カテゴリー別記事一覧

メルマガ

[動画セミナ5本＆技術解説3本] IoTエッジ開発超入門「STM32マイコンによるディジタル信号処理」【提供 Digi-Key】

	マルツ最新情報


	MAIL MAGAZINE 特別号 2021.04.08

Digi-Key Electronics from Our House to Yours

本メール・マガジンはマルツエレックが配信するDigi-Key社提供の技術解説特集です．

【Digi-Key社提供】フレッシャーズ＆学生応援特別企画

【連載】実験しながら学ぶフーリエ解析とディジタル信号処理
　スペクトラム解析やディジタル・フィルタをSTM32マイコンで動かしてみよう

[第3回] 「フーリエ級数」を利用して波形を合成する実験

【企画】ZEPエンジニアリング株式会社

　＊ZEPエンジニアリングはマルツエレックのコンテンツ企画・制作会社です．

　本メルマガは，STマイクロエレクトロニクス製の2,000円のSTM32F ARMマイコン・キット Nucleoを使って，センサで検出したアナログ信号を加工処理するプログラミング技術を学ぶ全4回の連載です．

　AIによる自動認識機能やWi-Fi通信機能を搭載する次世代の組み込みシステム「IoTエッジ」の多くは，センサやOPアンプ，A-D/D-Aコンバータなどのアナログ素子と，マイコンやFPGAなどのディジタル素子を使って開発します．
　鍵を握るのは，これらのディジタル素子に組み込むプログラムの作り方です．その基本になるのが，電波から半導体中の電子まで，すべての波動の動きを捕らえる「フーリエ変換」という数学です．

　本連載で扱うスペクトラム解析もディジタル・フィルタも「フーリエ解析」に始まり，「フーリエ解析」に終わります．この基本を理解しているかいないかで，応用力は100倍も1000倍も変わるでしょう．本連載のスケジュールは次のとおりです．<ZEPマガジン編集部>

　第1回フーリエ解析の基本「三角関数」の正しい理解 (2月12日公開)
　第2回 STM32マイコンの開発環境を準備する (2月12日公開)
　第3回「フーリエ級数」を利用して波形を合成する実験 (本日4月8日公開)
　第4回「フーリエ級数」に基づいて波形を分析する実験 (6月10日公開)

●マイコン回路の付加価値を上げる「ディジタル信号処理」の本質

　「ディジタル信号処理」は音声処理や画像処理，信号解析に無線の変復調など，幅広い領域で応用されている技術です．ワンチップ・マイコンを最大限に活用するには，このディジタル信号処理を理解することが必要不可欠です．
　最近はハードウェアの単価が安くなっていますが，このような時代における製品の価値は「いかに適切な計算アルゴリズムを実装できるか」にかかっています．本連載ではマイコンを動かして実験をしながら，ディジタル信号処理の本質を学びます．〈別府伸耕〉

	▼【5分ムービ】IoT入門ショート・セミナ(1) IoTセンシング・エッジ開発の鍵「ディジタル信号処理」

◆

●ディジタル信号処理の核心「フーリエ解析」を高校数学から解説

　ディジタル信号処理の核心は，数学の「フーリエ解析」という分野にあります．フーリエ解析のキーワードとしては「フーリエ変換」，「高速フーリエ変換(FFT)」，「ラプラス変換」，「z変換」，「ディジタル・フィルタ」などが挙げられます．
　本連載ではフーリエ解析を高校数学から解説し，上記の項目の本質を理解することを目指します．数学というと難解であるとか，とっつきにくいといったイメージがあるかもしれませんが，本連載では実際にマイコンのプログラムを書きながら「数学を道具として使いこなす」ことを意識して学んでいきます．実際に自分の手を動かしながら読み進めれば，深い理解が得られます．〈別府伸耕〉

	▼【3分ムービ】IoT入門ショート・セミナ(2) マイコンでsin波を生成する実験

◆

●あらゆる周期関数は「三角関数の組み合わせ」で表せる

　本連載 Vol.3のテーマは「フーリエ級数」です．フーリエ級数とは，様々な周期のsinやcosを足し合わせたもののことです．フーリエ解析の元祖であるフランス人のジョセフ・フーリエは，「フーリエ級数を使えばあらゆる周期的な波形(関数)を表現できる」と提唱しました．これは，フーリエ解析の根幹をなす非常に重要な事実です．〈別府伸耕〉

	▼【4分ムービ】IoT入門ショート・セミナ(3) マイコンでsin波を微分してcos波を生成する実験

	▼【4分ムービ】IoT入門ショート・セミナ(4) マイコンでcos波を積分してsin波を生成する実験

◆

●なめらかなsin波を足していくと矩形波になる

　はじめてフーリエ解析を学ぶとき，フーリエの主張をすぐに受け入れるのは難しいかもしれません．そこで，カクカクとした形の「矩形波」を，なめらかな形のsin関数だけで作る実験を行います．実験にはSTM32F446のマイコン・ボードを使います．〈別府伸耕〉

	▼【10分ムービ】IoT入門ショート・セミナ(5) マイコンでフーリエ級数を計算して矩形波を生成する実験

◆

●関数は「ベクトル」で三角関数は「軸」だった

　今回は，上記の「周期関数は三角関数の組み合わせで表せる」という事実を直感的に理解するために，図形的な視点を導入します．すなわち，関数(波形)を「ベクトル」として扱い，関数を構成するsinやcosといった三角関数を(座標の)「軸」と見なします．この見方が正しいことを確かめるために，「個別の軸(三角関数)は『直交』している」ことを確認する実験もマイコンを使って行います．〈別府伸耕〉

	▼【10分ムービ】IoT入門ショート・セミナ(6) フーリエ級数を計算して矩形波を生成する実験

【連載】実験しながら学ぶフーリエ解析とディジタル信号処理
スペクトラム解析やディジタル・フィルタをSTM32マイコンで動かしてみよう

[第1回] フーリエ解析の基本「三角関数」の正しい理解
[第2回] STM32マイコンの開発環境を準備する
[第3回] 「フーリエ級数」を利用して波形を合成する実験

ZEPエンジニアリング社の紹介ムービ

・このメールはメールニュース購読をお申し込みいただいた方に配信しております。購読解除はこちらから。
・個人情報の取扱いについてはプライバシーポリシーをご覧ください。
・本メールアドレスは送信専用です。お問合わせは下記よりお願いします。
　お問合わせフォーム | お問合わせダイヤル: 03-6803-0209 (午前9時から午後6時まで日曜定休)

[動画セミナ5本＆技術解説3本] IoTエッジ開発 超入門「STM32マイコンによるディジタル信号処理」【提供 Digi-Key】

[動画セミナ5本＆技術解説3本] IoTエッジ開発超入門「STM32マイコンによるディジタル信号処理」【提供 Digi-Key】