Anzdoc.com_el-5155 (1).pdf

PETUNJUK PELAKSANAAN PRAKTIKUM

PRAKTIKUM PENGOLAHAN SINYAL WAKTU DISKRIT (ET 3005/EL 5155)

PROGAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI SEKOLAH TEKNIK ELEKTRO DAN INFORMATIKA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2016

PETUNJUK PELAKSANAAN PRAKTIKUM PRAKTIKUM PENGOLAHAN SINYAL WAKTU DISKRIT (ET 3085/EL 5155) Semester II 2015/2016

Penanggung Jawab : Dr.Effrina Yanti Hamid Dosen Pengolahan SInyal Waktu Diskrit (ET 3005/EL 5155) Tim Asisten Praktikum : Fitrenna Khaznasari Riska Audina Anindyasari M. Zaki Mubarok

Hanya untuk kalangan internal. Dilarang mereproduksi atau menggandakan sebagian atau seluruh bagian tanpa izin.

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

1

DAFTAR ISI Aturan Umum Laboratorium Telekomunikasi Radio dan Gelombang Mikro .................... 3 Kelengkapan ................................................................................................................... 3 Keterlambatan ................................................................................................................. 3 Selama Praktikum ........................................................................................................... 3 Setelah Praktikum ........................................................................................................... 4 Pergantian Jadwal ........................................................................................................... 4 Sanksi .............................................................................................................................. 4 Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium ........................... 5 Keselamatan .................................................................................................................... 5 Bahaya Listrik ................................................................................................................. 5 Bahaya Api...................................................................................................................... 5 Lain-lain .......................................................................................................................... 5 Penggunaan Alat Praktikum............................................................................................ 6 Sanksi .............................................................................................................................. 6 Tugas Pendahuluan dan Laporan Praktikum ...................................................................... 7 Tugas Pendahuluan ......................................................................................................... 7 Laporan Praktikum.......................................................................................................... 7 Sanksi .............................................................................................................................. 8 MODUL 1 ........................................................................................................................... 9 Desain dan Implementasi Algoritma Filter Digital FIR.................................................. 9 MODUL 2 ......................................................................................................................... 22 Desain dan Implementasi Algoritma Filter Digital IIR................................................. 22 MODUL 3 ......................................................................................................................... 36 Aplikasi DSP untuk Pembangkitan Sinyal BPSK......................................................... 36 LAMPIRAN...................................................................................................................... 42 Pengenalan DSK TMS320C6713 ................................................................................. 42 Tutorial Singkat Code Composer Studio (CCS) ........................................................... 50

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

2

ATURAN UMUM LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI RADIO DAN GELOMBANG MIKRO Kelengkapan Setiap praktikan wajib berpakaian sopan dan formal, menggunakan celana panjang/ rok, kemeja, dan menggunakan sepatu. Untuk memasuki laboratorium praktikan diwajibkan membawa kelengkapan berikut: 1. 2. 3. 4.

Modul Praktikum Log book Alat tulis dan alat hitung (kalkulator) Tugas Pendahuluan

Pada saat praktikum pertama praktikan diwajibkan membawa pas foto 3x4 sebanyak satu buah. Persiapan Praktikum Sebelum praktikum dimulai praktikan harus mempersiapkan diri dengan melakukan hal-hal berikut: 1. 2. 3. 4. 5.

Membaca dan memahami isi modul praktikum Mengerjakan tugas pendahuluan Mengisi kartu praktikum Memastikan seluruh anggota kelompok datang tepat waktu Meletakkan tas pada loker yang telah disediakan.

Keterlambatan a) Praktikan yang terlambat datang praktikum akan mendapat nilai nol untuk praktikum modul tersebut b) Praktikan yang terlambat mengumpulkan laporan praktikum akan mendapat nilai nol untuk laporan praktikum modul tersebut

Selama Praktikum Setelah memasuki laboratorium dan menempati meja praktikum, praktikan diwajibkan : 1. 2. 3. 4.

Mengumpulkan tugas pendahuluan pada asisten Mengumpulkan kartu praktikum pada asisten Mempersiapkan peralatan praktikum Melakukan setiap percobaan dengan baik sesuai prosedur pada modul praktikum 5. Mendokumentasikan hasil percobaan pada logbook yang telah disediakan (jika diperlukan harap membawa kamera)

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

3

6. Menggunakan alat dengan baik.

Setelah Praktikum Setelah percobaan selesai praktikan diwajibkan: 1. 2. 3. 4.

Mematikan dan merapikan alat praktikum Memastikan log book ditandatangani asisten Mencatat dan memahami instruksi pengerjaan laporan dari asisten Merapikan meja dan kursi praktikum.

Pergantian Jadwal Kasus umum Pertukaran jadwal hanya dapat dilakukan per orang dengan modul yang sama. Prosedur penukaran jadwal adalah sebagai berikut: 1. Menghubungi kordas praktikum mata kuliah terkait 2. Mencari praktikan lain yang bersedia bertukar jadwal 3. Mengisi form yang diberikan kordas praktikum mata kuliah terkait 4. Mengumpulkan form paling lambat tiga hari sebelum praktikum. Kasus sakit atau urusan mendesak Pertukaran jadwal dapat dilakukan oleh praktikan yang sakit atau memiliki kepentingan mendesak tanpa harus mengumpulkan form pertukaran jadwal sesuai peraturan yang berlaku. Prosedur penukaran dapat dilakukan dengan cara berikut: 1. Menghubungi kordas praktikum terkait mata kuliah terkait maksimal tiga jam sebelum praktikum dimulai 2. Mencari praktikan lain yang bersedia bertukar jadwal 3. Apabila tidak ada yang bisa bertukar jadwal, praktikan diharapkan menghubungi kordas terkait jadwal pengganti 4. Surat izin dikumpulkan kepada kordas secepatnya dengan ditandatangani pihak ketiga.

Sanksi Bagi praktikan yang terbukti melakukan penjiplakan laporan dan atau tugas pendahuluan dikenakan sanksi berupa nilai E pada mata kuliah terkait. Pengabaian peraturan di atas dapat dikenakan sanksi pengurangan nilai praktikum.

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

4

PANDUAN UMUM KESELAMATAN DAN PENGGUNAAN PERALATAN LABORATORIUM Keselamatan Selama praktikum, praktikan dan asisten diharapkan menjaga keselamatan dan keamanan. Dengan demikian, praktikan diharapkan mematuhi panduan keselamatan dan penggunaan alat di laboratorium.

Bahaya Listrik Perhatikan dan pelajari tempat-tempat sumber listrik pada laboratorium. Jika ada potensi bahaya segera laporkan pada asisten. 1. Menghindari daerah atau benda yang berpotensi menimbulkan bahaya listrik seperti kabel yang sudah terkelupas 2. Tidak melakukan sesuatu yang menimbulkan bahaya listrik pada diri sendiri atau orang lain 3. Memastikan bagian tubuh kering pada saat menggunakan alat praktikum 4. Selalu waspada dan tidak main-main saat praktikum berlangsung.

Bahaya Api Praktikan dan asisten diharapkan tidak membawa benda-benda yang mudah terbakar (korek api, gas, dan lain-lain) ke dalam laboratorium. 1. Tidak melakukan sesuatu yang menimbulkan bahaya api pada diri sendiri atau orang lain 2. Selalu waspada terhadap bahaya api atau panas berlebih pada setiap aktivitas praktikum.

Lain-lain Praktikan dan asisten dilarang membawa makanan dan minuman ke meja praktikum.

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

5

Penggunaan Alat Praktikum Sebelum menggunakan alat praktikum, praktikan dan asisten diharapkan sudah memahami penggunaan alat praktikum yang ada di laboratorium. 1. Perhatikan dan patuhi peringatan yang terdapat pada badan alat praktikum 2. Memahami fungsi alat praktikum dan menggunakannya untuk aktivitas yang sesuai dengan fungsinya. Menggunakan alat praktikum diluar fungsinya dapat menimbulkan kerusakan alat dan bahaya keselamatan praktikan 3. Memahami jangkauan kerja alat praktikum dan menggunakannya sesuai dengan jangkauan kerja. Menggunakan alat praktikum diluar jangkauan kerjanya dapat menimbulkan kerusakan alat dan bahaya keselamatan praktikan 4. Memastikan seluruh peralatan praktikum aman dari benda tajam, api atau panas berlebih, maupun benda lain yang dapat mengakibatkan kerusakan alat 5. Tidak melakukan aktivitas yang dapat mengotori atau merusak alat praktikum 6. Kerusakan alat praktikum menjadi tanggung jawab bersama rombongan praktikum tersebut. Alat yang rusak harus diganti oleh rombongan tersebut.

Sanksi Pengabaian panduan di atas dapat dikenakan sanksi tidak lulus mata kuliah yang bersangkutan.

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

6

TUGAS PENDAHULUAN DAN LAPORAN PRAKTIKUM Tugas Pendahuluan 1. Tugas pendahuluan wajib dibuat dan dikumpulkan oleh praktikan sebelum praktikum dimulai 2. Praktikan tidak diperkenankan mengerjakan tugas pendahuluan saat praktikum akan dimulai 3. Tugas pendahuluan harus dikerjakan secara individu agar praktikan memahami materi modul yang akan diuji dalam praktikum 4. Seluruh soal tugas pendahuluan harus disertakan jawabannya. Jika soal tugas pendahuluan ada yang tidak dikerjakan, nilai tugas pendahuluan untuk modul tersebut adalah nol. 5. Praktikan wajib menuliskan nama lengkap, NIM, shift praktikum (hari dan jam), nama lengkap asisten, dan judul modul yang akan diuji dalam praktikum di pojok kanan atas tugas pendahuluan.

