunder at det
er muligt at sende et NMI ved et tryk på NMI-knappen.
For adressedekoderen, VPA-generatoren og DTACK-generatoren skal undersøges, om disse
PEEL’S overholder testvektorerne i ABEL-filen.
159

Testrapport I. CPU-modul
I.2 Reset/halt-kredsløb
I.2.1 Apparatur
Apparat Mærke AAU-nummer
4-kanals oscilloskop Agilent 54625A 33844
Multimeter Fluke 37 08180
Strømforsyning Delta Elektronika E030-3 33133
I.2.2 Fremgangsmåde/opstilling
Ved opstart af system
Der måles med probe 1 på RESET, probe 2 på HALT og probe 3a på strømforsyningen. Dette
ses på figur I.1. Oscilloskopet trigger på strømforsyningen, og derved kan tidsforsinkelsen, fra
strømforsyningen tændes til RESET og HALT går høj, måles. Der måles også på spændingsniveauer
for logisk lav og høj på RESET og HALT vha. oscilloskopets cursor.
3a
RRH2
3b
10k
SWRH
CRHT
10µ
TL7705A
7
SENSE
3
6
CT RESET
1
REF
5
RESET
2
RESIN
CRH1
100n
5V
RRH1
10k
2
DRH1
DRH2
RRH3
10k
1
RRH4
10k
HALT
RESET
Figur I.1: Opstilling ved målinger. Probe 3a benyttes ved målingen ved opstarten af systemet.
Probe 3b benyttes ved målingerne ved reset af systemet, foretaget ved knaptryk på
SWRH. Pilene angiver probernes placering.
Ved aktivering af trykknap
Der måles med probe 1 på RESET, probe 2 på HALT og probe 3b på den eksterne kontakt.
Dette ses på figur I.1. Oscilloskopet trigger på kontakten, og derved måles tidsforsinkelsen, fra
kontakten slippes, til RESET og HALT går høj. Der måles også på spændingsniveauer for logisk
lav og høj på RESET og HALT med oscilloskopets cursor.
160

I.2.3 Måleresultater
Ved opstart af system
I.2. Reset/halt-kredsløb
Målingerne ved opstarten af systemet kan ses på oscilloskopbilledet på figurI.2. I tabel I.1 ses
de på oscilloskopbilledet aflæste tider fra systemet er startet op, og til signalerne bliver høje.
I tabel I.2 ses spændingsniveauerne for resethalt-kredsløbet under opstart.
Probe 1, [V]
Probe 2, [V]
Probe 3, [V]
4
2
0
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45
4
2
0
4
2
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45
0
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
tid, [s]
0.3 0.35 0.4 0.45
Figur I.2: Billede af oscilloskopets visning ved opstart. Probe 1 er RESET, probe 2 HALT og
probe 3 viser strømforsyningen.
161

Testrapport I. CPU-modul
Probe 1, [V]
Probe 2, [V]
Probe 3, [V]
5
4
3
2
1
5
4
3
2
1
4
2
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45
0
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
tid, [s]
0.3 0.35 0.4 0.45
Figur I.3: Billede af oscilloskopets visning ved aktivering af trykknap. Probe 1 er RESET,
probe 2 HALT og probe 3 viser reset-knappen.
Signal Tider
RESET 250 ms
HALT 250 ms
Tabel I.1: Tid fra opstart af systemet til signalerne
går høje.
Ved aktivering af trykknap
Signal Logisk lav Logisk høj
RESET 0,563 V 5,0 V
HALT 0,500 V 5,0 V
Tabel I.2: Spændingsniveauer ved opstart.
Ved aktiveringen af trykknappen fremkom det oscilloskopbillede, som er vist på figurI.3. På
oscilloskopbilledet blev aflæst tider fra trykknappen blev aktiveret, og til signalet igen gik højt.
Disse tider ses i tabel I.3. I tabel I.4 ses signalernes spændingsniveauer når resetknappen aktiveres.
I.2.4 Vurdering
Det ses af resultaterne i tabel I.1, at den tid som går fra systemet startes, og til RESET og HALT
indgangene sættes høje, er over de 100 ms, som systemet kræver som minimum. Det ses af tabel
I.2 og I.4 at de nødvendige spændingsniveauer for logisk lav og logisk høj er overholdt.
Af tabel I.3 ses, at der går minimum 100 ms fra reset-knappen er sluppet, og til RESET og HALT
indgangene sættes høje af resethalt-kredsløbet. Dette accepteres som bevis for, at reset/haltkredsløbet
fungerer efter hensigten.
162

Signal Tid
RESET 170 ms
HALT 170 ms
Tabel I.3: Tid fra deaktivering af resetknap til
RESET og HALT igen er deaktiverede.
I.3 Adressedekoder
I.3.1 Apparatur
I.3. Adressedekoder
Signal Logisk lav Logisk høj
RESET 0,563 V 4,94 V
HALT 0,625 V 5,06 V
Tabel I.4: Spændingsniveauer ved aktivering
af resetknap.
Apparat Mærke AAU-nummer
PEEL-tester Ukendt intet
Logikanalysator Agilent 54621D 33842
Fungerende minimumssystem
I.3.2 Fremgangsmåde/opstilling
Adressedekoderne placeres i PEEL-testeren, og der undersøges om kredsene overholder testvektorerne
i ABEL-filerne "addp1.abl" og "addp2.abl", disse er vedlagt på cd-rom.
For at teste en PEEL’s virkemåde indsættes denne i en PEEL-tester. På en PEEL-tester kan
indgangene styres vha. kontakter og udgangenes værdier kan aflæses på lysdioder. Fremgangsmåden
er som følger: Indsæt PEEL’en i testeren. Indstil indgangene, som den første testvektor
fra simuleringen. Slut strømmen og kontrollér, at der er de rigtige signaler på udgangen. Indgangene
skiftes herefter, så de passer med den næste testvektor osv.
Derefter sættes adressedekoderne i CPU-modulet, og databenene, D00-D15, samt DTACK tvinges
til stel. Dette bringer systemet i såkaldt free-running-mode, hvor der på adressebussen køres
alle adresser igennem, startende ved 00 0000h. Ved hjælp af logikanalysatoren undersøges, om
de enkelte enheder chipselectes.
I.3.3 Måleresultater
Testvektorerne blev enkeltvist gået igennem ved PEEL-testeren, og det blev set, at testvektorerne
var overholdt. Der blev set, at der i free-running-mode blev chipselected enheder i den
rækkefølge, der er angivet i memory-mappet på figur8.2 i afsnit 8.
163

Testrapport I. CPU-modul
I.4 IRQ-controller
I.4.1 Apparatur
Apparat Mærke AAU-nummer
PEEL-tester Ukendt intet
Fungerende minimumssystem
I.4.2 Fremgangsmåde/opstilling
IRQ-controlleren testes ved et fungerende minimumssystem. Det undersøges ved et program,
om der reageres på de interrupt, der modtages. Når TS2MON kører på systemet, undersøges om
der reageres på et tryk på NMI-knappen.
I.4.3 Måleresultater
Der kan kommunikeres med CPU-modulet vha. en terminal på en pc. Når der kører et program
på systemet, kan systemet afbrydes med NMI-knappen. Når der trykkes på NMI-knappen udskrives
CPU’ens register på computerskærmen. Desuden ses, ved ændring af statusregisteret, at
der kan modtages interrupt 3 og 4.
I.4.4 Vurdering
IRQ-controlleren antages af fungere, da denne reagerer korrekt ved NMI-tryk samt interrupts
fra andre enheder.
I.5 DTACK og VPA generator
I.5.1 Apparatur
I.5.2 Fremgangsmåde/opstilling
Apparat Mærke AAU-nummer
PEEL-tester Ukendt intet
Generatoren testes i en PEEL-tester for at påvise, at testvektorerne overholdes. Testvektorerne
ses i ABEL-filerne, "dtack.gen" og "vpagen.abl" som er vedlagt på cd-rommen.
164

I.5.3 Måleresultater
Testvektorerne var overholdt.
I.6 Konklusion
I.6. Konklusion
Det kan konkluderes, at reset/halt-kredsløbet virker efter hensigten. De nødvendige niveauer er
overholdt, og RESET og HALT holdes lave i tilstrækkelig lang tid til, at mikroprocessoren kan
resettes.
Det kan desuden konkluderes, at adressedekoderen fungerer korrekt, de rigtige enheder modtager
chipselect, når de modtager de adresser, der passer dertil. Den efterfølgende free-runningmode-test
af CPU-modulet underbyggede beviset for at adressedekoderne fungerede.
Da adressedekoderne, VPA- og DTACK-generatoren overholder testvektorerne i de respektive
ABEL-filer, kan det ses, at disse blokke fungerer. Det blev vist under IRQ-controlleren, at der
kan kommunikeres med en pc vha. TS2MON og at modulet kan modtage interrupt, herunder
NMI, ved et tryk på NMI-knappen.
Derfor kan det konkluderes, at CPU-modulekt fungerer korrekt.
165

