دانلود پایان نامه : طراحی و ساخت کارت صوت ISA

دانلود پایان نامه : طراحی و ساخت کارت صوت ISA

تعداد صفحات: 77

فرمت فایل: ورد

دسته بندی: -

قیمت: 4500 تومان

تعداد نمایش: 155 نمایش

ارسال توسط:

تاریخ ارسال: ۱۱ مرداد ۱۳۹۵

به روز رسانی در: ۱۱ مرداد ۱۳۹۵

خرید این محصول:

پس از پرداخت لینک دانلود برای شما نمایش داده می شود.

4500 تومان – خرید

دانشگاه شهید بهشتی

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر

 

پایان نامه کارشناسی

 

عنوان:

طراحی و ساخت کارت صوت ISA

فهرست مطالب

پیش‌گفتار…………………………….. ۱

مقدمه‌ای بر باس ISA……………………. 3

ISA BUS………………………………. 6

مقدمه‌ای بر کارت صوت………………….. ۴۰

اصول طراحی کارت صوت پروژه…………….. ۴۴

شرح کار قسمتهای مختلف مدار……………. ۴۷

مباحث نرم‌افزاری……………………… ۵۴

ضمیمه‌ها…………………………….. ۵۶

طراحی و ساخت یک کارت صوت کامپیوتر:

مقدمه

باس ISA  ¬ +

A + D

فیلتراسیون ¬ MFLD

راجع به میکروفون

تقویت کننده LM380 , LF351

درایور (برنامه ارتباط دهنده ISA با حافظه)

نقشه مدار

D to A

DATA SHEETS

 

مقدمه‌ای بر کارت صوت

کارت صوت یکی از عناصر سخت افزاریست که در کامپیوتر برای پخش و ضبط صدا به کار گرفته می‌شود. قبل از مطرح شدن کارتهای صدا، کامپیوترهای شخصی برای پخش صدا، صرفاً قادر به استفاده از یک بلندگوی داخلی بودند که از برد اصلی توان خود را می‌گرفت. در اواخر سال ۱۹۸۰ استفاده از کارت صدا در کامپیوتر شروع و همزمان با آن تحولات گسترده‌ای در زمینه کامپیوترهای چند رسانه ای ایجاد گردید. در سال ۱۹۸۹ شرکت Creative کارت صدای خود را به نام Cveative habs SamdBlaster Cerd عرضه نمود. در ادامه شرکت‌های متعدد دیگری از قبیل Zotin Opti نیز تولیدات خود را عرضه کردند.

 

مبانی کارت صوت:

کارتهای صوتی امروزی معمولاً دارای بخشهای متفاوت نرسیدند:

۱ ـ یک مبدل آنالوگ به دیجیتال (APC) برای صوت ورودی به کامپیوتر

۲ ـ یک مبدل دیجیتال با آنالوگ (DAC) برای صوت خروجی از کامپیوتر

۳ ـ یک پردازنده سیگنال‌های دیجیتال (DSP) که مسئول انجام اغلب عملیات (محاسبات) مورد نظر است.

۴ ـ حافظه ROM و یا Flash برای ذخیره سازی داده

۵ ـ یک اینترفیس دستگاههای موزیکال دیجیتالی (MIDI) برای اتصال دستگاههای موزیک خارجی

۶ ـ کانکتورهای لازم برای اتصال به میکروفون و یا بلندگو

۷ ـ یک پورت خاص بازی برای اتصال Joystick

اغلب کارتهای صوت امروزی از نوع PCI بوده و در یکی از اسلات‌های آزاد برد اصلی (Main beard) نصب می‌گردند. تا چندی پیش اغلب کارتهای صوت از نوع ISA بودند. امروزه اکثر کامپیوترهای جدید کارت صوت را به صورت یک تراشه و بر روی برد اصلی دارند. در این نوع کامپیوترهای جدید اسلاتی بر روی برد اصلی استفاده نشده است. و بدین ترتیب می توان گفت که یک اسلات صرفه‌جویی شده است. Sound Blaster Pro به عنوان یک استاندارد ندارد در دنیای کارتهای صوت مطرح است. در زیر یک نمونه از این کارت‌ها را ملاحظه می‌کنید.