Laporan Praktikum 1. Laporan praktikum dibuat oleh praktikan dengan menggunakan format IEEE yang terdiri atas : a. Abstrak dan kata kunci b. Pendahuluan c. Dasar teori d. Metodologi e. Data dan analisis f. Kesimpulan g. Daftar pustaka h. Biografi penulis 2. Praktikan yang terbukti melakukan plagiarisme atas laporan praktikum akan mendapat nilai E untuk mata kuliah PTT 3. Praktikan wajib mengumpulkan softcopy laporan praktikum ke email asisten dan email koordinator asisten sesuai waktu yang akan ditetapkan 4. Praktikan wajib menyerahkan hardcopy laporan praktikum ke LTRGM sesuai waktu yang akan ditetapkan dengan melakukan hal berikut : a. Mengumpulkan laporan di tempat yang telah disediakan sesuai dengan modulnya b. Mengisi formulir pengumpulan laporan praktikum dengan mencantumkan jam dan tanggal pengumpulan secara benar c. Praktikan diharapkan memperhatikan dengan seksama tempat dan formulir yang sesuai dengan laporan praktikum yang akan dikumpulkan

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

7

Sanksi Pengabaian peraturan di atas dapat dikenakan sanksi berupa pengurangan nilai tugas pendahuluan atau laporan praktikum.

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

8

MODUL 1 Desain dan Implementasi Algoritma Filter Digital FIR 1. Tujuan 1. Dapat mendesain filter FIR dengan teknik windowing menggunakan bahasa pemrograman MATLAB. 2. Dapat mengimplementasikan filter FIR untuk pemrosesan sinyal menggunakan DSK TMS320C6713. 3. Dapat menggambarkan respon magnituda suatu sistem linier tidak berubah terhadap waktu dari suatu sistem linier tidak berubah terhadap waktu berdasarkan hasil data pengukuran. 4. Dapat mendengarkan efek pemfilteran sinyal audio untuk filter FIR yang diimplementasikan menggunakan DSK TMS320C6713. 2. Perangkat Praktikum Perangkat – perangkat yang digunakan dalam praktikum ini adalah : 1. Satu set komputer. 2. Satu paket DSK TMS320C6713 terdiri atas : DSK TMS320C6713, kabel USB, +5 V power supply, AC Power Cord dan 1 set kabel audio. 3. Osiloskop. 4. Generator sinyal. 5. Speaker. 3. Dasar Teori Filter FIR merupakan tipe filter dijital dengan respon impuls terbatas. Respon frekuensi dari filter FIR dengan orde M – 1 yang kausal adalah : M 1

H  e j    h(n)e jn

(1.1)

n 0

Fungsi sistem H ( z ) filter FIR adalah M 1

H ( z )   h(n) z  n

(1.2)

n 0

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

9

Persamaan perbedaan yang menghubungkan input dan output filter FIR adalah M 1

y(n)   h(k ) x(n  k )

(1.3)

n 0

Koefisien filter FIR pada persamaan di atas adalah h(0), h(1), h(2), dst. Terdapat M koefisien untuk filter FIR orde M – 1 pada persamaan di atas. Filter FIR adalah stabil dan sangat mudah didesain untuk mendapatkan respon fasa yang linier.

3.1 Spesifikasi Filter Spesifikasi filter dapat dinyatakan dalam domain frekuensi dengan respon magnituda dan respon fasa. Spesifikasi magnituda dapat direpresentasikan dalam dua cara yaitu : 1. Spesifikasi absolut dengan parameter respon magnituda H (e j ) . Spesifikasi ini sering digunakan untuk desain filter FIR. Gambar 1.1 (a) memperlihatkan diagram spesifikasi absolut filter FIR lowpass. Band 0,  p  disebut passband dan 1 merupakan batas toleransi (ripple) yang dapat diterima dalam respon passband ideal. Band s ,   disebut stopband dan  2 merupakan ripple. Band  p , s  disebut sebagai transition band. 2. Spesifikasi relatif dengan parameter magnituda dalam skala decibel (dB) dengan persamaan : H (e j ) dBscale =  20log10 0 (1.4) H (e j ) max

Spesifikasi relatif pada filter lowpass dapat dilihat pada gambar 1.1 (b). R p adalah ripple passband dalam dB, sedangkan As merupakan redaman stopband dalam dB.

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

10

1  1 1 1  1

H (e j )

Passband Ripple

Transition Band Stopband Ripple

2

(a)

0

p

s







Decibels

0 Rp

As

(b)

Gambar 1.1 Spesifikasi filter FIR : (a) Absolut, (b) Relatif Parameter – parameter yang diberikan dalam dua spesifikasi di atas saling berkaitan.

H (e j ) dalam spesifikasi absolut sama dengan (1  1 ) sehingga,

Rp  20log10

1  1  0 ( 0) 1  1

(1.5)

As  20log10

2  0 ( 1) 1  1

(1.6)

3.2 Teknik Window Teknik window digunakan untuk memilih filter frequency selective yang ideal (yang biasanya mempunyai karakteristik non-kausal dan respon impuls dengan durasi tak terbatas) dan kemudian membatasi (window) respon impuls untuk mendapatkan filter FIR yang kausal dan berfasa linier. Misal sebuah filter frequency selective H d (e j ) dengan karakteristik gain

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

11

magnituda konstan dan fasa linier pada daerah passband dan memiliki respon nol pada daerah stopband. Ideal LPF pada bandwidth c   :  j   c 1.e H d (e j )   c      0

(1.7)

dengan c merupakan frekuensi cutoff dan  adalah sampel delay. Respon impuls filter pada durasi tak terbatas :

hd (n)  F 1  H d (e j )    =

1 2

c

 1.e



 j

1 2



 H

d

(e j )e jn d



e jn d

(1.8)

c

sin c (n   )  (n   )

Untuk mendapatkan filter FIR h( n) yang kausal dan berfasa linier dengan panjang M, maka :

 h ( n) 0  n  M  1 h( n)   d lainnya  0

dan  

M 1 2

(1.9)

Operasi ini disebut windowing. Secara umum, h( n) merupakan perkalian hd (n) dengan fungsi window w(n) yaitu :

h(n)  hd (n)w(n)

(1.10)

dengan :

beberapa fungsi simetrik yang tergantung pada  dengan 0  n  M  1 w(n)   0, lainnya 

Contoh fungsi window yang dapat digunakan adalah window rectangular yang didefinisikan oleh :

1, 0  n  M  1 w(n)    RM (n) lainnya 0,

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

(1.11)

12

Respon filter FIR kausal dalam domain frekuensi H (e j ) adalah konvolusi periodik

H d (e j ) dengan respon window W (e j ) yaitu : H (e j )  H d (e j ) W (e j ) 

1 2



 W (e

j

) H d (e j (  ) )d 

(1.12)



Dari Gambar 1.2 didapat : 1. Window w(n) mempunyai panjang yang terbatas yaitu M, responnya memiliki peaky main lobe dengan lebar yang proporsional terhadap 1/ M dan memiliki side lobe dengan tinggi terkecil. 2. Konvolusi periodik menghasilkan respon yang hampir mirip dengan respon ideal H d (e j ) namun terdapat ripple. 3. Main lobe menghasilkan band transisi pada H (e j ) dengan lebar sesuai dengan transition width. Lebar ini proporsional terhadap 1/ M . Semakin lebar main lobe maka akan menyebabkan transition width semakin lebar juga. 4. Side lobe menghasilkan ripple dengan bentuk yang sama baik pada passband maupun stopband. H d (e j )

H (e j ) 

c

0

c

Transition width

 Ripples

W (e j )

* Circular Convolution



c

0

c



Minimum stopband attenuation

Max side-lobe height



0



Main lobe width

Gambar 1.2 Operasi windowing dalam domain frekuensi

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

13

Fungsi- fungsi window lainnya yang sering digunakan adalah : 1. Bartlett

 2n  M 1 ,  2n  Fungsi : w(n)  2  ,  M 1 0,   

0n

M 1 2

M 1  n  M 1 2 lainnya

(1.13)

2. Hanning (Hann)

   2 n   0.5 1  cos   , 0  n  M  1 Fungsi : w(n)     M  1   0, lainnya 

(1.14)

3. Hamming

  2 n  0.54  0.46cos   , 0  n  M 1 Fungsi : w(n)    M 1   0, lainnya 

(1.15)

4. Blackman Fungsi :

  2 n   4 n   0.08cos  0.42  0.5cos    , 0  n  M 1 w(n)    M 1   M 1   0, lainnya 

(1.16)

5. Kaiser 2  2n    I 0   1  1     M  1    , Fungsi : w(n)  I0   

0  n  M 1

(1.17)

I 0  fungsi Bessel orde nol termodifikasi.

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

14

Persamaan desain filter yang dapat digunakan adalah sebagai berikut. 

Transition width = f 



Orde filter M 



s   p ,   s   p 2

(1.18)

As  7.95  1 (aproksimasi untuk window Kaiser) 14.36f Parameter  ( untuk window Kaiser) :

(1.19)

0.1102( As  8.7), As  50 dB  0.4 0.5842( As  21)  0.07886( As  21), 21  As  50 dB

 =

(1.20)

Tabel 1.1 Ringkasan karakteristik fungsi window yang sering digunakan Transition Width  No

Min. Redaman

Nama Window Aproksimasi

Nilai Eksak

Stopband

1.8 M

21 dB

4 M

1

Rectangular

2

Bartlett

8 M

6.1 M

25 dB

3

Hanning

8 M

6.2 M

44 dB

4

Hamming

8 M

6.6 M

53 dB

5

Blackman

12 M

11 M

74 dB

3.3 Contoh Desain Filter FIR dengan MATLAB Berikut ini merupakan contoh program MATLAB yang dapat digunakan dalam mendesain filter FIR lowpass. Pada simulasi ini digunakan dua program yaitu ideal_lp.m dan freqz_m.m sebagai berikut. 1. function hd = ideal_lp(wc,M); % ideal lowpass filter % [hd] = ideal_lp(wc,M); % hd = respon impuls ideal antara 0 hingga M – 1 Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

15

% wc = frekuensi cutoff dalam radians % M = panjang filter ideal alpha = (M – 1)/2; n = [0:1:(M – 1)]; m = n – alpha + eps; hd = sin(wc*m)./(pi*m);

2. function [db,mag,pha,grd,w] = freqz_m(b,a); % versi modifikasi dari freqz (built in function) routine % [db,mag,pha,grd,w] = freqz_m(b,a); % db = magnituda relatif (dB) dihitung antara 0 s/d pi radians % mag = magnituda absolut dihitung antara 0 hingga pi radians % pha = respon fasa dalam radians antara 0 hingga pi radians % grd = group delay antara 0 hingga pi radians % w = 501 sampel frekuensi antara 0 hingga pi radians % b = numerator polynomial H(z) (untuk FIR : b = h) % a = denominator polynomial H(z) (untuk FIR : a = [1]) [H,w] = freqz(b,a,1000,’whole’); H = (H(1:1:501))’ ; w = (w(1:1:501)); mag = abs(H); db = 20*log10((mag+eps)/max(mag)); pha = angle(H); grd = grpdelay(b,a,w);

Misal, filter FIR lowpass yang akan kita desain memiliki spesifikasi berikut.