Testrapport
II.1 Formål
II
Mikrofonmodul
Formålet med denne testrapport er at bestemme:
¯ Talesignalets styrke med henblik på forstærkning for at udnytte hele A/D-konverterens
arbejdsområde
¯ Forstærkningen af signalet fra mikrofonen
¯ Filtrets dæmpning og samplingsfrekvens ved de 3 kvaliteter
¯ Spændingstilpasning til A/D-konverterens indgang
¯ Nøjagtighed og funktion af A/D-konverteringen
II.2 Talesignalets styrke
II.2.1 Apparatur
Apparat Mærke AAU-nummer
Strømforsyning Delta Elektronika E030-3 33132
33137
Oscilloskop Agilent 54621A 33847
Multimeter Fluke 37 06184
II.2.2 Fremgangsmåde/opstilling
Til måling af talesignalets styrke blev brugt opstillingen på figurII.1.
Ved normal brug af en diktafon vil man, som bruger, have en afstand mellem mund og mikrofon
på 10 - 15 cm og det er derfor nødvendigt at kunne registrere talesignalet med denne afstand.
Det vil ligeledes være nødvendig at tale i et normalt toneleje, men da det er diffust, vil en af
gruppens medlemmer blive sat til at tale i et hævet toneleje for at sikre, at der repræsenteres en
maksimal værdi, som vil være realistisk set i forhold til almindelig tale.
Til opstillingen blev brugt de anbefalede komponentværdier fra databladet, dvs. en modstand på
2,2 kΩ og en kondensator på 33 pF, se [WM-034B]. Det viste sig ved brug af den anbefalede
166

1 RMF1
CMF1
470 nF
5V
2,2 kΩ
Figur II.1: Opstilling ved måling på mikrofon.
II.2. Talesignalets styrke
kondensator, at det ikke var muligt at registrere talesignalet i forhold til støjen og derfor ændredes
størrelsen af kondensatoren til 470 nF. Ved brug af denne kondensator var det muligt at
registrere et talesignal med en afstand til mikrofonen på 15 cm.
Der blev sat en forsyning på 5 V på mikrofonen og målt med oscilloskopet over kondensatoren.
Multimetret blev brugt til at sikre, at der var en 5 V forsyning.
Der blev først foretaget en gennemgang af hele alfabetet for at se, hvor det største udsving skete;
det var ved bogstaverne "A"og "S". Herefter blev målingerne udført.
II.2.3 Måleresultater
Først blev der målt på opstillingen, hvor der blev benyttet en kondensator på 33 pF. Oscilloskopbilleder
af de målte signalniveauer kan ses på figurII.2.
Probe 1, [V]
6
4
2
0
−2
−4
−6
x 10 −3
−8
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
tid, [s]
0.6 0.7 0.8 0.9
(a) Støjmåling. Med Quick Measure funktionen er
målt 23,2 mVpp
Probe 1, [V]
0.01
0.005
0
−0.005
−0.01
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
tid, [s]
0.6 0.7 0.8 0.9
(b) Talesignal (Bogstavet "A"). Med Quick Measure
funktionen er målt 37,5 mVpp.
Figur II.2: Målinger ved benyttelse af en kondensator på 33 pF.
Det ses af figur II.2(a), at baggrundsstøjen ligger på 23,2 mVpp. Med oscilloskopets cursorfunktion
måles støjen til at have en frekvens på 50 Hz. På figur II.2(b) ses, at talesignalet har en
peak-peak-spænding på 37,5 mVpp.
167

Testrapport II. Mikrofonmodul
Herefter blev der målt på den nye opstilling, hvor kondensatoren på 33 pF blev erstattet med en
470 nF kondensator. Oscilloskopbilleder af de målte signalniveauer kan ses på figurII.3.
Probe 1, [V]
10
8
6
4
2
0
−2
−4
x 10 −3
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
tid, [s]
0.12 0.14 0.16 0.18
(a) Støjmåling. Der er målt 31,3 mVpp.
Probe 1, [V]
0.04
0.02
0
−0.02
−0.04
−0.06
Probe 1, [V]
0.06
0.04
0.02
0
−0.02
−0.04
−0.06
−0.08
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
tid, [s]
0.12 0.14 0.16 0.18
(c) Talesignal (Bogstavet "S"). Der blev målt 152
mVpp.
−0.1
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
tid, [s]
0.12 0.14 0.16 0.18
(b) Talesignal (Bogstavet "A"). Quick Measure
funktionen målte 197 mVpp.
Figur II.3: Målinger ved benyttelse af en kondensator på 470 pF.
Det ses på figur II.3(a), at baggrundsstøjen er på 31,6 mVpp. Der blev desuden målt på et talesignal,
hvor der blev foretaget to målinger på henholdsvis bogstavet "A"og bogstavet "S". Som
det ses af figur II.3(b) og II.3(c) var spændingsniveauerne henholdsvis 197 og 152 mVpp.
II.2.4 Vurdering
Målingerne med en 33 pF kondensator viste, at der var et meget lavt SNR. Dette gør det svært at
skelne mellem talesignalet og støj. For at afhjælpe problemet blev indsat en større kondensator
på 470 nF, og derved opnås en større SNR. Det ses af figurerne II.3(b) og II.3(c), at talesignalet
168

II.3. Mikrofonforstærker
har en maksimal peak-to-peak-spænding på 197 mV, når der tales ca. 15 cm fra mikrofonen.
Dette kan anvendes til at bedømme, hvor meget mikrofonforstærkeren skal forstærke signalet.
II.3 Mikrofonforstærker
II.3.1 Apparatur
Apparat Mærke AAU-nummer
Strømforsyning Delta Elektronika E030-3 33132
33137
Oscilloskop Agilent 54624A 33843
RC-Oscillator B&OTG7 07997
II.3.2 Fremgangsmåde/opstilling
Der blev med et oscilloskop målt på forstærkerens ind- og udgang. Opstillingen kan ses på figur
II.4.
1
Vin
RMF2
23,2k
RMF2A
4,7k
−
+
RMF4
476k
Vout
Figur II.4: Opstilling ved måling på mikrofonforstærker.
Der blev sendt et sinussignal med en frekvens på 1 kHz og en spænding på over 250 mVpp for at
kunne justere forstærkningen til 20 gange. Der blev efterfølgende lavet et oscilloskopbillede for
at vise, at forstærkeren kan forstærke signaler, hvor dens udgang ikke forvrænger i nærheden af
yderpunkter dvs. -2,5 V og 2,5V.
II.3.3 Måleresultater
Der ses på figur II.5 oscilloskopbilledet for målingen. Med oscilloskopets Quick Measure funktion
blev målt vpp 1 = 391 mVpp og vpp 2 = 7,38 Vpp.
2
169

Testrapport II. Mikrofonmodul
Probe 1, [V]
0.15
0.1
0.05
0
−0.05
−0.1
−0.15
Probe 2, [V]
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
x 10 −3
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
x 10 −3
3
2
1
0
−1
−2
−3
tid, [s]
Figur II.5: Måling på ind- og udgang af mikrofonforstærker. Probe 1 er indgangen og Probe 2
er udgangen.
II.3.4 Vurdering
Af figur II.5 ses, at signalet kun forstærkes 18,9 gange. Potentiometeret er derfor ikke justeret
helt korrekt. Det ses desuden, at signalet som forventet inverteres. Selv ved indgangsspændinger,
der er for store i forhold til det forventede fra mikrofonen ses, at mikrofonforstærkeren er i stand
til at forstærke signalet 18,9 gange uden forvrængning. Forstærkningen justeres efterfølgende
til 20 gange ved potentiometeret.
170

