電子信息工程綜合實踐中信號處理系統(tǒng)的應(yīng)用

摘 要隨著社會的不斷發(fā)展，信息化水平的不斷提高，計算機技術(shù)在當(dāng)今社會發(fā)揮著難以替代的作用。當(dāng)計算機技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)實的各行各業(yè)中時，就少不了數(shù)字信號處理系統(tǒng)的作用了。有了數(shù)字信號處理系統(tǒng)才可以實現(xiàn)現(xiàn)實與計算機之間的通信，也才能實現(xiàn)計算機對各種系統(tǒng)的控制。本文討論了數(shù)字信號處理系統(tǒng)在電子信息工程應(yīng)用的優(yōu)勢，并分析了數(shù)字信號處理系統(tǒng)當(dāng)今電子信息工程領(lǐng)域的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】電子信息工程 信號處理 實踐應(yīng)用

數(shù)字信號處理系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)、電力電子和通信等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，可以說沒有數(shù)字信號處理系統(tǒng)這些領(lǐng)域的發(fā)展將受到嚴重的阻礙。由于計算機只能識別數(shù)字式的機器語言，對于現(xiàn)實中產(chǎn)生的許多變化無法識別，所以必須通過數(shù)字信號處理系統(tǒng)將現(xiàn)實中的變化轉(zhuǎn)變成計算機能夠識別的語言計算機才能發(fā)揮作用。而數(shù)字信號處理系統(tǒng)便是將大量的數(shù)字信號進行處理，傳輸給能夠識別并且對相關(guān)信號產(chǎn)生相應(yīng)指令的計算機。由此可見數(shù)字信號處理系統(tǒng)在計算機控制與外界信號處理之間起到了一個連接的橋梁作用，同時它的出現(xiàn)也使信號處理技術(shù)得到了更加深入的發(fā)展。

1 數(shù)字信號處理系統(tǒng)在電子信息工程應(yīng)用的優(yōu)勢

數(shù)字信號處理系統(tǒng)的出現(xiàn)，為數(shù)字信號信號處理技術(shù)提供了一個更加廣泛而開闊的平臺。這個系統(tǒng)之所以能夠在電子信息工程中發(fā)揮著巨大的作用，就是因為數(shù)字信號處理系統(tǒng)在電子信息工程的發(fā)展中有著更大的優(yōu)勢。

1.1 數(shù)字信號系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)可程控制

電子信息工程是通過捕獲外界的信號，通過計算機或者微信計算機技術(shù)對外界信號處理并控制其他設(shè)備做出反映的一種信息工程技術(shù)，在這個技術(shù)中最關(guān)鍵的便是獲取與外界的通信。正如我們所知外界的各中信號是以一種物理量的形式存在的，而計算機技術(shù)所能夠處理的是計算機語言中的數(shù)字信號，計算機要想識別外界信息就需要通過數(shù)字信號處理技術(shù)將從外界獲取的信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字量并且傳送給計算機，這便是數(shù)字信號處理技術(shù)的最重要的應(yīng)用。將數(shù)字信號處理系統(tǒng)應(yīng)用于電子信息工程中能夠根據(jù)自己的需要通過各種應(yīng)用軟件將不同類型的信號信息進行處理。并且這中信號處理可以通過程序進行控制，在不改變內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，改變編程的程序，進而改變數(shù)字信號處理的能力。這在其使用的靈活性上面比其他的信號處理技術(shù)有了更加方便的可控制性，應(yīng)用前景也將更加廣泛。

1.2 處理速度更快

數(shù)字信號處理系統(tǒng)是一種特別適合于數(shù)字信號處理運算的微處理器，而且具有高速的處理能力，這主要得益于它的構(gòu)造設(shè)計。它的數(shù)據(jù)空間和程序是分開存儲的，系統(tǒng)可以同時訪問執(zhí)行指令和數(shù)據(jù)。而且該系統(tǒng)具有片內(nèi)RAM，可以通過獨立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時進行訪問。該系統(tǒng)內(nèi)部采取并行通信的方式，通信時間比串行通信快了許多。另外在程序中采用快速的中斷處理方式和硬件通信口的支持，當(dāng)產(chǎn)生中斷指令時可以快速的進入中斷并更具優(yōu)先級執(zhí)行中斷內(nèi)部程序。數(shù)字信號處理系統(tǒng)內(nèi)核中一般會有硬件乘法器，能夠通過硬件直接進行乘法或者累乘累加的操作。這些硬件基礎(chǔ)和內(nèi)部編程的優(yōu)勢便保證了數(shù)字信號處理系統(tǒng)對于數(shù)字信號處理的快速性和可靠性，是對數(shù)字信號處理的不二選擇。

1.3 集成度高、方便實用

數(shù)字信號處理系統(tǒng)的芯片其實質(zhì)上就是一種可以高速運行的單片機，它是利用大規(guī)模集成電路將各種邏輯電路集成在一個小小的芯片上，實現(xiàn)對數(shù)字信號的邏輯處理。我們可以看到許多芯片都是很小的體積，但是它卻可以實現(xiàn)非常復(fù)雜的邏輯運算。相比起以前的那種電子管電路來說，這種芯片形式具有更小的體積、更好的性能和更加便宜的采購價格，適合大規(guī)模的應(yīng)用，在今后的發(fā)展中也將更加實用。