 

اغلب تولیدکنندگان کارت صوت از مجموعه تراشه‌های مشابه استفاده می‌کنند. پس از طراحی تراشه‌های فوق توسط شرکت مربوط تولیدکنندگان کارت صوت. امکانات و قابلیت‌های دلخواه خود را به آنها اضافه می‌نمایند.

کارت صوت را می‌توان به دستگاههای زیر متصل کرد:

هرفون

بلندگو (Speaker)

یک منبع ورودی آنالوگ نظیر: میکروفون ، رادیو، ضبط صوت و CP Player.

یک منبع ورودی دیجیتال نظیر CD-ROM

یک منبع آنالوگ خروجی نظیر ضبط صوت

یک منبع دیجیتال خروجی مثل CD-WR

 

عملیات کارت صدا:

یک کارت صدا قادر به انجام ۴ عملیات خاص در رابطه با صداست:

۱ـ پخش موزیک‌های از قبل ضبط شده (از CD، فایل‌های صوتی نظیر MP3 و یا Ware) بازی یا DVD

۲ـ ضبط صدا با حالت متفاوت

۳ـ ترکیب نمودن صداها

۴ـ پردازش صوت‌های موجود

عملیات دریافت برای کارتهای صوت از طریق بخش ADC و عملیات ارسال صوت از طریق بخش DAC انجام می‌گیرد.

پردازش‌های لازم بر روی صوت یا توسط بخش DSP انجام می‌گیرد و یا از CPU خود کامپیوتر برای پردازش صوت استفاده می‌شود. بدین شکل که صوت پس از دیجیتال شدن توسط عملیات نرم‌افزاری پردازش می‌شود.

 

تولید صوت:

فرض کنید قصد داشته باشیم که از طریق میکروفون صدای خود را به کامپیوتر انتقال دهیم. در این حالت کارت صدا یک فایل صوتی با فرمت war را ایجاد کرده و داده‌های ارسالی توسط میکروفون در آن ذخیره گردند. فرآیند فوق شامل مراحل زیر است:

۱ـ کارت صوت از طریق کانکتور میکروفون سیگنال‌های پیوسته و آنالوگی را دریافت می‌دارد.

۲ـ از طریق نرم‌افزار مربوطه نوع دستگاه ورودی برای ضبط صدا را مشخص می‌نمائیم.

۳ـ سیگنال آنالوگ ارسالی توسط میکروفون بلافاصله توسط تراشه مبدل آنالوگ به دیجیتال (APC) تبدیل و یک فایل حاوی صفر و یک تولید می‌گردد.

۴ـ خروجی تولید شده توسط ADC در اختیار تراشه DSP برای انجام پردازش‌های لازم گذاشته می‌شود. DSP توسط مجموعه دستوراتی که در تراشه دیگر است برنامه‌ریزی برای انجام عملیات خاص می‌گردد. یکی از عملیاتی که DSP انجام می‌دهد فشرده‌سازی داده‌های دیجیتال به منظور ذخیره‌سازی است.

۵ـ خروجی DSP با توجه به نوع اتصالات کارت صدا در اختیار گذرگاه داده کامپیوتر قرار می‌گیرد.

۶ـ داده‌های دیجیتال توسط پردازنده اصلی کامپیوتر پردازش و ادامه برای ذخیره‌سازی در اختیار کنترل کننده هارد دیسک گذاشته می‌شود. کنترل کننده هارد دیسک اطلاعات را بر روی هارد و بعنوان یک فایل ضبط شده صوتی ذخیره خواهد کرد.

 

شنیدن صوت:

مراحل شنیدن صوت به شرح زیر است:

۱ـ داده‌های دیجیتال از هارددیسک خوانده شده و در اختیار CPV قرار می‌گیرند.