II.3.5 Højpasfilter og antialiasing-filter
II.3.6 Apparatur
Apparat Mærke AAU-nummer
II.3. Mikrofonforstærker
33132
Strømforsyning Delta Elektronika E030-3 33136
33137
X-Y Recorder Brüel & Kjær Type 2308 08450
Measuring Amplifier Brüel & Kjær Type 2636 08451
Sine Generator Brüel & Kjær Type 1051 08449
Fungerende CPU- og
hukommelsesmodul
II.3.7 Fremgangsmåde/opstilling
For at undersøge højpas- og antialiasingfilterets knækfrekvenser og dæmpninger ved de tre forskellige
kvaliteter, blev der benyttet et fungerende CPU- og hukommelsesmodul, sammen med
kvalitetsmodulet. De 2 filtre blev koblet i serie, og kvalitetsmodulet blev ved afsendelse af 0001
til adressen 88 0000h sat til den laveste kvalitet, dvs. en knækfrekvens på 1,7 kHz.
X-Y-recorderen, sinusgeneratoren og måleforstærkeren blev benyttet til at tegne filtrenes frekvensrespons.
Disse 3 blev kalibreret ifølge manualen i laboratoriet. Derefter blev målt frekvensrespons
for frekvenssweep fra 20 Hz til 20 kHz. Signalamplituden var 1 Vp. Der blev målt
frekvensrespons for de to øvrige knækfrekvenser for antialiasingfilteret ved afsendelse af hhv.
0002 til 88 0000h for 3,4 kHz og 0003 til 88 0000 for 6,8 kHz.
Derefter blev der foretaget en måling kun på højpasfilteret, for at vise hvor stor højpasfilterets
dæmpning er ved de lave frekvenser. Dette blev gjort ved at justere måleforstærkeren, således at
nulpunktet lå ved -30 dB.
II.3.8 Måleresultater
På figur II.6 ses frekvensresponset for højpas og antialiasingfilteret. Det ses, at der er en dæmpning
på 47 dB mellem 20 og 50 Hz, der er rippler på mellem 1 og 2 dB. Ved 300 Hz er signalet
dæmpet 3 dB.
At kurverne for 1,7 kHz, 3,4 kHz og 6,8 kHz er sammenfaldende indtil 1,7 kHz betyder, at der
er fuld signalgennemgang i højpasfilteret indtil afskæringsfrekvenserne. Det ses af figuren, at
filteret knækker ved præcis 1,7 kHz, 3,4 kHz og 6,8 kHz. Signalet er ved 2 kHz, 4 kHz og 8 kHz
dæmpet med 22 dB.
På figur II.7 ses målingen på højpasfilteret alene.
171

Testrapport II. Mikrofonmodul
Figur II.6: Frekvensrespons for højpas- og antialiasingfilter ved 1,7 KHz, 3,4 kHz og 6,8 kHz.
172

II.3.9 Vurdering
Figur II.7: Frekvensrespons for højpasfilteret.
II.3. Mikrofonforstærker
Det ses af frekvensresponset for filtrene på figurII.6, at højpasfilteret har den korrekte knækfrekvens.
Signalet er dæmpet 3 dB ved 300 Hz. Det ses desuden, at signalet er dæmpet minimum
43 dB ved 50 Hz. Signalet burde ifølge afsnit 11.2.3 være dæmpet 62,5 dB, men grunden til at
dette ikke kan aflæses på grafen er, at apparatet ikke var indstillet til at vise dæmpninger under
47 dB. Den efterfølgende måling kun på højpasfilteret viste, at højpasfilteret dæmpede signalet
61 dB ved 50 Hz. Af figur II.6 ses at der er overshoot, hvilket betyder, at højpasfilteret ikke har
en perfekt Butterworth filterkarakteristik.
På frekvensresponset ses, at signalet på udgangen af højpasfilteret ved 50 Hz er dæmpet 43
dB, 46 dB og 47 dB ved knækfrekvens på hhv. 1700 Hz, 3400 Hz og 6800 Hz. Denne forskel
begrundes med unøjagtig kalibrering mellem målinger. Apparatet var indstillet til ikke at kunne
vise dæmpninger under 47 dB, og der henvises ved de lave frekvenser til figurII.7.
Ved de tre kvalitetsindstillinger var signalet dæmpet 22 dB ved halvdelen af den tilhørende
samplingsfrekvens. Dette er tilstrækkeligt, da der ifølge afsnit11.2.4 ses, at signalet skulle være
dæmpet 19 dB ved den halve samplingsfrekvens.
173

Testrapport II. Mikrofonmodul
II.4 Spændingstilpasning
II.4.1 Apparatur
Apparat Mærke AAU-nummer
Strømforsyning Delta Elektronika E030-3 33132
33137
Oscilloskop Agilent 54624A 33843
RC-Oscillator B&OTG7 07997
II.4.2 Fremgangsmåde/opstilling
Spændingstilpasningen blev undersøgt sammen med spændingsbeskyttelsen for A/D-konverteren.
Der blev sendt en sinusspænding ind på indgangen til additionskoblingen af operationsforstærkeren,
og målt på udgangen af denne samt udgangen af beskyttelsesoperationsforstærkeren. Opstillingen
ses på figur II.8.
RADC4
10k
10k
RADC5
-5 V
−
+
ADC_B
TLE2072
1
Vin
10k
RADC1
RADC3
10k
10k
RADC2
−
+
ADB_A
TLE2072
2
DADC1
DADC2
Figur II.8: Opstilling ved måling på spændingstilpasning.
5V
−
+
ADC_2
TLC2201
Der blev først sendt en sinusspænding med en frekvens på ca. 1 kHz og en peak-peak-spænding
på 3,38 V ind på forstærkeren. Derefter blev der undersøgt om overspændingsbeskyttelsen fungerede,
og der blev sendt en sinusspænding med en amplitude på ca. 4 V ind på Vin på operationsforstærkeren.
II.4.3 Måleresultater
På figur II.9 ses målinger på additionskoblingen og spændingsbeskytteren. Der blev målt en
frekvens på 1,338 kHz, vpp 1 = 3,38 V, vpp 2 = 3,44 V, vpp 3 = 3,38 V med oscilloskopet
Quick Measure funktion.
174
3

Probe 1, [V]
Probe 2, [V]
Probe 3, [V]
1
0
−1
4
3
2
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
1
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
4
3
2
0 0.5 1 1.5 2 2.5
tid, [s]
3 3.5 4 4.5
II.4. Spændingstilpasning
Figur II.9: Måling på additionskobling. Probe 1 viser indgangen på additionskoblingen, probe
2 udgangen og probe 3 udgangen af spændingsbeskytteren.
På figur II.10 ses målingen på spændingstilpasningen, hvor indgangssignalet har en amplitude
på lidt over 4 V. Frekvensen er 1,338 kHz.
II.4.4 Vurdering
Det ses af figurerne II.9 og II.10, at signalet ikke forstærkes, men centreres omkring 2,5 V.
Derved kan det konkluderes, at additionskoblingen fungerer. Det ses desuden, at beskyttelseskredsløbet
for A/D-konverteren fungerer, da der på trods af en meget stor indgangsspænding
til additionskoblingen ikke kommer spændinger ud af beskyttelseskredsløbet, der er under 0 V
eller over 5 V. Af figur II.10 ses på probe 3, at signalet der kommer ud af beskyttelseskredsløbet
ikke går helt ned til 0 V og op til 5 V. Dette skyldes, at rail-to-rail operationsforstærkeren ikke
er helt perfekt. Denne kan ikke levere spændinger, der går helt ud til forsyningerne [TLC2201,
side 11].
x 10 −3
x 10 −3
x 10 −3
175

Testrapport II. Mikrofonmodul
Probe 1, [V]
Probe 2, [V]
Probe 3, [V]
4
2
0
−2
−4
4
2
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
0
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
5
4
3
2
1
0 0.5 1 1.5 2 2.5
tid, [s]
3 3.5 4 4.5
Figur II.10: Måling på additionskobling med indikation af overspænding. Probe 1 viser indgangen
på additionskoblingen, probe 2 udgangen og probe 3 udgangen af spændingsbeskytteren.
II.5 A/D-konvertering
II.5.1 Apparatur
x 10 −3
x 10 −3
x 10 −3
Apparat Mærke AAU-nummer
33132
Strømforsyning Delta Elektronika E030-3 33133
33136
33137
Logikanalysator Agilent 54621D 33842
Multimeter Fluke 37 08517
Fungerende CPU-
og hukommelsesmodul
II.5.2 Fremgangsmåde/opstilling
Ved hjælp af programmerne "adctest.c", der er vedlagt på cd-rom, sættes CPU-modulet til at
hente data fra A/D-konverteren.
176