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

16

 p  0.2 , s  0.3 , Rp  0.25 dB, As  50 dB Filter ini akan didesain dengan menggunakan teknik window. Pada tabel karakteristik fungsi window terlihat bahwa window Hamming dan Blackman memberikan redaman lebih besar dari 50 dB. Dengan demikian, kita dapat memilih salah satu dari kedua jenis window ini. Dengan menggunakan window Hamming maka panjang filter M adalah :

M

6.6 6.6 6.6 1  1   1  67  s   p 0.1

sedangkan jika menggunakan window Blackman, panjang filter M adalah 111. Pada simulasi ini dipilih window Hamming yang memberikan band transisi yang lebih kecil dengan orde filter yang lebih kecil pula. Dalam simulasi ini juga tidak digunakan nilai ripple passband Rp  0.25 dB sehingga kita harus menghitung nilai ripple sebenarnya. Skrip MATLAB yang digunakan adalah sebagai berikut. >> wp = 0.2*pi; ws = 0.3*pi; >> tr_width = ws – wp; >> M =ceil(6.6*pi/tr_width) + 1; >> n =[0:1:M – 1 ]; >> wc = (ws + wp)/2; >> hd = ideal_lp(wc,M); >> w_ham = (hamming(M))’; >> h = hd.*w_ham; >> [db,mag,pha,grd,w] = freqz_m(h,[1]); >> delta_w = 2*pi/1000; >> Rp = (min(db(1:1:wp/delta_w+1))); >> As = round(max(db(ws/delta_w+1:1:501))); %plot >> subplot(1,1,1); >> subplot(2,2,1); stem(n,hd); title(‘Ideal Impulse Response’);

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

17

>> axis([0 M–1 0.1 0.3]); xlabel(‘n’); ylabel(‘hd(n)’); >> subplot(2,2,2); stem(n,w_ham); title(‘Hamming Window’); >> axis([0 M–1 0 1.1]); xlabel(‘n’); ylabel(‘w(n)’); >> subplot(2,2,3); stem(n,h); title(‘Actual Impulse Response’); >> axis([0 M–1 0.1 0.3]); xlabel(‘n’); ylabel(‘h(n)’); >> subplot(2,2,4); plot(w/pi,db); >> title(‘Magnitude Response in dB’); grid on; >> axis([0 1 100 10]); xlabel(‘frequency in pi units’); >> ylabel(‘Decibels’);

Gambar 1.3 Hasil simulasi desain filter FIR lowpass dengan MATLAB

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

18

4. Prosedur Praktikum Pada praktikum ini dilakukan implementasi filter FIR secara real-time dengan menggunakan DSK TMS320C6713. File – file pendukung praktikum terdapat di dalam folder C:\CCStudio_v3.1\MyProjects\Filter FIR. Berikut langkah – langkah praktikum yang harus Anda perhatikan. 1. Percobaan I : Menentukan Tipe Filter FIR dari Respon Magnituda a. Nyalakan komputer dan hubungkan kabel USB DSK ke konektor USB komputer. b. Nyalakan generator sinyal dan hubungkan outputnya dengan kanal 1 osiloskop. Atur output generator sinyal berupa sinyal sinusoidal dengan tegangan 1 Volt peak-to-peak dan frekuensi 100 Hz kemudian amati sinyalnya pada kanal 1 osiloskop. Matikan kembali generator sinyal dan osiloskop.

Osiloskop Generator Sinyal

Kabel Audio Komputer DSK TMS320C6713

`

Kabel USB

Kabel Power

Gambar 1.4 Set-up perangkat percobaan I

c. Pasang perangkat praktikum sesuai gambar 1.4 dengan generator sinyal dan osiloskop dalam keadaan mati. Hubungkan output generator sinyal dan input kanal 2 osiloskop masing-masing dengan konektor line-in dan line-out pada DSK dengan menggunakan kabel audio yang tersedia. d. Nyalakan DSK dan lakukan prosedur DSK diagnostic dengan double click icon Klik start dan tunggu hingga proses diagnostic selesai dan keluar tulisan “PASS”.

e. Buka software Code Composer Studio (CCS) dengan double click icon f. Klik menu Debug>connect untuk menghubungkan CCS dengan DSK.

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

19

g. Buka project Filter FIR dengan mengeklik menu Project>open dan pilihlah file Filter FIR.pjt dalam folder C:\CCStudio_v3.1\MyProjects\ Filter FIR. h. Pada panel project bagian source terdapat 7 file yaitu coeff.c, DSK_support.c, FIRmono_ISRs.c, main.c, StartUp.c, vectors.asm dan lnk7.cmd. Pada file coeff.c terdapat koefisien filter FIR yang digunakan. i. Ubah koefisien filter pada file coeff.c dengan koefisien yang diberikan oleh asisten! Perhatikan banyaknya koefisien dan ganti nilai N pada file coeff.h dengan jumlah koefisien yang baru dikurangi satu. h. Nyalakan generator sinyal dan osiloskop. j. Lakukan proses build project (F7) pada CCS dan load program ke DSK dengan mengeklik menu File>load program. Pada folder Debug, double klik file Filter FIR.out. k. Jalankan program yang telah di-load ke DSK (run) dengan menekan F5 sehingga output hasil pemrosesan DSK terlihat di osiloskop. Amati tegangan output DSK dan catat hasilnya. l. Ubah frekuensi generator sinyal dengan tingkat kenaikan 100 Hz hingga mencapai frekuensi 1000 Hz. Kemudian ubah dari frekuensi 1000 Hz hingga 24000 Hz dengan kenaikan 1000 Hz. Amati tegangan output DSK setiap frekuensinya dan catat hasilnya. m. Dengan hasil yang Anda dapat, perkirakan tipe filter FIR pada project ini dan plot respon magnituda filternya. n. Hentikan pemrosesan pada DSK (Halt) dengan mengeklik menu Debug>Halt. Matikan generator sinyal dan osiloskop. (Jangan ubah tegangan output generator sinyal (tetap 1 Voltpp) dan atur kembali frekuensi pada posisi 100 Hz). o. Ulangi kembali dari langkah (i) untuk percobaan dengan koefisien yang baru. p. Ulangi untuk 2 koefisien berbeda yang diberikan oleh asisten. 2. Percobaan II : Memfilter Sinyal Audio dengan DSK TMS320C6713 a. Pasang perangkat praktikum sesuai gambar 1.5. Hubungkan line-out komputer dengan line-in DSK dan line-out DSK dengan speaker. b. Pada CCS, buka project Filter FIR. c. Lakukan build project dan load program ke DSK. d. Buka software Winamp dan putarkan file audio (*.mp3 atau lainnya). e. Jalankan program yang telah di-load ke DSK (run) sehingga sinyal audio keluaran line-out DSK terdengar di speaker. Simak sinyal audio ini. f. Hentikan pemrosesan pada DSK (halt). Ganti koefisien filter dengan koefisien yang diberikan oleh asisten. g. Ulangi kembali dari langkah (c) dengan koefisien yang baru dan simak outputnya. Ulangi untuk 2 koefisien berbeda yang diberikan oleh asisten.

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

20

Speaker Kabel Audio Komputer DSK TMS320C6713

`

Kabel USB

Kabel Power

Gambar 1.5 Set-up perangkat percobaan II 5. Tugas Pada Laporan Praktikum 1. Buatlah gambar respon magnituda dari hasil percobaan I untuk setiap koefisien filter yang diberikan! 2. Plot respon magnituda dari tiap koefisien filter yang digunakan dalam praktikum dengan menggunakan MATLAB! 3. Bandingkan dan analisis hasil yang Anda peroleh dari tugas No.1 dan No.2!. Identifikasi jenis filter apa sajakah yang digunakan pada praktikum ini! Tentukan frekuensi cut off masing-masing filternya! 4. Jelaskan alur penggunaan Code Composer Studio dalam mengeksekusi suatu program! 5. Tuliskan apa yang dapat Anda simpulkan dari praktikum ini! 6. Referensi [1] Vinay K. Ingle, John G. Proakis. Digital Signal Processing using MATLAB. Brook Cole/Thomson Learning. 2000. [2] Thab B. Welch, Cameron H. G. Wright, Michael G. Morrow. Real-time Digital Signal processing from MATLAB to C with TMS320C6x DSK. Taylor & Francis Group. 2006.

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

21

MODUL 2 Desain dan Implementasi Algoritma Filter Digital IIR 1. Tujuan 1. Dapat mendesain filter IIR dengan metode transformasi impulse invariance dan bilinear menggunakan bahasa pemrograman MATLAB. 2. Dapat mengimplementasikan filter IIR untuk pemrosesan sinyal menggunakan DSK TMS320C6713. 3. Dapat menggambarkan respon magnituda suatu sistem linier tidak berubah terhadap waktu dari suatu sistem linier tidak berubah terhadap waktu berdasarkan hasil data pengukuran. 2. Perangkat Praktikum Perangkat – perangkat yang digunakan dalam praktikum ini adalah : 1. Satu set komputer. 2. Satu paket DSK TMS320C6713 terdiri atas : DSK TMS320C6713, kabel USB, +5 V power supply, AC Power Cord dan 1 set kabel audio. 3. Osiloskop. 4. Generator sinyal. 5. Speaker. 3. Dasar Teori Filter IIR merupakan tipe filter dijital dengan respon impuls tak terbatas. Filter IIR sesuai dengan filter analog yang biasanya memiliki respon impuls dengan panjang tak hingga. Filter IIR memiliki fungsi sistem dalam domain z sebagai berikut.

H ( z) 

Y ( z ) b0  b1 z 1  b2 z 2  b3 z 3  ...  X ( z ) 1  a1 z 1  a2 z 2  a3 z 3  ...