۲ـ پردازنده اصلی داده‌ها را برای DSP موجود بر روی کارت صدا ارسال می‌دارد.

۳ـ DSP داده‌های دیجیتال را از حالت فشرده خارج می‌نماید.

۴ـ داده‌های دیجیتال غیر فشرده شده توسط DSP بلافاصله توسط مبدل دیجیتال به آنالوگ (DAC) پردازش و یک سیگنال آنالوگ ایجاد می‌گردد. سیگنال‌های فوق از طریق هدفون و یا بلندگو قابل شنیدن خواهد بود.

 

اصول طراحی کارت صوت ساخته شده در این پروژه

شاید به نوعی بهتر باشد نام این وسیله که در پروژه ساخته شده را دستگاه ضبط، ذخیره و پخش صدا از روی کامپیوتر، بنامیم. چرا که در حال حاضر این دستگاه می‌تواند صدا یا داده آنالوگ ما را به صورت فایلی در کامپیوتر ذخیره کرده و بعد از آن نیز می‌تواند همان فایل ذخیره شده را به صورت صدا پخش نماید.

ولی آنچه موجب شد که من به جرات بتوانم این وسیله را کارت صوت بنامم این است که این دستگاه می‌تواند یک کارت صوت کامل باشد. امروزه در بسیاری از پایان‌نامه‌ها ، پروژه‌ها یا حتی مقالات سبک بر این است که علاوه بر بیان ایده اصلی نگارنده، ایده‌هایی بالقوه نیز برای ادامه کار ارائه می‌شود و ایده من نیز همین است که این پروژه جای آن را دارد که فرد یا افراد دیگری برای تکمیل آن پروژه‌ها تعریف کنند.

ایده اصلی این کارت صوت آن است که طبقه ورودی یا طبقه ضبط صدا، سیگنال آنالوگ صوت را نهایتاً تبدیل به داده دیجیتال صدای پورت ISA کرده و این وظیفه درایور این دستگاه است که با استفاده از امکانات CPU داده دیجیتال را پردازش کند. وظیفه طبقه خروجی نیز این است که داده دیجیتال روی پورت را به آنالوگ تبدیل کرده و نهایتاً آن را قابل پخش برای بلندگو کند. و اما روند کار:

ابتدا در طبقه ورودی میکروفون صدای ما را دریافت می‌کند. میکروفون استفاده شده در اینجا میکروفون خازنی است که با یک مقاومت Pwll-up به t5 متصل می‌شود.

سیگنال دریافتی از میکروفون توسط یک تقویت کننده عملیاتی تقویت می‌شود، که در اینجا از آپ امپ LF351

برای این تقویت استفاده می‌شود. در مرحله بعد موج تقویت شده وارد یک فیلتر دیجیتال بسیار کارا به نام MF10 می‌شود که قادر است هم با فرکانس Clock و هم با مقاوتهای خارجی باند عبور را تعیین کند. از مدی از فیلتر استفاده کردیم که یک فیلتر پائین گذر است که تا ۳۶KHz را از خود عبور می‌دهد. کلاک این فیلتر را به وسیله یک تراشه کریستال اسیلاتور ۱٫۸ MHz (8/1 مگاهرتز) ایجاد می‌کنیم. پس از آن مجدداً مجبوریم خروجی فیلتر را نیز تقویت کنیم که باز هم از یک آپ اسپ LF351 دیگر استفاده می‌کنیم. اکنون به نظر می‌رسد که موج ما برای ورود به AD آماده باشد. اما یک شکل دیگر و آن اینکه موج دریافتی ما بین ۲- تا ۳ ولت است در صورتی که برای ورودی A to D به موج ۰ تا ۵ ولت نیاز داریم، برای حل این شکل از یک آپ اسپ LM358 به عنوان یک جمع کننده استفاده شده و موج با ۲ ولت جمع می‌شود، اکنون وقت آن است که موج را وارد A to D ، ADC استفاده شده یکی از رایج‌ترین ADCهای بازار به نام ADC 0804 است که یک A to D 8 بیتی است.

