DSP的信號處理系統(tǒng)在電子信息工程綜合實(shí)踐中的應(yīng)用

孫越芳

摘要：隨著現(xiàn)代社會信息技術(shù)和電子技術(shù)的飛速發(fā)展，DSP等先進(jìn)技術(shù)已經(jīng)在我國的計算機(jī)行業(yè)、電子行業(yè)和通訊行業(yè)中得到了廣泛的運(yùn)用。本文主要對DSP進(jìn)行了介紹，并結(jié)合其特點(diǎn)，對DSP在電子信息工程綜合實(shí)踐中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：DSP；信號處理系統(tǒng)；電子信息工程；綜合實(shí)踐

由于社會的需要，數(shù)字信號處理技術(shù)逐漸發(fā)展成為了一門重要的新式技術(shù)，其中集成化數(shù)據(jù)信號處理器DSP的出現(xiàn)，為數(shù)字信號的處理算法提供了無限多的可能。DSP可通過擴(kuò)大數(shù)字信號處理的適用范圍，為相關(guān)的科研領(lǐng)域作出貢獻(xiàn)，同時也促進(jìn)了數(shù)字信號處理自身的發(fā)展。現(xiàn)今DSP已經(jīng)在數(shù)字信號處理、通信技術(shù)、控制技術(shù)、醫(yī)學(xué)儀器、消費(fèi)電子和計算機(jī)技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，使用DSP作為信號處理器能夠很好地對實(shí)時信號進(jìn)行快速敏捷的處理，提高處理效率。其中DSP在電子信息工程綜合實(shí)踐是DSP在教育科研方面的一個典型應(yīng)用過程，其對于改進(jìn)電子信息工程實(shí)踐教學(xué)有十分重要的作用。

一、DSP的優(yōu)點(diǎn)

DSP技術(shù)在現(xiàn)今得到廣泛應(yīng)用的原因主要是由于其具備的特點(diǎn)能很好地符合當(dāng)今社會信息傳播量大，傳播需求廣，傳播快捷的要求。其中，DSP的主要特點(diǎn)如下。

（一）具有可控制性

在基于DSP技術(shù)的信號處理系統(tǒng)中，能夠通過使用不同軟件而處理不同類型的信號任務(wù)，使得使用者能很好地對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理。DSP的這一可控性主要來自于其多樣化的信息處理過程。比如在計算機(jī)行業(yè)，工作人員可以通過給DSP載入相關(guān)的數(shù)據(jù)采集程序，發(fā)揮其數(shù)據(jù)采集處理器的作用或者添加調(diào)制解調(diào)的程序，使其成為調(diào)制解調(diào)器。不同于其他儀器，采用DSP技術(shù)所制作的數(shù)字濾波器能夠通過編制不同程序來完成各種濾波任務(wù)，并且不需要改變其內(nèi)部的硬件構(gòu)造。DSP技術(shù)的這一靈活可控的特性，為其使用途徑拓展了寬廣的道路。

（二）對于數(shù)據(jù)的高速處理能力

DSP的高速處理能力來源于其獨(dú)特的芯片結(jié)構(gòu)，該類芯片結(jié)構(gòu)采用了哈弗結(jié)構(gòu)，使芯片中的程序和數(shù)據(jù)的儲存空間互相獨(dú)立，各自形成自己的運(yùn)行線路和數(shù)據(jù)線路。不同于普通的微處理器結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)可以同時進(jìn)行指令和數(shù)據(jù)處理，能大大提高對數(shù)據(jù)信息的處理效率。DSP的高速數(shù)據(jù)處理能力的基礎(chǔ)是DSP的高速數(shù)據(jù)傳輸能力，現(xiàn)在使用的DSP大多都設(shè)置了單獨(dú)的DMA總線和控制器，在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時能達(dá)到百兆字節(jié)每秒的傳輸速度，并且不會影響到DSP的處理數(shù)據(jù)速度。DSP的高速數(shù)據(jù)處理能力和數(shù)據(jù)傳輸能力使得很多復(fù)雜的信息算法都能通過DSP進(jìn)行計算和處理，使其能運(yùn)用到大量復(fù)雜信息處理過程中。

（三）芯片體積小集成度高

DSP芯片是使用超大規(guī)模集成電路設(shè)計和計算機(jī)技術(shù)發(fā)展而制造的高速高危單片計算機(jī)。其具有體積小、功能多樣、耗能少、系統(tǒng)性能好、使用方便的特點(diǎn)。