(2.1)

dengan a merupakan koefisien denominator sedangkan b merupakan koefisien numerator. Desain filter IIR dapat dilakukan dengan cara mentransformasikan filter analog ke dalam filter dijital menggunakan complex-valued mapping. Untuk dapat mendesain filter frequency selective yang dikehendaki diperlukan transformasi frequency-band.

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

22

Transformasi filter

Desain filter analog lowpass

s à z

Transformasi Frequency-band

z à z

Filter IIR

Gambar 2.1 Diagram blok pendekatan desain filter IIR

Langkah – langkah yang dilakukan untuk mendesain filter IIR adalah : 1. Desain filter analog lowpass. Filter-filter analog yang biasanya digunakan sebagai prototipe desain adalah filter Butterworth, Chebyshev dan Elliptic. 2. Mengaplikasikan transformasi filter analog lowpass untuk mendapatkan filter dijital lowpass. Terdapat 4 metode transformasi filter yaitu : a. Transformasi impulse invariance. Transformasi ini digunakan jika dikehendaki bentuk respon impuls yang sama antara filter analog dan filter dijital. b. Transformasi finite difference approximation. Teknik ini digunakan untuk mengubah sebuah representasi persamaan perbedaan ke dalam representasi persamaan perbedaan yang sesuai. c. Transformasi step invariance. Transformasi ini digunakan untuk menghasilkan respon step yang sama antara filter analog dan dijital. d. Transformasi bilinear yaitu mengubah representasi fungsi sistem dari domain analog ke domain dijital. 3. Mengaplikasikan transformasi frequency-band untuk menghasilkan filter dijital lainnya dari filter dijital lowpass. 3.1 Transformasi Impulse Invariance Pada transformasi ini, filter analog ha (t ) disampling dengan interval sampling T untuk menghasilkan h(n) yaitu :

h(n)  ha (nT )

(2.2)

Parameter T dipilih sedemikian rupa sehingga ha (t ) dapat disampling dengan baik. Hubungan frekuensi analog dan dijital adalah :

  T atau e j  e jT

(2.3)

dengan z  e j pada unit circle dan s  j pada sumbu imajiner, maka persamaan transformasi dari bidang s ke bidang z adalah :

z  e sT

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

(2.4)

23

Fungsi sistem H (z ) dan H a (s) berelasi dalam formula aliasing domain frekuensi:

H ( z) 

1  2   Ha s  j k  T k    T 

(2.5)

Transformasi bidang komplek dengan pemetaan pada Persamaan 2.4 ditunjukkan oleh Gambar 2.2. j

Im( z ) Transformasi banyak-ke-satu

3 / T

 /T  / T s - plane



e

sT

Unit circle

z

3 / T

Re( z )

z - plane

Gambar 2.2 Pemetaan bidang komplek pada transformasi Impulse Invariance Dari gambar tersebut didapat : a. Dengan mendefinisikan   Re(s ) maka :   0 dipetakan ke z  1 (di dalam unit circle)

  0 dipetakan ke z  1 (pada unit circle)

(2.6)

  0 dipetakan ke z  1 (di luar unit circle) b. Semua daerah semi-infinite dengan lebar 2 / T dipetakan ke z  1 . Pemetaan ini merupakan pemetaan dari banyak-ke-satu. c. Daerah di sebelah kiri pada bidang s dipetakan ke unit circle sehingga filter analog yang kausal dan stabil dipetakan ke filter dijital yang kausal dan stabil pula. d. Jika H a ( j)  H a ( j / T )  0 untuk    / T maka,

H a ( j ) 

1 H a ( j / T ),    T

(2.7)

sehingga tidak terjadi aliasing.

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

24

3.1.1 Prosedur Desain Jika diberikan spesifikasi filter dijital lowpass  s ,  p , R p , dan As dan diinginkan mendapatkan H (z ) dengan terlebih dahulu mendesain filter analog ekivalen kemudian memetakan ke filter yang diinginkan maka prosedur desain yang dapat dilakukan adalah : 1. Pilih T dan definisikan frekuensi analog :

p 

p T

dan s 

s

(2.8)

T

2. Desain filter analog H a (s) dengan spesifikasi  p ,  s , R p , dan As . Filter analog yang dapat dipilih adalah salah satu dari filter prototipe. 3. Gunakan ekspansi fraksi parsial dengan mengubah H a (s) menjadi : N

Rk k 1 s  p k

H a ( s)  

(2.9)

 

4. Transformasikan pole analog pk  ke dalam pole dijital e pkT untuk menghasilkan filter dijital : N Rk H ( z)   (2.10) pk T 1 z k 1 1  e 3.1.2 Contoh Desain Filter IIR Transformasi Impulse Invariance dengan MATLAB Berikut ini merupakan contoh program MATLAB yang dapat digunakan untuk mendesain filter dijital lowpass dengan menggunakan filter prototipe Butterworth. Pada simulasi ini digunakan 6 program yaitu : 1. function [b,a] = u_buttap(N,Omegac); % Prototipe filter analog lowpass Butterworth tidak dinormalisasi % b = koefisien polinomial numerator dari Ha(s) % a = koefisien polinomial denominator dari Ha(s) % Omegac = frekuensi cutoff dalam rad/s [z,p,k] = buttap(N); p = p*Omegac; k = k*Omegac^N; B = real(poly(z));

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

25

b0 = k; b = k*B; a = real(poly(p)); 2. function [b,a] = afd_butt(wp,ws,Rp,As); % Desain filter analog lowpass Butterworth % wp = frekuensi passband (rad/s); wp > 0 % ws = frekuensi stopband (rad/s); ws > wp > 0 % Rp = ripple passband (dB) (Rp > 0) % As = redaman stopband (dB) (As > 0) if wp <= 0 error('Passband edge harus > 0') end if ws <= wp error('Stopband edge harus > passband edge') end if (Rp <= 0) | (As < 0) error('PB ripple dan/atau redaman SB harus > 0') end N = ceil((log10((10^(Rp/10)-1)/(10^(As/10)-1)))/(2*log10(wp/ws))); Omegac = wp/((10^(Rp/10)-1)^(1/(2*N))); [b,a] = u_buttap(N,Omegac); 3. function [b,a] = imp_invr(c,d,T); % Transformasi impulse invariance ADC % b = polinomial numerator z^(-1) filter dijital % a = polinomial denominator z^(-1) filter dijital % c = polinomial numerator s filter analog % d = polinomial denominator s filter analog % T = parameter sampling

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

26

[R,p,k] = residue(c,d); p = exp(p*T); [b,a] = residuez(R,p,k); b = real(b'); a = real(a'); 4. function I = cplxcomp(p1,p2) I=[]; for j = 1:1:length(p2) for i = 1:1:length(p1) if(abs(p1(i)-p2(j)) < 0.0001) I = [I,i]; end end end I=I'; 5. function [C,B,A] = dir2par(b,a) % konversi struktur Direct-form ke struktur Parallel-form % b dan a adalah koefisien numerator dan denominator filter dijital M = length(b); N = length(a); [r1,p1,C] = residuez(b,a); p = cplxpair(p1,10000000*eps); I = cplxcomp(p1,p); r = r1(I); K =floor(N/2); B =zeros(K,2); A = zeros(K,3); if K*2 == N for i=1:2:N-2 Brow = r(i:1:i+1,:); Arow = p(i:1:i+1,:);

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

27

[Brow,Arow] = residuez(Brow,Arow,[]); B(fix((i+1)/2),:) = real(Brow); A(fix((i+1)/2),:) = real(Arow); end [Brow,Arow] = residuez(r(N-1),p(N-1),[]); B(K,:) = [real(Brow) 0]; A(K,:) = [real(Arow) 0]; else for i = 1:2:N-1 Brow = r(i:1:i+1,:); Arow = p(i:1:i+1,:); [Brow,Arow] = residuez(Brow,Arow,[]); B(fix((i+1)/2),:) = real(Brow); A(fix((i+1)/2),:) = real(Arow); end end 6. function [b0,B,A] = dir2cas(b,a); % konversi struktur Direct-form ke struktur Cascade-form % b dan a adalah koefisien numerator dan denominator filter dijital b0 = b(1); b = b/b0; a0 = a(1); a = a/a0; b0 = b0/a0; M = length(b); N = length(a); if N > M b = [b zeros(1,N-M)]; elseif M > N a = [a zeros(1,M-N)]; N = M;

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

28

else NM = 0; end K = floor(N/2); B =zeros(K,3); A = zeros(K,3); if K*2 == N b = [b 0]; a = [a 0] end broots = cplxpair(roots(b)); aroots = cplxpair(roots(a)); for i = 1:2:2*K Brow = broots(i:1:i+1,:); Brow = real(poly(Brow)); B(fix((i+1)/2),:) = Brow; Arow = aroots(i:1:i+1,:); Arow = real(poly(Arow)); A(fix((i+1)/2),:) = Arow; end Misal filter dijital lowpass yang akan didesain memiliki spesifikasi  p  0.2 , s  0.3 ,

Rp  1 dB, As  15 dB . Skrip MATLAB yang digunakan adalah sebagai berikut. >> wp = 0.2*pi; ws = 0.3*pi; Rp = 1; As = 15; >> T = 1; OmegaP = wp/T; OmegaS = ws/T; >> [cs,ds] = afd_butt(OmegaP,OmegaS,Rp,As); >> [b,a] = imp_invr(cs,ds,T) b=

-0.0000

0.0006

0.0101

0.0161

0.0041

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

0.0001

29

a=

1.0000 -3.3635

5.0684 -4.2759

2.1066 -0.5706

0.0661

>> [C,B,A] = dir2par(b,a) % Menghitung second-order sections C=[] B = 1.8557 -0.6304 -2.1428

1.1454

0.2871 -0.4466 A = 1.0000 -0.9973

0.2570

1.0000 -1.0691

0.3699

1.0000 -1.2972

0.6949

Fungsi sistem filter H ( z ) dengan orde 6 yaitu :

H ( z) 

1.8587  0.6304z 1 2.1428  1.1454z 1 0.2871  0.4463z 1   1  0.9973z 1  0.2570z 2 1 1.0691z 1  0.3699z 2 1  1.2972z 1  0.6449z 2