1 void adctest(void){
2 char lyddata = adc;
3 dac = lyddata;}
4
II.6. Konklusion
adc og dac angiver indholdet af hhv. A/D-konverteren og D/A-konverteren.
Logikanalysatoren benyttes til at måle på databenene fra A/D-konverteren samt dennes chipselect.
Der sendes en spænding ind på A/D-konverterens indgangsben, og denne spænding måles
med multimeteret. Når logikanalysatoren viser, at chipselect er lav, ses den digitale værdi, som
repræsenterer spændingen på A/D-konverterens indgang. Spændingen indstilles på forskellige
værdier mellem 0 V og 5 V, og der ses, hvilken digital værdi, der svarer dertil. Der startes ved 0
V, og der undersøges, hvor meget spændingen skal øges for at skifte til den næste digitale værdi.
Desuden måles, hvilken spænding der skal til, før der skiftes til den højeste digitale værdi, 255.
II.5.3 Måleresultater
II.5.4 Vurdering
Indgangsspænding Digital værdi
0,000 V 0
0,014 V 1
0,992 V 51
2,495 V 127
4,02 V 207
4,96 V 255
Det ses af resultaterne i afsnit II.5.3, at den mindst betydende bit er repræsenteret ved en spændingsforskel
på 0,014 V. Dette burde være 5V
255 20mV. For spændingen på 0,992 V, 2,495 V og
4,02 V skal de digitale værdier være henholdsvis 51, 127 og 205. Den højeste digitale værdi ligger
ved 4,96 V. De nævnte fejl accepteres, da disse ligger inden for A/D-konverteren fejlområde
på ¦1 LSB [ADC0820, side 3].
II.6 Konklusion
Det kan ud fra målingerne konkluderes, at mikrofonen fungerer, mikrofonforstærkeren forstærker
signalerne 20 gange og højpasfilteret frafiltrerer 50 Hz lavfrekvent støj. Dæmpningen bestemmes
til 61 dB, og dette opfylder kravet.
Det ses også, at antialiasingfilteret fungerer efter hensigten, og kan bortfiltrere signaler med
frekvenser over 1,7 kHz, 3,4 kHz eller 6,8 kHz alt efter kvalitetsindstilling, da signalerne er
177

Testrapport II. Mikrofonmodul
dæmpet 22 dB i forhold til halvdelen af de tilhørende samplingsfrekvenser.
Spændingen tilpasses således, at den svinger omkring 2,5 V, og svinger mellem 0 og 5 V.
Spændingen kan ikke komme hhv. under eller over disse værdier, og derved beskyttes A/Dkonverteren
mod over- og underspændinger.
A/D-konverteren konluderes at fungere korrekt, da denne er meget præcis i konverteringen. At
der er små afvigelser fra det forventede accepteres, da dette skyldes A/D-konverterens begrænsninger.
178

III
Kvalitetsmodulet
Testrapport
III.1 Formål
Formålet med denne testrapport er at teste om udgangssignalerne fra krystalopkoblingen og clockneddelerne
har de korrekte frekvenser, hvilket også indebærer at clocksignalerne skal have de
rigtige spændingsniveauer. Clockinputs til antialiasing- og rekonstruktionsfiltret er høj i niveauet
4 til (Vcc+0,3) V og lav i niveauet (-Vcc-0,3) til1V[MAX297]. Clockinputs til A/D-konverteren
er høj i niveauet 2 V til (Vcc+0,2) V og lav i niveauet -0,2 V til 0,8 V[ADC0820].
Derudover skal det testes om den styrede switch gemmer kvaliteten og vælger de korrekte udgangsfrekvenser.
III.2 Clocksignaler
III.2.1 Apparatur
Apparat Mærke AAU-nummer
Strømforsyning Delta Elektronika E 030-3 33136
Oscilloskop Agilent 54624A 100MHz, 4-kanals 33843
Multimeter Electronics 1502 08116
PEEL-tester Ukendt Intet
III.2.2 Fremgangsmåde/opstilling
Måleopstillingen ses på figur III.1. Først måles udgangsclocken fra krystaloscillatoren med
probe 1. Dernæst måles de tre udgangsclock’s, CLK_F1, CLK_F2 og CLK_F3, fra neddeleren
lavet i en PEEL med henholdsvis probe 1, 2 og 3. Til sidst måles de tre udgangsclock’s,
CLK_S1, CLK_S2, CLK_S3, fra neddeleren, bestående af en 12 bit tæller, med henholdsvis
probe 1, 2 og 3.
PEEL’ens tilstande er testet på en PEEL-tester.
179

Testrapport III. Kvalitetsmodulet
DX34
DX33
1N4148 1N4148 1N4148
VCC
DX32
CX31
15p
RX31
VCC
4,096MHz X-tal3
14 8 CLK
GND 7 1
EQUO-350C
390R
DX31
1N4148
1
CLK
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
22CV10AP
74HC/HCT4040
1
2
3
4
5
6
7
8
VCC
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15 CLK_F1
14 CLK_F2
13 CLK_F3
VCC
16
15 CLK_S1
14 CLK_S3
13
12 CLK_S2
11 MR
10 CP
9
3a 2a 1a
1b
3b 2b
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
18CV8AP
17
16
15
14
13
12
11
VCC
20
19 CLK_S
18 CLK_F
Figur III.1: Kredsløbsdiagram for kvalitetsmodulet med målepunkter angivet. 1, 2 og 3 angiver
nummeret på proben. a angiver, at der måles på clocken til antialiasing- og
rekonstruktionsfilteret. b angiver, at der måles på clocken til A/D-konverteren.
III.2.3 Måleresultater
Resultaterne af målingerne for clocksignalet og clockneddelerne ses på figurIII.2, III.3 og III.4.
PEEL’en følger testvektorerne og den virker derfor som forventet.
III.2.4 Vurdering
Selve clocksignalet fra oscillatoren måles til 4,1 MHz. Dette adskiller sig fra den forventede
frekvens på 4,096 MHz med 0,1 %, og skyldes antallet af betydende cifre på måleudstyret.
Frekvenserne fra 74HC4040 til A/D-konverteren havde de forventede værdier og deres spændingsniveauer
ligger indenfor A/D-konverterens krav.
Frekvenser fra PEEL’en til antialiasing- og rekonstruktionsfiltret afviger fra de forventede værdier
med maksimalt 0,5 %, og spændingsniveauerne ligger ikke indenfor disses krav. Derfor
indføres en 74HC4040 i serie med en 74HC4017 til at lave den ønskede clockneddeling.
På figur III.5 ses målingen på udgangen på 74HC4040. Dette er de frekvenser, som angiver
antialiasing- og rekonstruktionsfilterets knækfrekvenser.
Frekvenserne fra 74HC4040 i serie med 74HC4017 afviger fra de forventede værdier med maksimalt
0,1 %, og dette vurderes som acceptabelt. Spændingsniveauerne ligger ikke indenfor
filternes krav. Dette resultat vurderes dog bedre end resultatet med PEEL’en, og denne løsning
fastholdes eftersom løsningen ikke brænder filtrene af, som PEEL’en gør det.
180

Probe 1, [V]
5
4
3
2
1
0
0 1 2 3 4 5
tid, [s]
6 7 8 9
III.2. Clocksignaler
Figur III.2: Udgangssignalet fra krystaloscillatoren. Frekvensen er målt til 4,10 MHz.
Probe 1, [V]
Probe 2, [V]
Probe 3, [V]
4
2
0
6
4
2
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
−2
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
6
4
2
0
0 1 2 3 4 5
tid, [s]
6 7 8 9
Figur III.3: Udgangssignalerne fra PEEL’en, der neddeler frekvenserne til antialiasing- og rekonstruktionsfiltret.
CLK_F1 (probe 1) er målt til 170,80 kHz, CLK_F2 (probe 2)
til 342,00 kHz og CLK_F3 (probe 3) til 683,00 kHz. Spændingsniveauet varierer
fra -2 V til 6,1 V.
x 10 −7
x 10 −6
x 10 −6
x 10 −6
181

Testrapport III. Kvalitetsmodulet
Probe 1, [V]
Probe 2, [V]
Probe 3, [V]
4
2
0
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
4
2
0
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
4
2
0
0 0.5 1 1.5 2 2.5
tid, [s]
3 3.5 4 4.5
Figur III.4: Udgangssignalerne fra 12-bit tælleren, der neddeler frekvenserne til A/Dkonverteren.
CLK_S1 er målt til 4,00 kHz, CLK_S2 til 8,00 kHz og CLK_S3 til
16,00 kHz. Spændingsniveauet varierer fra -0,1 V til 5 V.
Probe 1, [V]
Probe 2, [V]
Probe 3, [V]
4
2
0
4
2
0
6
4
2
0
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
0 0.5 1 1.5 2 2.5
tid, [s]
3 3.5 4 4.5
Figur III.5: Udgangssignalerne fra 74HC4040, som sidder i serie med 74HC4017, der neddeler
frekvenserne til antialiasing og rekonstruktionsfiltret. CLK_F1 (probe 1) er målt
til 85,1 kHz, CLK_F2 (probe 2) til 171 kHz og CLK_F3 (probe 3) til 342 kHz.
Spændingsniveauet varierer fra -1 V til 6 V.
182
x 10 −4
x 10 −4
x 10 −4
x 10 −5
x 10 −5
x 10 −5