از آنجائیکه فیلترها فرکانس موج را در ۳٫۶ KHz قطع می‌کرد ما نیاز داریم تا از هر سیکل حداقل ۳ سمپل بگیریم، بنابراین باید کلاک ADC را ۱۰ کیلو هرتز تنظیم کنیم. ADC مورد نظر خود تامین کننده کلاک دارد ولی ترجیحاً ما از کلاک خارجی استفاده کردیم که توسط ICSSI تامین می‌شود. تا اینجا داده دیجیتال ما آماده است و ما پورت ISA را برای انتقال این داده به کامپیوتر به کار می‌گیریم. چون A  to D ما ۸ بیتی است و باس ISA نیز ۸ بیت داده دارد، ۸ بیت خروجی ADC را به صورت hand Shaking به ۸ بیت داده ISA متصل می‌کنیم.

اکنون نوبت به نرم‌افزار می‌رسد تا داده روی پورت را خوانده. آن را در حافظه به صورت یک فایل ذخیره کند.

کار دیگر نرم‌افزار گذاشتن مجدد داده روی پورت هنگام پخش صدا است. در هنگام پخش صدا داده ۸ بیتی روی ۸ بیت ورودی DAC و (دیجیتال به آنالوگ) قرار می‌گیرد و این DAC که در واقع با ADC ما همخوان است در خروجی موجب آنالوگ می‌دهد که ما این موج را وارد یک LF351 که در این جا فقط نقش بافری دارد می‌کنیم. سپس موج خروجی از LF351 وارد فیلتر MFV می‌شود. فیلتر MFD ما نیز در اینجا همانند طبقه ورودی فرکانسهای بالای ۳-۶ KHz را قطع نموده و موج خروجی به ما می‌دهد. اینجا نیز کلاک فیلتر ما همان ۸/۱ مگاهرتز است که توسط کریستال اسیلاتور تولید می‌شود.

نگفته نماند که کلاک DAC نیز همان ۱۰ کیلوهرتز است که توسط ICS55 تولید می‌شود. خروجی فیلتر نهایتاً وارد یک تقویت کننده کم مویز به نام LM380 شده و خروجی این تقویت کننده عملیاتی آماده ورود Speaker یا هدفون است.

مقدمه‌ای بر باس ISA

 

همراه با پیشرفت سیستم‌های کامپیوتری و ظهور CPU های قویتر، باسهای ارتباطی اجزاء کامپیوتری نیز، دچار تغییر و تحول شده‌اند. باس اولین کامپیوترهای IBM ، باس XT ی ۸ بیتی بود. با ظهور CPU های ۱۶ بیتی این باس جای خود را به باس AT یا ISA ی ۱۶ بیتی با فرکانس کاری ۸ مگاهرتز داد. ظهور CPU های ۳۲ بیتی و کاربردهای سریع گرافیکی از یک طرف و مشکلات باس ISA از طرف دیگر، سازندگان کامپیوتر را بر آن داشت که به فکر ایجاد یک باس جدید و سریع باشند. بدین ترتیب باسهایی نظیر IBM Micro Channel و EISA معرفی شدند که ۳۲ بیتی بودند. این باسها دارای سرعت بیشتری نسبت به ISA بودند و بسیاری از مشکلات آن را برطرف کرده بودند ولی باز دارای مشکلاتی بودند. مثلا         IBM Micro Channel با ISA سازگار نبود و EISA دارای سازگاری الکترومغناطیسی خوبی نبود.

برای افزایش سرعت مخصوصا برای کارتهای گرافیکی یک روش این است که به جای اینکه کارتها از طریق اسلاتهای توسعه نظیر ISA به کامپیوتر وصل شوند بطور مستقیم به باس محلی کامپیوتر وصل گردند و بدین ترتیب چندین باس محلی بوجود آمد که از جمله مهمترین آنها  می‌توان به باس VESA یا VLBUS اشاره نمود. بوسیله این باس می‌توان حداکثر ۳ کارت را به باس محلی CPU وصل نمود.