Gambar 2.3 Filter dijital lowpass Butterworth dengan metode Impulse Invariance

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

30

3.2 Transformasi Bilinear Transformasi bilinear merupakan teknik pemetaan dengan memetakan fungsi :

2 1  z 1 1  sT / 2 s z 1 T 1 z 1  sT / 2

(2.11)

dengan T merupakan parameter. j

Im( z ) Transformasi satu-ke-satu



Unit circle

1  sT / 2 z 1  sT / 2

Re( z )

z - plane s - plane

Gambar 2.4 Pemetaan bidang komplek pada transformasi bilinear Dari pemetaan bidang komplek pada Gambar 2.4 didapat bahwa : a. Dengan mendefinisikan s    j pada persamaan 2.11 maka didapat : T   T 1  2  j 2   z T   T 1  2  j 2   

(2.12)

T T T sehingga jika :   0  z  1  2  j 2  1 ,   0  z  1  j 2  1 1

T 2

j

T 2

1 j

T 2

T T dan   0  z  1  2  j 2  1 1

T 2

j

T 2

b. Daerah di sebelah kiri pada bidang s dipetakan ke dalam unit circle. Ini merupakan transformasi yang stabil. c. Sumbu imajiner dipetakan ke dalam unit circle secara satu-ke-satu. Hal ini menyebabkan tidak terjadinya aliasing pada domain frekuensi. Dengan mengganti   0 pada Persamaan 2.12 maka didapat : Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

31

T 2  e j z T 1 j 2 1 j

(2.13)

dengan magnituda sama dengan satu. Dengan mengasumsikan  sebagai fungsi  maka didapat :

2  T    atau   tan    T  2  2

  2 tan 1 

(2.14)

3.2.1 Prosedur Desain Prosedur desain jika diberikan spesifikasi filter  s ,  p , R p , dan As dan diinginkan mendapatkan H (z ) adalah : 1. Pilih nilai T. Nilai standar T = 1. 2. Dengan menggunakan frekuensi cutoff  p dan s didapat nilai  p dan s dengan

2   2   tan  p  dan s  tan  s  . T T  2  2  3. Desain filter analog H a (s) yang sesuai dengan spesifikasi  p , s , Rp , As . 4. Transformasikan :  2 1  z 1  H ( z)  H a  1   T 1 z  menggunakan persamaan :  p 

(2.15)

dan sederhanakan sehingga H ( z ) merupakan fungsi rasional dalam z 1 . 3.2.2 Contoh Desain Filter IIR Transformasi Bilinear dengan MATLAB Berikut ini merupakan contoh program MATLAB yang dapat digunakan untuk mendesain filter dijital lowpass dengan menggunakan filter prototipe Butterworth. Misal filter dijital lowpass yang akan didesain memiliki spesifikasi  p  0.2 , s  0.3 ,

Rp  1 dB, As  15 dB . Skrip MATLAB yang digunakan adalah sebagai berikut. >> wp = 0.2*pi; ws = 0.3*pi; Rp = 1; As = 15; >> T = 1; Fs = 1/T; >> OmegaP = (2/T)*tan(wp/2); OmegaS = (2/T)*tan(ws/2); >> [cs,ds] = afd_butt(OmegaP,OmegaS,Rp,As);

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

32

>> [b,a] = bilinear(cs,ds,Fs); >> [C,B,A] = dir2cas(b,a) % Menghitung second-order sections C = 5.7969e-004 B = 1.0000

2.0183

1.0186

1.0000

1.9814

0.9817

1.0000

2.0004

1.0000

A = 1.0000 -0.9459

0.2342

1.0000 -1.0541

0.3753

1.0000 -1.3143

0.7149

Fungsi sistem filter H ( z ) dengan orde 6 yaitu : H ( z) 

0.00057969(1  2.0183z 1  1.0186z 2 ) 1  1.9814z 1  0.9817 z 2 1  2.0004z 1  z 2 1  0.9459 z 1  0.2342 z 2 1 1.0541z 1  0.3753z 2 1 1.3143z 1  0.7149z 2

Gambar 2.5 Filter dijital lowpass Butterworth dengan metode transformasi bilinear

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

33

4. Prosedur Praktikum Pada praktikum ini dilakukan implementasi filter IIR secara real-time dengan menggunakan DSK TMS320C6713. File – file pendukung praktikum terdapat di dalam folder C:\CCStudio_v3.1\MyProjects. Berikut langkah – langkah praktikum yang harus Anda perhatikan. a. Nyalakan komputer dan hubungkan kabel USB DSK ke konektor USB komputer. b. Nyalakan generator sinyal dan hubungkan outputnya dengan kanal 1 osiloskop. Atur output generator sinyal berupa sinyal sinusoidal dengan tegangan 1 Volt peak-to-peak dan frekuensi 100 Hz kemudian amati sinyalnya pada kanal 1 osiloskop. Matikan kembali generator sinyal dan osiloskop. c. Pasang perangkat praktikum seperti pada percobaan I praktikum modul 1 Filter FIR. d. Nyalakan DSK dan lakukan prosedur DSK diagnostic. e. Pada CCS, koneksikan CCS dengan DSK kemudian buka project Filter IIR dalam folder C:\CCStudio_v3.1 \MyProjects \Filter IIR. f. Pada panel project bagian source terdapat 7 file yaitu DSK_Support.c, filtcoeff.c, IIR_ISRs.c, main.c, StartUp.c, vectors.asm dan lnk7.cmd. Pada panel project bagian include terdapat 5 file yaitu c6x.h, c6x11dsk.h, DSK_Config.h, DSK_Support.c, dan filtcoeff.h. Pada file filtcoeff.h terdapat koefisien filter IIR yang digunakan. Perhatikan koefisien filter yang ada dalam file ini. g. Ganti koefisien filter pada file filtcoeff.h dengan cara sebagai berikut. 3. Buka MATLAB. Pastikan current directory MATLAB berada pada folder C:\CCStudio_v3.1 \MyProjects \Filter IIR. i. Masukkan koefisien numerator dan denominator filter IIR yang diberikan oleh asisten masing-masing dengan variabel b dan a. ii. Pada command window ketikkan : >> coeff = iircoeff(b,a,’filtcoeff’) iii. Pada command window akan tampil koefisien filter IIR hasil konversi ke cascadeform. iv. Pada CCS, nilai koefisien pada file filtcoeff.h akan berubah sesuai nilai koefisien yang ditampilkan pada command window MATLAB. v. Nyalakan generator sinyal dan osiloskop. h. Lakukan proses build project pada CCS dan load program ke DSK. i. Jalankan program yang telah di-load ke DSK (run) sehingga output hasil pemrosesan DSK terlihat di osiloskop. Amati tegangan output DSK dan catat hasilnya. j. Ubah frekuensi generator sinyal dengan tingkat kenaikan 100 Hz hingga mencapai frekuensi 1000 Hz. Kemudian ubah dari frekuensi 1000 Hz hingga 24000 Hz dengan kenaikan 1000 Hz. Amati tegangan output DSK setiap frekuensinya dan catat hasilnya. k. Dengan hasil yang Anda dapat, perkirakan tipe filter IIR pada project ini dan plot respon magnituda filternya. l. Hentikan pemrosesan pada DSK (Halt). Matikan generator sinyal dan osiloskop. (Jangan ubah tegangan output generator sinyal (tetap 1 Voltpp) dan atur kembali frekuensi pada posisi 100 Hz). m. Ulangi kembali dari langkah (g) untuk percobaan dengan koefisien filter yang baru. n. Ulangi untuk 2 koefisien berbeda yang diberikan oleh asisten.

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

34

5. Tugas Pada Laporan Praktikum 1. Buatlah gambar respon magnituda dari hasil percobaan I untuk setiap koefisien filter yang diberikan! 2. Plot respon magnituda dari tiap koefisien filter yang digunakan dalam praktikum dengan menggunakan MATLAB! 3. Bandingkan dan analisis hasil yang Anda peroleh dari tugas No.1 dan No.2!. Identifikasi jenis filter apa sajakah yang digunakan pada praktikum ini! Tentukan frekuensi cut off masing-masing filternya! 4. Jelaskan keunggulan dan kekurangan filter IIR dibandingkan dengan filter FIR! 5. Jelaskan bagaimana cara mendesain filter IIR dengan menggunakan metode transformasi bilinear dan impulse invariance! 6. Jelaskan aplikasi dari filter IIR! 7. Tuliskan apa yang dapat Anda simpulkan dari praktikum ini! 6. Referensi [1] Vinay K. Ingle, John G. Proakis. Digital Signal Processing using MATLAB. Brook Cole/Thomson Learning. 2000. [2] Thab B. Welch, Cameron H. G. Wright, Michael G. Morrow. Real-time Digital Signal processing from MATLAB to C with TMS320C6x DSK. Taylor & Francis Group. 2006.

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

35

MODUL 3 Aplikasi DSP untuk Pembangkitan Sinyal BPSK 1. Tujuan 1. Dapat memahami proses pembangkitan sinyal Binary Phase Shift Keying (BPSK) . 2. Dapat mendesain berbagai filter pembentuk pulsa (pulse shaping filter) yang digunakan dalam proses pembangkitan sinyal Binary Phase Shift Keying (BPSK) . 3. Dapat mengimplementasikan proses pembangkitan sinyal BPSK secara real-time menggunakan DSK TMS320C6713. 2. Perangkat Praktikum Perangkat – perangkat yang digunakan dalam praktikum ini adalah : 1. Satu set komputer. 2. Satu paket DSK TMS320C6713 terdiri atas : DSK TMS320C6713, kabel USB, +5 V power supply, AC Power Cord dan 1 set kabel audio. 3. Osiloskop. 4. Speaker. 3. Dasar Teori Binary Phase Shift Keying (BPSK) merupakan salah satu jenis modulasi digital yang dapat membawa satu bit dalam satu simbolnya. Data biner (1 dan 0) akan dipetakan sesuai dengan konstelasi sinyal BPSK yang terdiri atas 2 fasa yaitu 00 dan 1800 seperti yang ditunjukkan oleh gambar 3.1. Q 0

1 I

Gambar 3.1 Konstelasi BPSK

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

36

Data biner 1 dan 0 direpresentasikan dengan persamaan sinyal s1 (t ) dan s2 (t ) sebagai berikut.

s1 (t ) 

2Eb cos(2 fct ) Tb

(3.1)

s2 (t ) 

2Eb 2Eb cos(2 fct   )   cos(2 fct ) Tb Tb (3.2)

dengan 0  t  Tb , Tb adalah durasi bit dan Eb adalah energi sinyal yang ditransmisikan perbit. Pasangan persamaan sinyal 3.1 dan 3.2 merupakan sinyal yang antipodal sehingga BPSK hanya mempunyai satu fungsi basis yaitu,

1 (t ) 

2 cos(2 fct ), Tb

0  t  Tb

(3.3) Dengan demikian setiap titik konstelasi memiliki titik energi

Eb dan  Eb .