III.3 Styret switch
III.3. Styret switch
Test af den styrede switch foregår ved at teste PEEL’en i en PEEL-tester. Der testes om testvektorerne
overholdes.
III.3.1 Måleresultater
Resultaterne for den styrede switch ses i tabellerne III.1,III.2 og III.3.
FS W C
1 X 0
X 1 0
0 0 1
Tabel III.1: Testresultater for kontrolsignalet.
C D1/D0 Q1/Q0 Q1*/Q0*
0 0 0 0
0 1 0 0
1 1 X 1
1 0 X 0
Tabel III.2: Testresultater for D-latchene.
Q1 Q0 CLK CLK CLK CLK CLK CLK CLK_F CLK_S
_F1 _F2 _F3 _S1 _S2 _S3
0 0 1 1 1 1 1 1 0 0
0 0 0 1 1 0 1 1 0 0
0 1 1 1 1 1 1 1 1 1
0 1 0 1 1 0 1 1 0 0
1 0 1 1 1 1 1 1 1 1
1 0 1 0 1 1 0 1 0 0
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 0 1 1 0 0 0
III.4 Integrationstest
Tabel III.3: Testresultater for den styrede switch.
Vha. TS2MON er det blevet testet om det kan lade sig gøre at ændre kvaliteten og dermed
samplings- og filterfrekvenserne ved at skrive til FS-styring’s PEEL’en. Dette er gjort ved et
chipselect, FS, af kvalitetsmodulet, et tilhørende write-signal og den ønskede kvalitet udtrykt
183

Testrapport III. Kvalitetsmodulet
ved D00 og D01. Ved denne test har det vist sig, at det kan lade sig gøre at ændre kvaliteten fra
SW.
III.5 Konklusion
Det konkluderes, at kvalitetsmodulet virker efter hensigten. A/D-konverteren får de rigtige samplingsfrekvenser,
og spændingsniveauerne overholdes. Filtrene modtager også de rigtige samplingsfrekvenser,
og selvom spændingsniveauerne ligger lidt over de anbefalede, fungerer filtrene
efter hensigten.
Den styrede switch overholder testvektorerne, og integrationstesten viste, at det ved hjælp af
CPU-modulet var muligt at ændre kvaliteten.
184

Testrapport
IV.1 Formål
IV
Højttalermodul
Denne testrapport skal dokumentere, at højttalermodulet virker efter hensigten. Der måles på:
¯ D/A-konverteren
¯ Udgangsforstærkeren
Der måles ikke på rekonstruktionsfilteret, da dette kobles på nøjagtig samme måde som antialiasingfilteret.
Det konkluderes i testrapport II for mikrofonmodulet, at antialiasingfilteret virker,
og dette antages at være bevis nok for, at rekonstruktionsfilteret også virker, da dette er identisk
hermed.
IV.2 D/A-konverter
IV.2.1 Apparatur
Apparat Mærke AAU-nummer
33132
Strømforsyning Delta Elektronika E030-3 33136
33137
Oscilloskop Agilent 54624A 33843
Fungerende CPU- og kvalitetsmodul
IV.2.2 Fremgangsmåde/opstilling
Ved hjælp af minimumssystemet indstilles kvalitetsmodulet til den laveste kvalitet, 4 kHz samplingsfrekvens,
ved at skrive 0001 til adressen 88 0000h i TS2MON. Derefter sendes følgende
programkode til minimumssystemet, og denne programkode eksekveres.
185

Testrapport IV. Højttalermodul
1 void dactest(void){
2 int i = 0;
3 while(1){
4 for(i = 0; i=0;i--){
8 dac = i;
9 }
10 }
11 }
Programkoden har til formål at sende en kode til D/A-konverteren, der så sender et trekantsignal
ud på dens udgang. "dac"er indholdet af D/A-konverterens adresse (se evt. "headerfil.h"på
vedlagte cd-rom).
Der måles både på udgangen af D/A-konverteren og udgangen af rekonstruktionsfilteret.
IV.2.3 Måleresultater
På figur IV.1 ses D/A-konverterens og rekonstruktionsfilterets udgange. Udgangen af D/Akonverteren
svinger mellem 250 mV og -5,315 V, aflæst med cursor. Udgangen af rekonstruktionsfilteret
svinger mellem 123 mV og -4,815 V, aflæst med cursor. Frekvensen af trekantsignalet
måles til 207 Hz med cursor. Det ses, at der er mere støj på D/A-konverterens udgang end
rekonstruktionsfilterets udgang. Det ses ligeledes at der er en lille faseforskydning.
IV.3 Udgangsforstærker
IV.3.1 Apparatur
Apparat Mærke AAU-nummer
33132
Strømforsyning Delta Elektronika E030-3 33136
33137
Oscilloskop Agilent 54624A 33843
Effektmodstand 4 Ω 40 W Intet
IV.3.2 Fremgangsmåde/opstilling
På udgangsforstærkeren måles kvaliteten af signalet. Der sendes, med en sinusgenerator, en
sinusspænding ind på forstærkerens indgang. Der sættes en 4 Ω effektmodstand på forstærkerens
186

Probe 1, [V]
Probe 2, [V]
0
−1
−2
−3
−4
−5
0
−1
−2
−3
−4
0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018
0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01
tid, [s]
0.012 0.014 0.016 0.018
IV.3. Udgangsforstærker
Figur IV.1: Måling på D/A-konverter og rekonstruktionsfilter, f = 207 Hz. Probe 1 er på D/Akonverterens
udgang og probe 2 på rekonstruktionsfilterets udgang.
udgang. Med et oscilloskop måles på ind- og udgang, når der sendes en sinusspænding med
frekvens på ca. 1 kHz, et DC-offset på -2,5 V og en amplitude på ca. 2,5 V ind på indgangen.
Volumen skrues helt op.
1
Vin
Udgangsforstærker
Figur IV.2: Opkobling og placering af oscilloskop-prober ved måling på udgangsforstærkeren.
IV.3.3 Måleresultater
På figur IV.3 ses input og output af udgangsforstærkeren. Det ses, at signalet ikke forvrænger
på udgangen i forhold til indgangen. Frekvensen måles til 1,127 kHz med Quick Measure på
oscilloskopet.
Der måles en peak-peak-spænding på indgangen på 4,88 V og 6,00 V på udgangen ligeledes
med Quick Measure.
2
4 Ω
187

Testrapport IV. Højttalermodul
Probe 1, [V]
Probe 2, [V]
−1
−2
−3
−4
3
2
1
0
−1
−2
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
0 0.5 1 1.5 2 2.5
tid, [s]
3 3.5 4 4.5
Figur IV.3: Måling på ind- og udgang på udgangsforstærker, probe 1 er indgangen, og probe 2
er udgange.
IV.4 Vurdering
Det ses på udgangen af D/A-konverteren, at den konverterer lineært og at den fordeler udgangsspændingen
mellem 250 mV og -5,135 V. Dette er et større område end 0 V til -5 V, men fænomenet
ignoreres, da dette antages at være frekvenskomposanter, der opstår ved D/A-konvertering.
Det ses, at rekonstruktionsfilteret, som forventet, dæmper en del af disse komposanter. At frekvenskomposanterne
ikke forsvinder helt, kan skyldes, at programmet sender samples til D/Akonverteren
med en højere frekvens, end det er tilpasset til rekonstruktionsfilteret.
Ved måling på udgangsforstærkeren ses, at udgangsforstærkeren ikke forvrænger signalet. Signalets
forstærkning afhænger af potentiometeret på forstærkeren. Det ses, at signalet ikke blev
forvrænget ved et indgangssignal med en frekvens på 1,127 kHz og en peak-peak-spænding på
4,88 V.
IV.5 Konklusion
Ud fra test på D/A-konverteren kan det konkluderes, at denne fungerer efter hensigten. Det
accepteres, at konverteren i yderområderne har en udgangsspænding, der går ud over 0 V til -5
V, da det antages, at der kommer støj fra konverteren. Det kan ligeledes konkluderes at filtret
virker efter hensigten.
Testen viser også, at udgangsforstærkeren fungerer efter hensigten, da signalet ikke forvrænges.
188
x 10 −3
x 10 −3