با روی کار آمدن پردازنده پنتیوم و مشکلات موجود در گذرگاههای قبلی، شرکت اینتل به فکر طراحی یک باس استاندارد با سرعت و قدرت بالا افتاد. بدین ترتیب باس PCI معرفی گردید که برای دسترسی به اجزای جانبی با همان سرعت باس محلی طراحی شده است.

باس محلی CPU به دو باس به اسم front side bus و backside bus تقسیم شده است.باس backside یک کانال سریع و مستقیم بین CPU و حافظه کش (مرتبه دوم) را فراهم می‌کند.باس frontside از یک طرف حافظه سیستم را از طریق کنترلر حافظه به CPU وصل می‌کند و از طرف دیگر باسهای کامپیوتر نظیر PCI ، ISA و … را به CPU و حافظه سیستم وصل می‌نماید.در واقع این کار باعث گردیده است که وقتی CPU با حافظه کش کار می‌کند، وسایل جانبی دیگر بتوانند به حافظه سیستم دسترسی پیدا کنند.

در این پروژه سعی شده باس ISA به طور کامل مورد بررسی قرار گیرد که به ترتیب مطالب فصول ۱و ۲ را تشکیل می دهند. در این فصول به طور مفصل مشخصات الکترونیکی این باسها و نحوه ارتباط آنها با CPU   بیان شده . امید که این پروژه بتواند در تفهیم مطالب مذکور مفید فایده قرار گیرد.

    ISA BUS

 

باس ISA (Industry Standard Arehitecture)

باس ISA که برخی به آن باس AT نیز می‌گویند دارای مشخصات زیر می‌باشد‌:

  • ۱۶ بیت باس دیتا
  • ۲۴ بیت باس آدرس
  • ۱۱ خط وقفه IRQ2-ERQ7)،  IRQ14-IRQ15،IRQ10-IRQ12)
  • ۷ کانال DMA
  • ماکزیمم فرکانس باس برابر ۳۳/۸ مگاهرتز
  • سیکل‌های باس بدون Wait state را حمایت می‌کند
  • حمایت از masterهای alternate
  • انتقال داده به صورت سنکرون است و Muster هیچ سرکشی از Slave به عمل نمی‌آورد. بلکه Master و Slave خود را با کلاک سیستم سنکرون می‌کنند. ماکزیمم انتقال داده برابر است با :

۸/۳۳MHZ *

محدودیتهای ISA

۱- باس دیتای‌ آن ۱۶ بیتی است و نمی‌تواند باس دیتای ۳۲ و ۶۴ بیتی پردازنده‌های پنتیوم را حمایت کند.

۲- باس آدرس آن ۲۴ بیتی است و می‌تواند MB16 حافظه را آدرس کند و قادر نیست باس آدرس ۳۲ بیتی (GB4) پردازنده‌های پنتیوم را حمایت کند.

۳- شیارهای گسترش باس ISA بزرگ بوده و علاوه بر اینکه جای زیادی را می‌گیرد به دلیل افزایش اثرات فازی و القایی فرکانس باس به ۳۳/۸ مگاهرتز محدود می‌گردد. یعنی CPU که با فرکانسهای بالا نظیر ۵۰ مگاهرتز کار می‌کند هنگام کار با ISA با نرخ ۳۳/۵۸ مگاهرتز تبادل داده می‌کند. به علت کم بودن پایه‌های زمین اثرات تابش فرکانس رادیویی و اثرات Crosstalk کاهش نیافته و ISA از نظر اجرایی دچار مشکل می‌گردد.

جهت دریافت و خرید متن کامل پایان نامه و تحقیق و مقاله مربوطه بر روی گزینه خرید که در بالای صفحه قرار دارد کلیک نمایید و پس از وارد کردن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت هایی عضو شتاب قابل پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت انلاین به صورت خودکار لینک دانلود مربوطه فعال گردیده که قادر به دانلود فایل کامل ان می باشد

پاسخ دهید