二、DSP系統(tǒng)用于電子信息工程綜合平臺的意義

由于電子信息工程綜合實(shí)踐這一課程涉及的觀點(diǎn)較多，且知識點(diǎn)的覆蓋面較大，很難使用傳統(tǒng)的實(shí)驗設(shè)備和實(shí)驗手段來完成這些內(nèi)容的教學(xué)。傳統(tǒng)的實(shí)驗設(shè)備都十分零碎且笨重，在使用時操作麻煩，得到的實(shí)驗結(jié)果也不直觀。在教學(xué)中涉及到復(fù)雜的數(shù)字信號處理課程時，常常使用計算機(jī)來演示數(shù)據(jù)的處理過程，但是計算機(jī)在對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理演示時，很難對處理過程的卷積、濾波、傅氏變換和希爾伯特變換進(jìn)行演示，而DSP的高速數(shù)字信號處理能力恰好能夠幫助改善這一情況。在電子信息工程綜合實(shí)踐中涉及到的大部分信號都能被DSP處理器精確的處理，結(jié)合DSP的可控性，能夠?qū)⒋蟛糠值膶?shí)踐過程都轉(zhuǎn)移到同一系統(tǒng)上進(jìn)行處理，增加了時間效率和實(shí)踐作用，充分體現(xiàn)出電子信息工程實(shí)踐課程的綜合化特點(diǎn)。

三、DSP在電子信息技術(shù)中的實(shí)踐運(yùn)用

在運(yùn)用DSP對電子信息工程時間系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)將DSP作為信息處理的核心單元，通過這一核心創(chuàng)立一個能夠?qū)π盘栠M(jìn)行高速、實(shí)時處理的實(shí)踐平臺。并且通過計算機(jī)的輔助和裝配，實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)進(jìn)行對話操作。其中綜合實(shí)踐系統(tǒng)的組成部分包括微機(jī)單元和DSP單元，下文將對這兩個單元進(jìn)行詳細(xì)講解。

（一）整機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

該實(shí)踐操作平臺主要由電腦組成的微機(jī)單元和DSP系統(tǒng)組成的處理單元構(gòu)成。其簡單的運(yùn)作過程給操作者帶來較大便利，通過微機(jī)端將信息輸入后，可將其傳遞到DSP處理器中，最后由微機(jī)端將結(jié)果顯示和表現(xiàn)出來，完成整個實(shí)踐過程。微機(jī)端主要由操作者和DSP處理器兩方面進(jìn)行控制，分別完成數(shù)據(jù)的輸入和輸出；DSP處理單元則主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的控制和存取、數(shù)據(jù)的處理和加工以及傳輸。

（二）微機(jī)單元

微機(jī)單元是連接實(shí)驗處理過程和相關(guān)實(shí)驗人員操作的單元。在相關(guān)實(shí)驗單元選定實(shí)驗內(nèi)容后，由DSP內(nèi)的數(shù)字濾波器、FFT、數(shù)字調(diào)制解調(diào)、語言分析與合成、信息加密解密等功能來完成信息采集分析、數(shù)字變頻、圖像處理、自動測量等實(shí)驗過程，同時在DSP中假設(shè)DSP教學(xué)功能。在該結(jié)構(gòu)中，通訊接口將傳達(dá)實(shí)驗人員的試驗指令，微機(jī)處理單元在接受這一信息后負(fù)責(zé)對主控制器進(jìn)行相關(guān)的操作，并保存、分析相關(guān)DSP的處理結(jié)果，為操作者提供功能控制選項，使操作者能簡單地對計算機(jī)上的界面進(jìn)行操作來加載實(shí)驗程序，完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理功能。

（三）DSP處理單元

在DSP的結(jié)構(gòu)中，信息在輸入后通過模擬低通濾波器來保持真實(shí)度，達(dá)到不失真的效果，并在輸入端放置放大器，用來放大輸入信號的電壓，使得電壓要求能符合輸入通道的要求。在傳輸后隨著開關(guān)的開啟，將這些信息全部通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號，并將轉(zhuǎn)換后的信號傳遞到DSP處理中心。DSP將信息處理完成后，通過另一端的D/A轉(zhuǎn)換器將信息進(jìn)行還原并輸出，通過功率放大器來對信號進(jìn)行放大和顯示。在這一單元中，DSP芯片為核心單位，通過自身的運(yùn)行來進(jìn)行信號的處理，同時對信號的存取、輸出入進(jìn)行著控制。

四、結(jié)束語

DSP系統(tǒng)在運(yùn)用到電子信息工程綜合實(shí)踐的過程中，能夠充分發(fā)揮其多樣可控性、高速處理和傳遞數(shù)據(jù)的能力和集成度高、體積小的特點(diǎn)。通過將多種程序應(yīng)用在一個通用的DSP處理平臺上，使得眾多的實(shí)踐過程能夠在這一平臺上實(shí)現(xiàn)，在使用過程中，能充分地根據(jù)教學(xué)實(shí)踐內(nèi)容的變化來進(jìn)行不同軟件的應(yīng)用，大大提升了電子信息工程教學(xué)實(shí)踐的效率，改善了電子信息工程教學(xué)實(shí)踐操作過程的復(fù)雜性，在實(shí)踐過程中能充分突出電子信息工程的綜合性和實(shí)踐性。（作者單位：貴州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

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