Testrapport
V.1 Formål
V
Knapmodul
Formålet med denne testrapport er at vise, at knapmodulet virker efter hensigten. Dvs. at hvis
der trykkes på en knap, sender modulet et interrupt til CPU-modulet og gemmer værdien af
knaptrykket i overensstemmelse med den valgte grænseflade til softwaren (omtalt i afsnit5.4).
Desuden skal det eftervises, at modulets udgange til databussen er højimpedante, når modulet
ikke er chipselected.
V.2 Test af PEEL’s
V.2.1 Apparatur
V.2.2 Fremgangsmåde/opstilling
Testvektorerne testes i en PEEL-tester.
V.2.3 Måleresultater
Apparat Mærke AAU-nummer
PEEL-tester Ukendt Intet
PEEL med encoder blev testet uden fejl, og alle testvektorer blev opfyldt. Testen af PEEL’en
med interruptstyring og Knap_status viste fejl. Testvektorerne fra 2-10 gav ikke det ønskede
resultat. PEEL’en vil ikke skifte til tilstand S1, når KNAP var lig 1.
For at rette denne fejl blev der lavet en ny ABEL-kode. Med den éne ændring, at KNAP skulle
være lig 11, i stedet for 1, for at skifte til S1. Denne ABEL-kode findes på den vedlagte cd-rom
som "kstyr2.abl". Koden er simuleret med testvektor og disse gik igennem. Den er ligeledes
testet med succes i en PEEL-tester.
189

Testrapport V. Knapmodul
V.2.4 Vurdering
Denne ændring betyder dog at en af knapperne skal have værdien 11. Dette er lavet om i encoderen,
så OPTAG-knappen har værdien 11 i stedet for 1. Den nye ABEL-kode ses på den vedlagte
cd-rom, som “encoder2.abl”. I de følgende tests blev de nye ABEL-koder anvendt.
V.3 Højimpedante udgange
V.3.1 Apparatur
V.3.2 Fremgangsmåde/opstilling
Apparat Mærke AAU-nummer
Oscilloskop Agilent 54621A 33860
PEEL-tester Ukendt Intet
For at undersøge om udgangene er højimpedante, når der ikke er chipselect, udføres følgende
test: Når der ikke er chipselect, skal udgangene "svæve". Det kan undersøges, om en udgang
svæver vha. en simpel opstilling, som er vist på figurV.1. En person berører oscilloskopets probe
gennem en modstand, og tilfører derved proben støj. Med proben berøres udgangen, og svæver
denne, kan man se dette støj på oscilloskopet. Hvis udgangen derimod ikke er højimpedant, ses
værdien af udgangssignalet på oscilloskopet, altså 0 V eller 5 V. Alle databen testes på denne
måde. Indgangssignalet KS skiftes med kontakten. Dette vil resultere i en ændring på udgangen.
Der tages et oscilloskopbillede for at dokumentere rigtigheden.
5V
DUT
Støj fra person
D0-D3
Figur V.1: Testopstilling til måling af svævende udgange. Støj fra person tilføres ved at holde
en finger på modstanden.
V.3.3 Måleresultater
Resultatet af højimpedanstesten se på figur V.2. Det ses tydeligt, at udgangen svæver, når KS er
negeret, derfor er udgangene højimpedante.
190
10k
1

Probe 1, [V]
Probe 2, [V]
5
4
3
2
1
0
−1
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
6
5
4
3
2
1
0
−1
0 0.5 1 1.5 2 2.5
tid, [s]
3 3.5 4 4.5 5
V.4. Integrationstest
Figur V.2: Resultat af højimpedanstesten. Probe 1 er udgangen D0 og probe 2 er indgangen KS.
V.4 Integrationstest
V.4.1 Apparatur
Apparat Mærke AAU-nummer
Logikanalysator Agilent 54621D 33842
Forsyning Hameg 33884
Fungerende minimumsystem
V.4.2 Fremgangsmåde/opstilling
Denne test udføres for at teste om CPU-modulet kan modtage værdierne af et knaptryk. CPUmodulet
forbindes via RS232C-forbindelsen. På pc’en startes en terminal. Der kan nu kommunikeres
med TS2MON. CPU’en er nu i supervisormode og interruptniveauet i statusregisteret er
sat til 7. For at den skal kunne modtage interrupt 3, skal niveauet sættes ned. Dette gøres med
kommandoen:
#REG SR 2200 (Sætter interrupt level til 2)
For at teste om der bliver udført en interruptrutine, loades der to programmer ned i hukommelsen.
Det ene program, "hello.X68" loades ned på adresse 4 1000h og kører i en uendelig løkke,
hvor den skriver "hello world!!" ud på skærmen. Det andet program, "knap.X68" loades ned på
adresse 4 5000h og skal eksekveres, når der kommer et niveau 3 interrupt. Programmet afsluttes
med kommandoen "RTE" (Return from exception). Programmet skriver én noget længere
sætning ud på skærmen. Derved kan det ses, om der sker en ændring efter et knaptryk. For at
programmet skal blive kaldt, skal der være en "JUMP" kommando fra niveau 3 interrupt autovektoren.
Niveau 3 interrupt autovektoren har vektor nummer 27 [KM684000B, Table B-1].
191

Testrapport V. Knapmodul
Ifølge TS2MON ligger en vektor på følgende adresse: vektor = vektornummer ¡ 8 bytes + 4
0000h [TS2MON, 2002, s. 24]. Dermed er adressen på niveau 3 interrupt autovektoren lig med
4 00D8h. På denne adresse skal der ligge en instruktion om at hoppe til adresse 4 5000h, som er
startadressen på interruptrutinen. Dette skrives på følgende måde i terminalvinduet:
#MEM 400D8 [SPACE] 4EF9 (JUMP instruktion)
#MEM 400DA [SPACE] 0004 (Den øvre del af adresse til interrupt routinen)
#MEM 400DC [SPACE] 5000 (Det nedre del af adresse til interrupt routinen)
Ved at trykke på en bestemt knap skal der være en bestemt værdi på den adresse i adressedekodningstabellen,
som knapmodulet ligger på. Adressen på knapmodulet er 90 0001h. Med
TS2MON kan der kun aflæses lige adresser (word-niveau). Derfor skal 90 0000h aflæses.
Testen fortsættes herefter ved at udføre følgende algoritme:
1. Skriv GO 41000 i terminal (starter programmet hello)
2. Tryk på en knap
3. Kontroller at rutine eksekveres
4. Tryk på NMI-knappen
5. Skriv MEM 90 0000 i terminalen (adressen på knapmodulet)
6. Aflæs værdien af adressen
7. Gå til punkt 1, indtil alle knapper er blevet påvirket.
Ud over ovennævnte procedure måles der også på encoderens udgange, K0-K3, IRQ3, både på
udgangen af Interruptstyring og indgangen af IRQ-encoderen, IACK3, både på indgangen af
Interruptstyring og udgangen af IACK-decoderen, KS og interruptniveau-benene på CPU’en.
På den måde kan det kontrolleres, om der kun sendes ét interrupt pr. knaptryk.
V.4.3 Måleresultater
Ved alle knaptryk blev interruptrutinen udført. De forventede værdier og de aflæste værdier af
knaptrykkene kan ses i tabel V.1. X’erne i tabellen angiver "don’t cares". Disse har ingen specielle
værdier, fordi databussens ben ,D04-D15, svæver. Tabellen viser, at der er overensstemmelse
mellem de målte resultater og de forventede.
Målingerne på K0-K3, IRQ3, IACK3, KS og IPL0-IPL2 er vist på figur V.3. Det ses tydeligt, at
der ved tryk på en knap, i det her tilfælde afspil, som har værdien 3, kommer en del støj på både
de aktive og de inaktive udgange på encoderen. Efter modtagelse af et IACK3 og KS negeres
IRQ3, men støjen gør IRQ3 aktiv igen, og et nyt knaptryk behandles. Dette resultat er derfor
ikke tilfredsstillende, og en anden encoder må findes.
Den nye encoder blev beskrevet i kapitel 14. Denne nye encoder er blevet testet på tilsvarende
vis, og denne opfylder det stillede krav; ingen støj på udgangene, dvs. et knaptryk opfattes som
ét knaptryk.
192

Knap Forventet Modtaget
Optag XXXBh XXXBh
Stop XXX2h XXX2h
Afspil XXX3h XXX3h
Pause XXX4h XXX4h
Næste XXX5h XXX5h
Forrige XXX6h XXX6h
Spol frem XXX7h XXX7h
Spol tilbage XXX8h XXX8h
Slet XXX9h XXX9h
Reset XXXAh XXXAh
V.4. Integrationstest
Tabel V.1: Knaptryk, forventet aflæst værdi og modtaget værdi. X’erne angiver "don’t cares".
Figur V.3: Måling på antal interrupts pr. knaptryk. Der er trykket på afspil. D0-D3 er K0-K3,
D4 er IRQ3 på Interruptstyring, D5 er IACK3 på Interruptstyring, D6 er IRQ3 på
IRQ-encoderen, D7 er KS, D8 er IACK3 på IACK-decoderen og D9-D11 er IPL0-
IPL2.
193