3.1 Model Pembangkitan Sinyal BPSK Sinyal BPSK dapat dibangkitkan sesuai diagram blok pada Gambar 3.2. Data Biner (0,1)

BPSK Mapper (-1,1)

FIR Filter

Sinyal BPSK

Sinyal Carrier

Gambar 3.2 Diagram blok pembangkitan sinyal BPSK

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

37

Berikut penjelasan model pembangkitan sinyal BPSK. Data biner dibangkitkan secara acak. Data biner ini kemudian akan dipetakan ke titik konstelasi BPSK. Data 0 dipetakan ke nilai – 1 sedangkan data 1 dipetakan ke titik 1. Hasil pemetaan ini kemudian akan difilter dengan menggunakan filter FIR. Filter FIR berfungsi sebagai filter pembentuk pulsa (pulse shaping filter). Jenis filter yang dapat digunakan diantaranya adalah filter raised cosine, root raised cosine, gaussian dan rectangular. Hasil pemfilteran ini kemudian dikalikan dengan sinyal carrier. Hasil pengalian ini merupakan sinyal BPSK yang siap ditransmisikan.

3.2 Simulasi Pembangkitan Sinyal BPSK dengan MATLAB Berikut ini merupakan program MATLAB yang mensimulasikan pembangkitan sinyal BPSK. Pada simulasi ini digunakan filter raised cosine dengan faktor roll-off 0.5.

Fs = 48000;

% frekuensi sampling

dataRate = 2400; alpha = 0.5;

% data rate % factor roll-off raised cosine

symbols = 3; time = 0.004;

% durasi sinyal (sekon)

amplitude = 1;

% fakor skala ampliuda

cosine = [1 0 -1 0]; % sinyal carrier counter = 1; dataArray = []; outputArray = []; outputArray2 = []; numberOfSamples = Fs*time; samplesPerSymbol = Fs/dataRate; B = rcosfir(alpha, symbols, samplesPerSymbol, 1/Fs); % desain filter raised cosine [h,w] = freqz(B); db = 20*log10((abs(h)+eps)/max(abs(h)));

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

38

Zi = zeros(1, (length(B) - 1)); for index = 1:numberOfSamples if (counter == 1) data = amplitude*(2*(rand > 0.5) - 1); else data = 0; end [impulseModulatedData, Zf] = filter(B, 1, data, Zi); Zi = Zf; output = impulseModulatedData*cosine(mod(index,4) + 1); if (counter == samplesPerSymbol) counter = 0; end counter = counter + 1; dataArray = [dataArray data];

%Data

outputArray = [outputArray output];

% Sinyal BPSK (setelah dikali sinyal carrier)

outputArray2 = [outputArray2 impulseModulatedData];

% Output Filter

end subplot(1,1,1); subplot(2,2,3); plot(outputArray, 'b'); hold on subplot(2,2,1); plot(dataArray,'r'); axis([0 numberOfSamples -1.5*amplitude 1.5*amplitude]) hold off subplot(2,2,2); plot(outputArray2, 'b'); hold on axis([0 numberOfSamples -1.5*amplitude 1.5*amplitude]); hold off subplot(2,2,4); plot(w/pi,db);

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

39

Gambar 3.3 Sinyal output tiap blok pada pembangkitan sinyal BPSK

7. Prosedur Praktikum Pada praktikum ini dilakukan implementasi pembangkitan sinyal BPSK secara real-time dengan menggunakan DSK TMS320C6713. File – file pendukung praktikum terdapat di dalam folder C:\CCStudio_v3.1\MyProjects\BPSK Transmitter. Berikut langkah – langkah praktikum yang harus Anda perhatikan. b. Nyalakan komputer dan hubungkan kabel USB DSK ke konektor USB komputer. c. Hubungkan input kanal 1 osiloskop dengan konektor line-out pada DSK dengan menggunakan kabel audio yang tersedia. d. Nyalakan DSK dan lakukan prosedur DSK diagnostic. e. Pada CCS, koneksikan CCS dengan DSK kemudian buka project BPSK Transmitter dalam folder C:\CCStudio_v3.1 \MyProjects \BPSK Transmitter. f. Pada panel project bagian source terdapat 7 file yaitu DSK_Support.c, coeff.c, BPSK_ISRs.c, main.c, StartUp.c, vectors.asm dan lnk7.cmd. Pada file coeff.c terdapat koefisien filter yang digunakan. g. Buka MATLAB dan desain filter raised cosine dengan orde 240. Ganti koefisien pada file coeff.c dengan koefisien filter yang baru Anda desain. Perhatikan banyaknya koefisien dan ganti nilai N pada file coeff.h dengan jumlah koefisien yang baru dikurangi satu.

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

40

h. Pada file BPSK_ISRs.c, ganti kode pada line 80 dan 81 berturut-turut dengan kode berikut : CodecDataOut.Channel[LEFT] = y; CodecDataOut.Channel[RIGHT] = y; h. Nyalakan osiloskop. i. Lakukan proses build project dan load program ke DSK. j. Jalankan program yang telah di-load ke DSK (run) sehingga output hasil pemrosesan DSK terlihat di osiloskop. Amati sinyal yang tampil di osiloskop. Sinyal keluaran blok manakah yang tampil di osiloskop? k. Hentikan pemrosesan pada DSK (Halt). Matikan osiloskop. Lepaskan konektor osiloskop dengan line-out DSK. Lalu hubungkan line-out DSK dengan speaker. l. Lakukan build, load dan run program. Simak sinyal output DSK pada speaker. m. Hentikan pemrosesan pada DSK (Halt). Matikan speaker. Hubungkan kembali osiloskop dengan line-out DSK. n. Pada file BPSK_ISRs.c, ganti kode pada line 80 dan 81 berturut-turut dengan kode berikut : CodecDataOut.Channel[LEFT] = output; CodecDataOut.Channel[RIGHT] = output; o. Ulangi kembali dari langkah (h) hingga (l) untuk mengamati dan menyimak sinyal setelah penggantian kode pada line 80 dan 81. p. Ulangi kembali dari langkah (f) untuk percobaan dengan filter gaussian dan root raised cosine. 8. Tugas Pada Laporan Praktikum 1. Evaluasi bentuk sinyal yang Anda amati pada osiloskop untuk setiap keluaran blok dan penggantian filter! Adakah perbedaan bentuk sinyal keluaran filter dan bentuk sinyal BPSK untuk setiap penggunaan jenis filter berbeda? Jelaskan jawaban Anda! 2. Evaluasi sinyal suara yang Anda dengar pada speaker untuk setiap keluaran blok dan penggantian filter! Adakah perbedaan bunyi sinyal keluaran filter dan bunyi sinyal BPSK untuk setiap penggunaan jenis filter berbeda? Jelaskan jawaban Anda! 3. Jelaskan algoritma pemrograman yang digunakan pada praktikum ini! 4. Tuliskan apa yang dapat Anda simpulkan dari praktikum ini! 9. Referensi Thab B. Welch, Cameron H. G. Wright, Michael G. Morrow. Real-time Digital Signal processing from MATLAB to C with TMS320C6x DSK. Taylor & Francis Group. 2006.

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

41

LAMPIRAN Pengenalan DSK TMS320C6713 DSK TMS320C6713 merupakan salah satu starter kit untuk pemrosesan sinyal digital dari vendor Texas Instrument yang digunakan secara luas untuk beberapa aplikasi mulai dari pemrosesan komunikasi dan kontrol hingga pemrosesan gambar dan suara. Dalam implementasinya, DSP menggunakan komponen dasar seperti terlihat pada gambar 1.

Gambar 1 Komponen dasar Sistem DSP Sinyal analog yang akan diproses dalam sistem DSP dikonversikan ke dalam bentuk digital menggunakan analog-to-digital converter (ADC). Data digital ini akan diproses sesuai algoritma DSP yang dikehendaki. Hasil pemrosesan ini kemudian akan diubah kembali ke dalam bentuk analog menggunakan digital-to-analog converter (DAC). Keuntungan penggunaan DSP diantaranya adalah kemampuannya yang sangat besar dalam mengolah unit logika aritmetika dan pengoptimalan multipliers, dapat bekerja dengan baik pada pemrosesan secara kontinu atau disebut sebagai real-time processing, dapat mengimplementasikan algoritma linier dan nonlinier yang kompleks, dapat dimodifikasi secara mudah dengan mengubah software, mengurangi jumlah komponen sehingga mudah difabrikasi dan memiliki reabilitas yang tinggi. Beberapa fitur pada DSP membuatnya berbeda dengan microprocessor lain. Perbedaan tersebut diantaranya : 1. High speed arithmetic. DSP mempunyai adder dan multiplier yang dapat digunakan secara paralel dalam satu kali instruksi sehingga operasi pertambahan dan perkalian dapat dilakukan dalam satu cycle. Kemampuan pengolahan aritmetika ini sangat cepat dibandingkan dengan microprocessor lainnya.

