基于DSP的信號處理系統(tǒng)在電子信息工程中的應用

劉華基

摘 要 DSP技術正迅速應用于通信、電子、計算機等各個領域。用DSP技術來改進電子信息工程實踐教學具有十分重要的意義。用DSP技術來改進電子信息工程實踐教學，構(gòu)建一個以實時高速信號處理為核心的通用軟硬件實踐平臺，通過對信號處理中心單元DSP的應用軟件設置，來改變實踐平臺的處理功能，去完成要求的實踐活動。

關鍵詞 基于DSP的信號處理系統(tǒng) 電子信息工程 信息處理

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A

0前言

DSP技術正迅速應用于通信、電子、計算機等各個領域。用DSP技術來改進電子信息工程實踐教學具有十分重要的意義。系統(tǒng)采用數(shù)字信號處理功能強大的專用處理器DSP作核心，結(jié)合計算機，實現(xiàn)了電子信息工程實踐的綜合化。把多種應用實踐在一個通用的處理平臺上實現(xiàn)，大大改進了電子信息工程教學活動。系統(tǒng)的優(yōu)點就是在統(tǒng)一的平臺上實現(xiàn)了多種應用實踐，并且可以根據(jù)教學活動的需要和教學實踐內(nèi)容的不斷完善，方便地更新系統(tǒng)軟件，使系統(tǒng)功能增加和性能升級。

1 DSP在信號信息處理中的廣泛應用

隨著信息技術革命的不斷深入和計算機技術的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術逐漸發(fā)展成為一門十分重要的技術學科。集成化的數(shù)字信號處理器DSP（Digital Signal Processor）的出現(xiàn)，為各種數(shù)字信號處理算法的實現(xiàn)提供了可能。這一方面極大地促進了數(shù)字信號處理技術的進一步發(fā)展；另一方面也使數(shù)字信號處理的應用領域不斷地拓展。如今，DSP已經(jīng)廣泛地應用于通用數(shù)字信號處理、通信、控制、儀器、醫(yī)學電子、消費電子、計算機、軍事等各個領域。

2 DSP用于信號處理系統(tǒng)的優(yōu)點

（1）高速的數(shù)據(jù)處理能力

DSP的獨特的芯片結(jié)構(gòu)使得它具有高速的數(shù)據(jù)處理能力。不同于普通的微處理器，DSP放棄了馮諾依曼結(jié)構(gòu)，采用了哈佛結(jié)構(gòu)，將程序與數(shù)據(jù)的存儲空間分開，各有自己的地址總線與數(shù)據(jù)總線。這使處理指令和數(shù)據(jù)可以同時進行，從而大大提高了處理效率。同時，DSP設置了硬件乘法/累加器，能在單個指令周期內(nèi)完成乘法/累加運算。高速的數(shù)據(jù)傳輸能力是DSP作高速實時處理的關鍵之一。現(xiàn)在的DSP大多設置了單獨的DMA總線及其控制器，在不影響或基本不影響DSP處理速度的情況下，作并行的數(shù)據(jù)傳輸，傳輸速率可以達到每秒數(shù)百兆字節(jié)。

（2）可程控

用DSP設計的信號處理系統(tǒng)，可以設計各種軟件來執(zhí)行多種多樣的信號處理任務。例如，給DSP載入數(shù)據(jù)采集相關程序使之成為數(shù)據(jù)采集處理器，而給DSP載入調(diào)制、解調(diào)相關程序它又成為調(diào)制解調(diào)處理器。

（3）DSP集成度高，系統(tǒng)化好

DSP器件是基于超大規(guī)模集成電路技術和計算機技術發(fā)展起來的高速高位單片計算機。它體積小，功能強，功耗小，系統(tǒng)化好，使用方便，性價比很高，得到了廣泛的應用。

3 DSP用于“電子信息工程綜合實踐”平臺的意義

“電子信息工程綜合實踐”課程，涉及的內(nèi)容覆蓋面較廣，使用傳統(tǒng)的實驗設備及實驗手段完成這些實踐內(nèi)容，實現(xiàn)過程較復雜，實驗設備較分散，可操作性也不好。有的實踐課程，特別是涉及到復雜數(shù)字信號處理，傳統(tǒng)的實驗設備和手段難以勝任。

DSP器件高速的數(shù)字信號處理能力以及它和外圍信號處理電路方便的接口設計，使得它在信號處理特別是實時高速的信號處理領域越來越廣泛地被應用。“電子信息工程綜合實踐”涉及的許多信號處理算法都可以用DSP來實現(xiàn)，再加上DSP的可程控性，使得大部分的綜合實踐都可以在一塊DSP芯片上完成。因此，實現(xiàn)DSP處理器和PC微機的結(jié)合，充分利用計算機強大的操作功能和DSP的高速信號處理能力及可程控特性，就可以達到“電子信息工程綜合實踐”課程的大部分應用要求，就能夠?qū)崿F(xiàn)這門實踐課程的系統(tǒng)化、綜合化。

4“電子信息工程綜合實踐” 系統(tǒng)的總體方案

系統(tǒng)的總體方案是要構(gòu)建一個以DSP核心信號處理單元，結(jié)合以計算機為控制及人機對話操作單元的通用信號處理平臺。整個系統(tǒng)由DPS單元和微機單元兩部分組成。DSP處理部分是數(shù)字信號處理的核心，大部分的信號處理任務在DSP上完成。輸入、輸出通道，提供為實時信號的處理和觀察。DPS處理器和CP微機的連接。DSP和計算機之間主要是進行數(shù)據(jù)交換和控制。在系統(tǒng)工作中，PC和DPS扮演著主從的角色，DPS處理部分接受計算機的操作控制，完成數(shù)據(jù)傳輸、處理、控制等不同的任務。DSP既可以處理輸入、輸出通道送來的實時數(shù)據(jù)，也可以處理計算機傳送的模擬數(shù)據(jù)。處理完成后既可以將結(jié)果送計算機作進一步的處理，也可以送給DPS處理板上的實時通道。PC微機主要是進一步加工DSP送回的處理數(shù)據(jù)，如作波形顯.示，數(shù)值分析等等，同時它還控制和管理DSP的操作。DSP處理器的應用程序，由CP進行管理并根據(jù)實驗需要傳送給DPS。這樣，通過DSP靈活的軟件加載，讓平臺實現(xiàn)不同的“電子信息工程綜合實踐”內(nèi)容。

5結(jié)語

本文考查了國內(nèi)外DSP技術在教學科研領域的應用，認真分析了電子信息工程實踐教學活動主要內(nèi)容，結(jié)合信號信息處理的新特點，制定了系統(tǒng)設計的總體方案。DSP的密集運算能力能實現(xiàn)數(shù)字信號的實時、高速處理，而計算機強大的處理能力，方便的人機對話，使它具有靈活的軟件功能、友好的操作性能。系統(tǒng)設計綜合了它們各自的功能特點，把二者結(jié)合起來，構(gòu)建電子信息工程綜合實踐應用平臺。

參考文獻

[1] 王念旭.DSP基礎與應用系統(tǒng)設計.北京：北京航空航天大學出版社，2002.

[2] 鄒理和. 數(shù)字信號處理. 北京：國防工業(yè)出版社，1995.57-158.