Testrapport V. Knapmodul
V.5 Konklusion
Det må konkluderes, at knapmodulet ikke lever op til funktionskravene. Grunden til dette er at et
tryk på 01 resulterer i værdien 11 i stedet for 1. Dette kan skyldes at ABEL-koden reduceres inden
den brændes ned i PEEL’en. Denne ændring må der tages højde for i software. Ud over dette
virker modulet, efter indsættelse af en anden encoder, efter hensigten. Det er vist, at udgangene
er højimpedante, når modulet ikke er chipselected. Integrationstesten viser, at kommunikationen
med CPU-modulet virker.
194

Testrapport
VI.1 Formål
VI
Integration
af hardware
Formålet med denne testrapport er at eftervise, at de enkelte moduler, der fungerer hver for sig,
også kan interagere korrekt med hinanden. Ved denne test bliver følgende testet:
CPU-modul: Styrer kommunikation mellem de perifere enheder.
Hukommelsesmodul: Ved at sende data til hukommelse og derefter eksekveres.
Kvalitetsmodul: Dette modul sender signal om, hvornår konverteringen skal forgå. Frekvensen
af dette signal sættes op før programmet startes.
Mikrofonmodul: Modtager signalet og sender det via D/A-konverteren til CPU-modulet.
Høttalermodulet: Modtager signalet fra CPU-modulet, og konverterer dette og, derefter, vil
signalet blive rekonstrueret i rekonstruktionsfilteret og sendt ud gennem højttaleren
VI.2 Apparatur
Apparat Mærke AAU-nummer
Oscillator RC-oscillator TG7 08494
Oscilloskop Agilliant 4CH 33843
Forsyning Hameg 33884
VI.3 Fremgangsmåde/opstilling
For at kunne kontrollere om hardwaren virker, testes modulerne, når disse samles, ved hjælp af
et lille C-program. Dette program hedder "adctest.c"og findes på cd-rom.
195

Testrapport VI. Integration af hardware
Når der modtages et interrupt fra A/D-konverteren, læses disse lyddata, og de sendes direkte ud
på D/A-konverteren og bliver til lyd i højttaleren. Når interruptrutinen er færdig, laver processoren
ingenting dvs. den står i en while-løkke, der ikke laver noget.
Programmet loades ned i RAM i hukommelsesmodulet ved hjælp af TS2MON. Før programmet
startes, sættes den ønskede kvalitet, og statusregisteret ændres, således at IRQ4 kan modtages.
Derefter startes programmet.
Hardwaremæssigt er proberne forbundet som vist på figur VI.1. Der måles på inputsignalet,
og signalet før og efter rekonstruktionsfilteret. Der sendes et sinussignal på 220 mVpp med en
frekvens på 1 kHz, ind på mikrofonforstærkeren ved hjælp af oscillatoren.
1
MF
Mikronfonmodul
HP-filter AA-filter ADC
DAC
R-filter
2
Højttalermodul
Figur VI.1: Hardwarens opkobling i integrationstesten. Adskillelsen mellem de to moduler
symboliserer, at der ikke er direkte forbindelse, men at det er CPU-modulet, der
sørger for læsningen på A/D-konverteren og skrivningen til D/A-konverteren.
VI.4 Måleresultater
Målingen for integrationstesten er vist på figurVI.2. Ved målingen blev oscilloskobets averagefunktion
anvendt.
Probe 1, [V]
0.05
0
−0.05
Probe 2, [V]
Probe 3, [V]
1
0
−1
1
0
−1
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
x 10 −3
x 10 −3
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
x 10 −3
tid, [s]
Figur VI.2: Måling i integrationstest. Probe 1 er indgangssignalet før mikronfonforstærkeren,
probe 2 er indgangssignalet til rekonstruktionsfiltetret og probe 3 er udgangssignalet
fra rekonstruktionsfilteret.
196
3

VI.5 Vurdering
VI.5. Vurdering
På figur VI.2 ses, hvordan inputsignalet kommer ind i mikrofonforstærkeren. Det ses, at signalet
fra D/A-konverteren følger indgangsignalet, det er dog trappeformet, da der er et begrænset antal
værdier (256). Det ses at signalet efter rekonstruktionsfilteret er blevet udglattet og signalet er
dermed genskabt, uden synlig forvrængning.
Det ses også på figur VI.2, at udgangssignalet er forsinket i forhold til indgangssignalet. Dette
skyldes, at signalet skal læses og skrives samtidig med en fasedrejning i forstærkeren, og dette
tager tid.
VI.6 Konklusion
Ud fra integrationstesten kan det konkluderes at CPU-, hukommelses-, kvalitets-, mikrofon- og
højttalermodulerne fungerer tilfredstillende. Indgangsignalet bliver ligeledes konveretet til et
digitalt signal, og derefter konvertet tilbage igen til analogt signal og rekonstrueret.
197

Testrapport
VII.1 Formål
VII
Pc-software
Formålet med denne test er at eftervise, at pc-softwaren fungerer efter kommunikationsprotokollen
i appendiks G. Det skal også vises, at der kan gemmes en wave-fil til hver af de indtalte
beskeder, på det specificerede sted.
VII.2 Apparatur
¯ Pc med Linux, hvor pcprogrammet kan køres på.
¯ Pc med Linux, hvor programmet "testpcsw" kører på.
¯ 0-modem kabel.
VII.3 Fremgangsmåde/opstilling
Hardwaremæssigt er de 2 pc’ers COM1-porte forbundet med 0-modem kablet. Testen udføres
grundlæggende ved at følge transaktionflowdiagrammet for kommunikationen mellem pc og
diktafon på figur 3.10. Dette gøres ved hjælp af testprogrammet, hvor det er muligt at ændre
på de svar, som diktafonen skal komme med, for derved at teste om pc-sofwaren kan overholde
protokollen og dermed også kravspecikationen.
Det er i testen muligt at specificere følgende på den simulerede "diktafon":
198
¯ Tilstand
¯ Antal lagerede beskeder.
¯ Kvaliteten (af de indtalte beskeder)
¯ Længden af en besked
¯ Beskederne er slettet.
¯ Kvaliteteten er indstillet

VII.4 Resultater
VII.4. Resultater
Resultaterne af de forskellige tests er at pc-softwaren fungerer på den ønskede måde dvs. at
transaktionflowdiagrammet op kommunikationsprotokollen er overholdt. Der bliver desuden
gemt læsbare wave-filer de ønskede steder.
VII.5 Konklusion
Det kan konkluderes, at pc-sofwaren fungerer efter kravspecifikation, og protokollen.
199

AA Antialiasing-filter (index på komponenter)
Ordliste
ABEL Advanced Boolean Equation Language, program til programmering af
programmerbare logiske enheder.
AC Komponenter på ACIA-kredsløbet (index på komponenter)
ACIA Asynchronous Communication Interface Adapter
A/D-konverter Analog til Digital konverter
Assembler Lavniveau Programmeringssprog
Baudrate Hastighed hvormed data sendes gennem den serielle port. Opgives i bits
per second (bps)
C Programmeringsproget C
CLK Clock eller clocksignal
COM-port Dette er computerens serielle kommunikationsport
CS Chip Select
D/A-konverter Digital til Analog konverter
Forbillede Et apparat som med fordel kan efterlignes
FS Frekvens styring (index på komponenter)
Hardwaremodul Et antal komponenter, som udgør en funktionel enhed
HF Højttalerforstærker (index på komponenter)
Host Den maskine hvorpå softwaren er skrevet, men ikke der hvor det skal
køre
HP Højpas filter (index på komponenter)
201

Ordliste
HW Hardware
IACK Interrupt Acknowledge
Integritet Produktets evne til at beskytte sine data [Biering-Sørensen m. fl., 1996,
side 93]
IRQ Interrupt Request
Kobling Graden af krydsrefencer. Dette kan betyde, at overførsel af data mellem
forskellige moduler er stor. [Biering-Sørensen m. fl., 1996, side 143-
144]
Metafor Et udtryk som beskriver noget med ord, der ellers anvendes om noget
andet.
Mikrocomputersystem
Et computersystem der specielt tilpasset til et specifikt formål
MF Mikronfonforstærker (index på komponenter)
Minimumssystem Er et system bestående af et absolut minimum antal af komponenter til
kommunikation mellem pc og diktafon. Systemet består af: mikroprocessor,
RAM, ROM, ACIA, RS-232-driver, adressedekoder, reset/halt
og tilhørende opsætningskomponenter
MMV Monostabil multivibrator
NMI Non Maskable Interrupt
Pc Personlig Computer
PEEL Programmable Electrically Erasable Logic
Proces En proces beskriver forhold ved en situation, som er dynamiske
RAM Random Access Memmory
RH Reset/Halt (index på komponenter)
ROM Read Only Memmory
RS232C Seriel kommunikationsstandard udviklet af EIA (Electronics Industries
Association)
202

