The object of the study is the procedures for automated design and analysis of digital signal processing algorithms on the SoC technology platform. The subject of the study is models, methods and procedures for designing and optimal selection of SoC components for the implementation of digital signal processing algorithms for audio spectrum. The aim of the study is to develop models and procedures for determining the possibilities of a compromise distribution of signal processing algorithm computations in the cycle of computer-aided design on the SoC technology platform in terms of performance and the feasibility of using hardware and software algorithms realization. The article solves the following tasks: consideration of the procedures for interacting the processor core with programmable logic as part of system-on-chip systems; development of procedures for computer-aided design and analysis of signal processing systems using programming languages and hardware description languages for the implementation of embedded systems. The following methods are being used: implementation of digital signal processing algorithms in the C programming language and high-level synthesis tools for realizing IP blocks, diagnostic experiment by generating test signal patterns, and analysis of the processing results at the system output. The results achieved. Based on the analysis of the procedures for the interaction of the processor core and programmable logic on the selected SoC platform, a model of the audio spectrum signal processing system is designed. The practical implementation was performed based on the Vivado/Vitis/Vitis HLS CAD tool stack. The proposed model was verified using a programmable test signal generator and analyzing the obtained characteristics of digital filters at the system output. Conclusions. The article analyzes the principles of designing embedded information processing systems implemented in system-on-chip. The principles of building and analyzing digital signal processing systems based on system-on-chip containing programmable logic and processor parts are considered. The developed methods have been tested on the algorithms of CIC and FIR filters on the technological platform of SoC FPGA of the ZYNQ-7000 family of Xilinx company.

Об’єктом дослідження є процедури автоматизованого проєктування та аналізу алгоритмів цифрового оброблення сигналів на технологічній платформі SoC. Предмет вивчення – моделі, методи та процедури проєктування та оптимального вибору компонентів SoC для реалізації алгоритмів цифрового оброблення сигналів аудіоспектра. Метою дослідження є розроблення моделей та процедур для визначення можливостей компромісного розподілу обчислень алгоритмів оброблення сигналів у циклі автоматизованого проєктування на технологічній платформі SoC за критерієм продуктивності й доцільності використання апаратної та програмної реалізації алгоритмів. У статті розв’язуються такі завдання: розгляд процедур взаємодії процесорного ядра з програмованою логікою у складі систем на кристалі; розвиток процедур автоматизованого проєктування та аналізу систем оброблення сигналів із використанням мов програмування та мов опису апаратури для реалізації вбудованих систем. Упроваджуються такі методи: імплементація алгоритмів цифрового оброблення сигналів мовою програмування С та інструментів високорівневого синтезу для реалізації IP-блоків, діагностичний експеримент способом генерації тестових патернів сигналів та аналіз результатів оброблення на виході системи. Досягнуті результати. На основі аналізу процедур взаємодії процесорного ядра та програмованої логіки на обраній платформі SoC спроєктовано модель системи оброблення сигналів аудіоспектра. Практичну реалізацію виконано на базі стеку інструментальних засобів САПР Vivado/Vitis/Vitis HLS. Проведено верифікацію запропонованої моделі з використанням програмованого генератора тестових сигналів та аналізу отриманих характеристик цифрових фільтрів на виході системи. Висновки. У статті проаналізовано принципи проєктування вбудованих систем оброблення інформації, що реалізуються в системах на кристалі. Розглянуто принципи побудови та аналізу систем цифрового оброблення сигналів на базі систем на кристалі, що містять програмовану логіку та процесорну частину. Розроблені методи апробовано на алгоритмах CIC- та FIR-фільтрів на технологічній платформі SoC FPGA сімейства ZYNQ-7000 фірми Xilinx.