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

42

2. Dapat melakukan pemrosesan secara real-time. DSP mempunyai kemampuan yang tinggi dalam menerima dan mentransmisikan data secara real-time tanpa menginterupsi operasi matematis internal. 3. Mempunyai arsitektur multiple acces memory. Operasi pada DSP yang banyak dilakukan adalah pertambahan dan perkalian. Untuk dapat mengoperasikan kedua operasi ini secara simultan maka terdapat fitur multiple acces memory. 4. DSP memiliki keuntungan dalam hal penggunaan daya yang lebih kecil dan relatif lebih murah. Pada praktikum ini digunakan DSP Starter Kit tipe TMS320C6713. Paket DSK terdiri atas : 1. Code Composer Studio (CCS) yang menyediakan tool pendukung untuk software yang dibuat sesuai dengan algoritma pemrosesan sinyal digital yang dikehendaki. CCS menyediakan integrated development environment (IDE) yang menyatukan compiler C, assembler, linker, debugger dan lainnya. 2. Board yang berisi digital signal processor floating point TMS320C6713 yang memiliki frekuensi clock 225 MHz, memori internal 192 KB, dan frekuensi sampling standar adalah 48 KHz. 3. Kabel USB yang menghubungkan board DSK dengan komputer. 4. Power supply untuk board DSK. 1. Arsitektur DSK TMS320C6713

DSK TMS320C6713 merupakan bagian dari keluarga platform DSP TMS320C6000 floating point yang mempunyai arsitektur very-long-instruction-word (VLIW) VelociTI yang canggih dengan kinerja tinggi sehingga menjadi pilihan yang baik untuk aplikasi multichannel dan multifunction. DSK TMS320C6713 mempunyai frekuensi clock 225 MHz sehingga mempunyai kemampuan untuk memproses 8x32 bit instruksi setiap

1 225 𝑀𝐻𝑧

= 4,444 𝑛𝑠 dan dapat

mengeksekusi 1350 juta operasi floating point persekon (MFLOPS), 1800 juta instruksi persekon (MIPS), serta dapat melakukan 450 juta operasi multiply-accumulate per detik (MACs). DSK TMS320C6713 mempunyai beberapa peripheral pendukung diantaranya dua buah Multichannel Audio Serial Ports (McASPs), dua buah Multichannel Buffered Serial Ports (McBSPs), dua buah Inter-Integrated Circuit (I2C) buses, sebuah dedicated modul General-Purpose Input/Output (GPIO), dua buah general-purpose timers, sebuah host-port interface (HPI), dan aglueless external memory interface (EMIF) yang mempunyai kemampuan sebagai interface dengan SDRAM, SBSRAM, dan asynchronous peripheral.

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

43

Gambar 2 Diagram blok DSK TMS320C6713

Fitur utama yang terdapat dalam DSK TMS320C6713 adalah :      

DSP TMS320C6713 beroperasi pada 225 MHz AIC23 Stereo codec 16 MB SDRAM 512 KB non  volatile memori flash 4 LED dan switch DIP Konfigurasi software board melalui register yang diimplementasikan dalam CPLD

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

44

Gambar 3 Bentuk fisik DSK TMS320C6713    

Pilihan konfigurasi boot Konektor ekspansi standar untuk penggunaan daughtercard Emulasi JTAG melalui emulator JTAG on-board menggunakan interface USB atau emulator eksternal Power supply (+5V)

2. Peta Memori DSK TMS320C6713

DSP keluarga C67xx memiliki ruang pengalamatan yang besar. Kode program dan data dapat ditempatkan dimanapun dalam unified address space. Alamat pada memori berukuran 32 bit. Peta memori menunjukkan ruang pengalamatan pada DSK TMS320C6713. Secara umum, memori internal menempati alamat paling awal dari ruang pengalamatan yang tersedia. EMIF memiliki 4 daerah pengalamatan yang terpisah yang disebut chip enable spaces (CE0 – CE3). SDRAM menempati CE0 sedangkan flash dan CPLD menempati CE1. CE2 dan CE3 secara umum dipesan untuk daughtercards.

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

45

Gambar 4 Peta memori DSK TMS320C6713 3.

Fitur – fitur DSK TMS320C6713

DSK TMS320C6713 mempunyai fitur – fitur penting yang terdiri atas : a. Memori Flash

Memori flash memiliki ukuran 512 KB, namun penggunaan dalam konfigurasi standar adalah 256 KB. Flash merupakan tipe memori yang tidak akan kehilangan isi memorinya jika catu daya dimatikan. DSK menggunakan memori flash yang berfungsi untuk booting. Dalam flash ini berisi sebuah program kecil yang disebut power on self test (POST). Program ini berjalan saat DSK pertama kali dinyalakan. Program POST akan memeriksa fungsi-fungsi dasar board seperti koneksi USB, audio codec, LED, switches, dan sebagainya. Memori flash berada pada ruang alamat CE1 (alamat 0x90000000). b. SDRAM

SDRAM atau Synchronous Dynamic RAM dengan ukuran 16 MB merupakan memori utama yang berfungsi sebagai tempat penyimpanan instruksi maupun data. SDRAM berada di awal ruang pengalamatan CE0 (alamat 0x80000000). DSK menggunakan 128 megabit SDRAM dalam 32 bit EMIF. Pengontrol SDRAM merupakan bagian dari EMIF dan harus dikonfigurasi dalam software untuk operasi yang sesuai. c. AIC23 Stereo Codec

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

46

AIC23 Stereo Codec berfungsi sebagai ADC bagi sinyal audio yang masuk ke board maupun sebagai DAC bagi sinyal yang keluar dari board. Frekuensi pencuplikan untuk AIC23 Stereo Codec ini adalah 8 KHz – 96 KHz dengan sampel 16 hingga 32 bit. Bagian AIC23 Stereo codec terdiri atas konektor microphone, line-in, line-out dan speaker. Proses yang dilakukan codec ini adalah dengan mencuplik sinyal analog yang masuk misalnya melalui microphone ataupun input line-in dan mengkonversi hasil pencuplikan tersebut ke dalam data digital sehingga dapat diproses oleh DSP. Jika proses dalam DSP sudah selesai maka data digital yang telah diproses akan dikonversi lagi menjadi sinyal analog sehingga melalui headphone output (speaker) atau line-out dapat diketahui sinyal outputnya.

Gambar 5 Interface codec pada DSK TMS320C6713 Codec berkomunikasi melalui 2 kanal serial audio. Kanal pertama digunakan untuk mengontrol konfigurasi register internal codec sedangkan kanal lainnya digunakan untuk mengirim dan menerima sampel audio digital. DSK TMS320C6713 ini juga mempunyai 2 buah Multichannel Buffered Serial Ports (McBSP) yang digunakan untuk mengontrol kanal. McBSP0 digunakan sebagai kanal kontrol unidirectional yang diprogram untuk mengirim 16 bit control word ke AIC23. Tujuh bit control word pertama menspesifikasikan register yang akan dimodifikasi sementara 9 bit berikutnya berisi nilai register. Kanal kontrol hanya digunakan ketika mengkonfigurasi codec dan secara umum akan idle ketika data audio sedang ditransmisikan. McBSP1 digunakan sebagai kanal data bidirectional. Semua data audio mengalir ke kanal data. DSK umumnya menggunakan format data sampel selebar 16bit untuk kanal kiri dan kanan. Format data ini disebut format DSP yang didesain secara spesifik untuk dapat beroperasi dengan port McBSP pada DSP. Codec mempunyai clock sistem 12 MHz. Clock sistem 12 MHz ini berhubungan dengan sample rate USB karena mayoritas USB menggunakan clock 12 MHz dan dapat menggunakan clock yang sama baik untuk codec maupun pengontrol USB. Kecepatan sampel internal yang membangkitkan pembagian clock 12 MHz ini digunakan untuk membangkitkan frekuensi yang umum seperti 48KHz, 44,1KHz, dan 8KHz. Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

47

d. Daughter Card Interface

DSK menyediakan tiga konektor ekspansi yang dapat digunakan untuk menerima plug-in daughter card. Daughter card memungkinkan user membangun platform DSK sendiri untuk memperluas dan menyediakan kemampuan aplikasi I/O yang spesifik. Konektor ekspansi ini digunakan untuk memori, peripheral, serta Host Port Interface (HPI). Konektor memori menyediakan akses sinyal DSP EMIF asynchronous ke interface dengan memori dan memory mapped devices. HPI merupakan interface berkecepatan tinggi yang dapat memungkinkan beberapa DSP untuk saling berkomunikasi dan bekerjasama pada suatu proyek yang dibuat. e. Complex Programmable Logic Device (CPLD) DSK TMS320C6713 menggunakan CPLD Altera EPM3128TC100 – 10 untuk mengimplementasikan :

  

f.

4 memory mapped control/status register yang memungkinkan software mengontrol beberapa fitur board, mengontrol interface daughtercard dan sinyal, berbagai macam glue logic yang dapat mengikat beberapa komponen board secara bersamaan.

Voltage power supply +5 Volt Input 5 Volt ini dibagi dengan menggunakan voltage regulator menjadi 1.26 Volt untuk internal DSP dan 3.3 Volt untuk I/O buffer DSP dan chip lain yang berada pada board.

g. LED dan Switches DSK memiliki 4 LED dan sebuah 4 DIP switch sebagai sarana sederhana untuk menyediakan umpan balik interaktif ke user. Keduanya diakses melalui reading dan writing ke register-register CPLD. h. Code Composer Studio Code Composer Studio (CCS) menyediakan integrated development environment (IDE) untuk menggabungkan beberapa tool software. CCS berisi tool untuk code generation seperti compiler C, assembler dan linker. CCS memiliki kemampuan secara grafis dan mendukung realtime debugging. CCS menyediakan tool software yang mudah digunakan untuk build dan debug program. Compiler C meng-compile program yang ditulis dalam bahasa C untuk menghasilkan file assembly berekstensi *.asm. Assembler kemudian akan meng-assemble file *.asm untuk menghasilkan file machine language object dengan ekstensi *.obj. Linker akan mengkombinasikan file-file object dan object libraries sebagai input untuk menghasilkan file executable berekstensi *.out. File executable ini dapat di-load dan di-run secara langsung ke prosessor TMS320C6713. Tipe-tipe file yang akan dijumpai ketika menggunakan CCS secara lengkap adalah sebagai berikut :

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

48

1. file *.pjt : nama file project, menyimpan keseluruhan file yang diperlukan untuk menjalankan algoritma program DSP. 2. file *.c : program utama dengan bahasa pemrograman C. 3. file *.asm : assembly source program yang dapat dibuat oleh user ataupun oleh C compiler. 4. file *.sa : linear assembly source program 5. file *.h : header support file 6. file *.lib : library file seperti run-time support library rts6701.lib 7. file *.cmd : linker command file yang berisi alokasi alamat memori yang digunakan. 8. file *.obj : object file yang dibuat melalui assembler 9. file *.out : executable file yang dibuat oleh linker untuk di-load dan di-run ke prosesor. Analisis secara real-time dapat dilakukan dengan menggunakan real-time data exchange (RTDX) yang tergabung dengan DSP/BIOS. RTDX memungkinkan pertukaran data antara host dengan target DSP dan menganalisis secara real-time tanpa menghentikan proses yang dilakukan DSP. Statistik kunci dan kinerjanya dapat dimonitor secara real-time. 4.Referensi Thab B. Welch, Cameron H. G. Wright, Michael G. Morrow. Real-time Digital Signal processing from MATLAB to C with TMS320C6x DSK. Taylor & Francis Group. 2006.