RS232C-niveau Input: -3 V til -25 V for logisk 1 og 3 V til 25 V for logisk 0
R/ W Read / Write
Ordliste
Output: -5 V til -15 V for logisk "1"og 5 V til 15 V for logisk
"0"[Ståbi, 1995, side 487]
SPU Struktureret Program Udvikling
Struktur En struktur beskriver forhold ved en situation, som er statiske
System Diktafonen med udviklet hardware og software
SW Software
TTL Transistor-Transistor Logik.
TTL-niveau 2-5 V for logisk "1"og 0-0,8 V for logisk "0".
TS2MON MC68000 debugger/monitor - modificeret af Sofus Birkedal Nielsen
Tæthed Hvor tæt funktioner i et modul er relaterede
[Biering-Sørensen m. fl., 1996, side 143-144].
Virtuel knap En knap, som kun eksisterer rent virtuelt på pc’en. For at påvirke knappen
skal man f.eks. trykke på et tal eller et bogstav på tastaturet
X1 Masterclock: 8 MHz krystaloscillator (index på komponenter)
X2 Baudrate-generator: 1,8423 MHz krystaloscillator (index på komponenter)
X3 Kvalitetsmodul:4,096 MHz krystaloscillator (index på komponenter)
203

Del
Komponentliste VII og diagrammer
205

Komponent
placering
Placeringstegning for CPU-, hukommelses-, og RS232-modul.
ROM2 ROM1
RAM3
RAM4
Stik fra display og knapper
RAM1
RAM2
GND
X-tal1
+5V
IRQ-encoder
FC-decoder
X-tal2
Processor
ADR-DEC-MEM IACK-decoder
ACIA2
ADR-DEC-PERIF
ACIA1
VPA-gen
DTACK-gen
SW_NMI
P1 og P2 SW_RH
RS232DRIVER
Stik til analog
RH
207

Komponent placering
Placeringstegning for kvalites-, mikrofon- og højttalermodul.
X-tal3
FS-filter
FS-sample
FS-stryring
ADC-IRQ
+5V
GND
DAC
DAC_B
ADC
AA-filter
Stik fra
analog
ADC_2
R-filter
Digital
Forsyning
Placeringstegning for display- og knapmodul.
208
01
01
DISPLAY
Stik fra display og knapper
Knap-styring
+5V regulator
-5V regulator
HF
R
HP_A
HP_B
MF_B
Knap-encoder
ADC_A
+15V
GND
-15V

Komponentliste
Komponentlisten er delt op i moduler, således at komponenter er skrevet i de tilhørende moduler.
CPU-modul
CPU-modulet består primært af integrede kredse, disse er her oplistet, det følgende er andre
hjælpekredsløb, der er nødvendige.
Komponentnavn Værdi Kommentar
Processor MC68HC000 Mikroprocessor
ADR-DEC-MEM 18CV8-10 PEEL: Adressedekoder til ROM/RAM
ADR-DEC-PERIF 22CV10A PEEL: Adressedekoder til perifere enheder
FC-decoder 74LS138 Funktion decoder
IACK-decoder 74LS138
IRQ-Encoder 74LS148
RIRQ 10 kΩ modstandsrække
ACIA1 1 M68850
Pull-up modstande
P1 DB9-connector Stik til TS2MON via RS232-forbindelse
DTACK-gen 22CV10A PEEL: DTACK-generator og NMI-styring
RNMI 100 kΩ Pull-up modstand
CNMI 100 nF For prel
SWNMI
NMI-knap
VPA-gen 18CV8-10 PEEL: VPA-generator
RRW 10k Ω Pull-up modstand
1De resterende komponenter til seriel kommuniktaion er beskrevet i RS232-modulet da det er den samme RS232driver
der anvendes
209

Komponent placering
Clock
Komponentnavn Værdi Kommentar
Xtal1 8,000 MHz Krystaloscilator
RX11
DX11-DX14
CX11
Reset/halt kredsløb
390 Ω
1n4148
15 pF
Komponentnavn Værdi Kommentar
TL7705A TL7705A Spændingskontrollator
RRH1 10 kΩ Pull-down modstand
RRH2-RRH5 10 kΩ Pull-up modstande
RRH6 300 Ω Formodstand til DRH3
CRH1 100 nF Afkoblingskondensator
CRHT 100 µF Bestemmer reset-sekvensens længde
DRH1-DRH2 BAT 85 Schottky-diode
DRH3
3mmLED
QRH BC 547B LED-driver
SWRH
Hukommelsesmodul
RESET-knap
Komponentnavn Værdi Kommentar
ROM1-ROM2 AM29101F EPROM
RAM1-RAM4 KM684000 Statisk RAM
210

RS232-modul
Clock
Komponentnavn Værdi Kommentar
Xtal2 COC/T-50 1,8423 MHz krystal
RX21
DX21-DX24
CX21
ACIA og RS232-driver
390 Ω
1n4148
15 pF
Komponentnavn Værdi Kommentar
ACIA2 M6850
RS232DRIVER MAX232 Driver til RS232 niveau
CAC1-CAC5 100 nF Kondensatorer til RS232-driver
P2 DB9-connector Stik til COM-forbindelse
Knapmodul
Komponentnavn Værdi Kommentar
10 Knapper
Knap-Encoder MM74C922N Encoder og prelfjerner
CK1
CK2
1 µF
1 µF
Kstyr 22CV10-10 Styring til knapper
Displaymodul
Komponentnavn Værdi Kommentar
DISPLAY Pc1604-A 4 linier gange 16 karakters display
RDISP 10 kΩ Potentiometer
Komponent placering
211

Komponent placering
Kvalitetsmodul
Clock
Komponentnavn Værdi Kommentar
X-TAL3 4,096 MHz Krystaloscilator
RX31
DX31-DX34
CX31
Frekvensstyring
390 Ω
1n4148
15 pF
Komponentnavn Værdi Kommentar
FS-sample 74HC4040 12 bit binær tæller
FS-filter1 74HC4017 3 deler
FS-filter2 74HC4040 12 bit binær tæller
FS-styring 18CV8-10 PEEL: Latch og styret switch
Mikrofonmodul
Mikrofonforstærker
Komponentnavn Værdi Kommentar
Mikrofon WM-034B
CMF1
470nF
MFB TLE2072 Operationsforstærker
RMF1
RMF2
RMF2A
RMF3
212
2,2 kΩ
23,2 kΩ
4,7 kΩ potmeter
476 kΩ

Højpas filter
Komponentnavn Værdi Kommentar
HPA TLE2072 Operationsforstærker
CHP1
CHP2
RHP1
RHP2
47 nF
47 nF
18,7 kΩ
6,65 kΩ
HPB TLE2072 Operationsforstærker
CHP3
CHP4
RHP3
RHP4
Anti-aliasing filter
47 nF
47 nF
18,7 kΩ
6,65 kΩ
Komponentnavn Værdi Kommentar
AA-filter MAX297 Antialiasing filter
RAA 499 kΩ Pull-down modstand
DAA1-DAA2 BAT85 Beskyttelsesdioder
Komponent placering
213

Komponent placering
A/D-konverter kredsløb
Komponentnavn Værdi Kommentar
ADC1A TLE2072 Operationsforstærker
RADC1 -RADC5
10k Ω
DADC1-DADC1 BAT85 Beskyttelsesdioder
ADC2 TLC2201 Rail to rail operationsforstærker
ADC-IRQ 18CV8-10 PEEL: Til styring af interrupt, og MMV
ADC ADC0820 Analog til digital konverter
Højttalermodul
D/A-konverter kredsløb
Komponentnavn Værdi Kommentar
DAC AD7524 Digital til analog konverter
DACB TLE2072 Operationsforstærker
Rekonstruktionsfilter
Komponentnavn Værdi Kommentar
R-filter MAX297 Rekonstruktions filter
DRF1-DRF2 BAT85 Beskyttelsesdioder
RRF 499 kΩ Pull-down modstand
CRF
214
100 nF

Højttalerforstærker
Komponentnavn Værdi Kommentar
LM380 LM380 Effektforstærker
RHF1
CHF3
RHF2
2,7 Ω
100 nF
158 kΩ
RHF3 0-10 kΩ Potentiometer
CHF1
CHF2
CHF4
CHF5
470 µF
6,8 µF
33 pF
100 nF
Højttaler Ingen data på denne
Spændings regulatorer
Komponentnavn Værdi Kommentar
5 V regulator LM7805
D 5V
R 5V
3 mm LED
390 Ω
-5 V regulator LM7905
D 5V
R 5V
3 mm LED
390 Ω
Komponent placering
215