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

49

Tutorial Singkat Code Composer Studio (CCS) 1. Pendahuluan

CCS merupakan integrated development environment (IDE) yang dikembangkan oleh Texas Instruments untuk mengembangkan beragam rutin-rutin DSP. Pada CCS, tool-tool untuk pengeditan, pembangkitan kode, dan pen-debug-an diintegrasikan ke dalam satu lingkungan yang seragam. Anda dapat memilih DSP target, mengubah parameter optimisasi, dan mengeset user preferences yang dinginkan. Suatu aplikasi dikembangkan berdasarkan pada konsep project , dimana informasi pada file project (*.pjt) menentukan source code yang digunakan dan bagaimana source code tersebut diproses. Mempelajari Code Composer Studio merupakan langkah penting dalam menjembatani teori DSP dengan real-time DSP. 2. Memulai Code Composer Studio

Tutorial ini mengasumsikan bahwa CCS telah diinstal secara benar pada komputer berbasis Windows 98SE, 200, ME, atau XP. Petunjuk berikut ini mengasumsikan anda sedang menggunakan DSK C6713. 1. Nyalakan DSK C6713. Pastikan DSK “menyala” dengan sesuai dengan memeriksa power on self test (POST) yang membutuhkan waktu 15 detik. Setelah POST selesai, pastikan LED +5V, semua LED user (D7, D8, D9, dan D10), dan LED ”USB IN USE” menyala dengan lampu berwarna hijau. 2. Pasang kabel USB ke DSK dan ke PC. 3. Buka CCS dengan mengklik ganda ikon CCS di desktop. 4. Ketika CCS “start-up”, muncul “splash screen” seperti berikut.

Gambar 1 icon CCStudio

Gambar 1 Tampilan awal CCStudio

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

50

Kemudian akan muncul dialog box “Waiting for USB Enumeration”

Gambar 2 Mengkoneksikan DSK dengan CCStudio

Terakhir, akan muncul interface seperti berikut

Gambar 3 Interface CCStudio

Jika CCS menampilkan “No target connected”, seperti ditunjukan berikut, pada sudut kiri layer CCS,

Gambar 4 CCS tidak terhubung dengan DSP anda perlu menghubungkan DSP ke CCS dengan memilih menu “Debug” kemudian pilih “Connect” seperti ditunjukan berikut.

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

51

Gambar 5 Menghubungkan CCS dengan DSP Jika DSP tidak terhubung ke CCS, hal ini juga akan ditampilkan pada title bar jendela CCS. Ketika DSP terhubung ke CCS, bagian pojok kiri CCS akan ter-update seperti ditunjukan berikut. Perhatikan bahwa akan muncul balon “The target is now connected” untuk beberapa saat.

Gambar 6 CCS terhubung dengan DSP 3. Membuat Project Baru

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

52

1. Pada saat CCS diinstal, CCS akan dibuat direktori C:\CCStudio_3.1\MyProjects. 2. Selanjutnya kita akan membuat sebuah project dan direktori-direktori yang terkait dengannya. Untuk membuat project CCS baru, klik menu “Project” seperti yang ditunjukan di bawah.

Gambar 7 Tampilan window project baru 3. Dengan mengklik “New…” akan muncul dialog box seperti berikut.

Gambar 8 Memulai project pada CCS

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

53

Arahkan boks “Location:” menunjuk ke direktori project yang akan dibuat dengan menggunakan tombol . Pastikan juga target TMS320C67xx terpilih. 4. Perhatikan bahwa CCS akan melihat ke direktori yang digunakan terakhir kali. Pada boks “Project Name:”, (misalnya) ketik ModulFilter. Ketika anda mengklik “Finish”, proses ini akan menciptakan direktori baru bernama ModulFilter. 4. Membuka Project 1. Klik menu “Project”, kemudian “Open…”.

Gambar 10 Membuka project pada CCS 2. Temukan direktori project dan buka file ”ModulFilter.pjt” atau nama project yang lain yang diinginkan. Perhatikan bahwa CCS akan selalu menampilkan direktori terakhir yang dibuka atau digunakan.

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

54

Gambar 11 Membuka project yang akan digunakan

3. Jendela CCS akan tampil seperti berikut

Gambar 12 Tampilan project yang telah dibuka

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

55

5. Menambahkan File ke Project

1. Struktur direktori pada sisi kiri jendela CCS kini memiliki tanda ”+”. Dengan mengklik ”+” akan tampil file-file project. Saat ini tidak ada file di dalam project ini. 2. Untuk menambah file-file ke sebuah project, file-file tersebut harus terdapat di suatu tempat di dalam komputer. Menambahkan file ke dalam project tidak akan memindahkan lokasi file tetapi hanya akan me-link project ke file tersebut. Semua file-file yang terkait pada suatu project harus disimpan di dalam direktori C:\CD\myprojects\ccs. Menambahkan semua file-file yang diperlukan ke dalam project merupakan proses yang bertahap. Pada setiap modul praktikum akan terdapat beberapa file yang sudah dipersiapkan sebelumnya dimana file-file ini harus disalin ke folder praktikum anda. File-file ini diperlukan untuk setiap project yang anda buat yang terkait dengan praktikum ini.

Gambar 13 file – file yang diperlukan pada praktikum 3. File-file ini sekarang dapat ditambahkan ke project dengan mengklik ”Add Files to Project...” seperti yang ditampilkan pada gambar berikut.

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

56

Gambar 14 Menambahkan file ke project

Gambar 15 Tampilan interface setelah file ditambahkan pada project 6. Project Options

Sejumlah default options secara otomatis ditambahkan ke project baru anda. Opsi-opsi ini dapat dilihat dengan mengklik “Project” , “Options…,” seperti yang ditunjukan berikut. Untuk project pertama kita, setingan default akan bekerja dengan baik, kecuali satu hal. Pilihan “Target version” pada setingan Basic Compiler merujuk pada compiler untuk prosesor C670x. Anda harus menggantinya ke tarsget “C671x” seperti yang ditunjukan di bawah.

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

57

Gambar 16 Tampilan Project Options 7. em-Build Project Tombol yang terletak dekat atas sebelah kiri jendela CCS merupakan shortcut untuk sejumlah fitur-fitur umum CCS. Proses “Rebuild All” melakukan proses compliling dan linking dan hasilnya dapat anda load ke DSK. Mendekatkan pointer untuk beberapa saat akan menampilkan tujuan dari tombol yang didekati pointer. Perhatikan pula bahwa file source code dapat dilihat dan diedit dengan mengklik ganda nama file pada struktur direktori.

Gambar 17 Proses Rebuild All

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

58

Ketika anda mengklik tombol “Rebuild All”, sebuah panel akan terbuka di bawah jendela CCS; panel ini menampilkan status dari proses compiling dan linking.

Gambar 18 Tampilan status dari proses compiling dan linking Sebelah kiri tombol “Rebuild All” adalah jendela yang tertarik ke bawah yang sekarang ini diset ke “Debug”. Pilihan lain untuk menu ini adalaha “Release”. Seperti namanya, “Debug” dan “Release” merupakan dua versi kode yang dapat dibuat oleh compiler. Dua versi kode ini disimpan dalam direktori “Debug” atau “Release”. Panel, tombol, dan menu tertarik ke bawah dapat dilihat pada gambar diatas. 8. Me-Load Program ke DSK 1. Ketika build telah selesai, file keluaran harus di-load ke DSP. Hal ini dilakuakan dengan mengklik “File” dan “Load Program” seperti yang ditunjukan di bawah

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

59

Gambar 19 Load file pada DSP 2. Selanjutnya boks dialog “Load Program” terbuka seperti gambar di bawah. Anda perlu menavigasikan ke direktori “Debug” atau “Release” tergantung pada pilhan versi kode anda. Perhatikan bahwa CCS akan membuka folder terakhir yang terbuka. Jadi harus diperhatikan apakah file yang akan di-load sesuai.

Gambar 20 Tampilan menavigasikan ke direktori pada CCS 3. Anda perlu menvigasikan melalui struktur direktori atau map untuk menemukan file keluaran pada project sekarang. Pada contoh ini file keluaran dinamakan

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

60

myFirstProject.out. Memilih dan membuka file ini akan mengakibatkan sebuah load program melalui kabel USB. Proses ini hanya membutuhkan beberapa detik. 4. Setelah program di-load ke DSK, jendela CCS akan tampil seperti berikut. Panel sebelah kanan akan menampilkan versi disassambly dari kode program.

Gambar 21 Hasil load program 9. Me-Run Program 1. Untuk mengeksekusi atau menjalankan program, klik “Run Target” yang terletak pada sisi kiri jendela CCS.

Gambar 22 Tampilan untuk menjalankan program

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

61

2. Untuk menghentikan atau meng-halt program, klik ikon halt yang terletak di bawah ikon run. 3. Anda dapat memodifikasi atau membangun kembali kode anda meskipun DSK sedang berjalan. 4. Ketika anda telah selesai menggunakan CCS dan DSK, halt DSK dan tutup project. Hal ini dilakukan dengan mengklik “Project” dan “Close” seperti pada gambar di bawah.

Gambar 23 Tampilan untuk mengakhiri project 5. Keluar dari CCS dan matikan DSK

10. Referensi Thab B. Welch, Cameron H. G. Wright, Michael G. Morrow. Real-time Digital Signal processing from MATLAB to C with TMS320C6x DSK. Taylor & Francis Group. 2006.

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

62

Praktikum Pengolahan Sinyal Waktu Diskrit (ET – 3005/EL-5155)

63