1.4 可以實現(xiàn)模擬系統(tǒng)無法實現(xiàn)的復(fù)雜處理功能

模擬系統(tǒng)只能對信號進行一些簡單的處理，如放大、濾波、經(jīng)典的調(diào)制與解調(diào)等。但是，數(shù)字信號處理系統(tǒng)可以實現(xiàn)很多模擬系統(tǒng)無法實現(xiàn)的現(xiàn)代處理功能。例如，解卷積、時分復(fù)用、特高選擇性濾波、嚴格的線性相位特性、復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算、信號的任意存取、各種復(fù)雜的處理與變幻（電視系統(tǒng)中的多畫面、各種特技效果、特殊的音響和配音效果等）。

2 數(shù)字信號處理系統(tǒng)在電子工程領(lǐng)域的發(fā)展

2.1 數(shù)字信號處理系統(tǒng)應(yīng)用于電子信息工程領(lǐng)域的意義

電子信息工程在當(dāng)今社會中應(yīng)用的領(lǐng)域多，使用的范圍廣，在使用中對其要求也更高。如果采用傳統(tǒng)的實驗手段以及實驗設(shè)備應(yīng)用于電子信息工程中，就會產(chǎn)生許多復(fù)雜的步驟和操作。同時傳統(tǒng)的實驗設(shè)備集成度低，而電子信息工程需要的各種模塊又比較多，所以很容易造成實驗設(shè)備的堆積。另外，傳統(tǒng)的實驗方式雖然在部分環(huán)節(jié)也應(yīng)用到了計算機，但是在遇到對信號進行快速的處理時計算機也無法滿足速度的需要。數(shù)字信號處理系統(tǒng)憑借其對于數(shù)字信號處理的快速性、自身集成度高和實用性強的特點，在信息技術(shù)發(fā)達的現(xiàn)在社會中應(yīng)用十分廣泛。數(shù)字信號處理系統(tǒng)很好的彌補了傳統(tǒng)的信號處理手段的缺點，使信號的處理能夠更加快速和高效。可以說數(shù)字信號處理系統(tǒng)推動了電子信息工程的發(fā)展，并為電子信息工程技術(shù)的不斷前進提供了一個更加方便快捷的選擇。

2.2 數(shù)字信號處理系統(tǒng)在電子信息工程中應(yīng)用的構(gòu)想

數(shù)字信號處理系統(tǒng)在數(shù)字信號處理上有著得天獨厚的優(yōu)勢，如果將數(shù)字信號作為電子信息工程的一個子系統(tǒng)專門為電子信息系統(tǒng)提供數(shù)字信號處理的服務(wù)，其信號處理的工程收到計算機模塊的控制。也就是說整個電子信息系統(tǒng)有數(shù)字信號處理系統(tǒng)和計算機模塊組成，數(shù)字信號處理系統(tǒng)通過接收端口接收數(shù)字信號并根據(jù)計算機的控制對數(shù)字信號進行處理，處理完成的數(shù)字信號通過輸出端口發(fā)送給計算機，計算機通過對這些信息的分析控制其他設(shè)備的運行。這樣，各個模塊之間分工明確，既發(fā)揮了數(shù)字信號處理系統(tǒng)對于數(shù)字信號處理的高校性的特點，又能使計算機模塊節(jié)省掉相應(yīng)的處理時間，更加充分的發(fā)揮計算機“大腦模塊”的功能去分配各個模塊之間的工作，提高了工作效率的同時又能提高運行的可靠性。

2.3 數(shù)字信號處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作

數(shù)字信號處理系統(tǒng)作為一個工作的平臺和系統(tǒng)也是由不同的工作模塊組成的，各個模塊負責(zé)相應(yīng)的功能，并且相互之間通過通信協(xié)議相互連接，共同構(gòu)成了信號處理系統(tǒng)。

2.3.1 數(shù)字信號處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

數(shù)字信號處理系統(tǒng)通過通信端口與計算機進行通信連接，在數(shù)字信號處理系統(tǒng)中包括輸入通道、輸出通道、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊（A/D）、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊（D/A）、程序存儲模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和數(shù)字信號處理器等模塊。這些模塊之間相互關(guān)聯(lián)，相互之間產(chǎn)生通信連接，將數(shù)字處理器處理的信號傳遞給計算機和輸出通道，進而實現(xiàn)計算機對其他模塊的控制作用。

2.3.2 各模塊的功能作用

首先輸入輸出通道負責(zé)捕獲外界信號和發(fā)送控制信號。A/D模塊的作用是將從外界捕獲的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并將其傳送給數(shù)字信號處理器。D/A模塊的作用是將數(shù)字信號處理器處理的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成為模擬信號并將其傳輸給控制裝置。程序存儲模塊負責(zé)存儲相關(guān)的控制程序，這些程序控制數(shù)字信號處理器進行信號處理，如果要改變處理的方式和要求就可以通過改變里面的程序進行控制。數(shù)據(jù)存儲器用于存儲相關(guān)的操作數(shù)據(jù)，將程序存儲與數(shù)據(jù)存儲分開可以大大提高運行的速度和處理的效率。數(shù)字信號處理器便是將收集到的數(shù)字信號進行處理，并將其通過通信端口傳輸給計算機，再將計算機傳回的信號傳輸給D/A模塊。

2.3.3 整體的工作流程

輸入通道將捕獲的外界信號傳輸給A/D模塊，A/D模塊將捕獲的外界信號進行處理，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并將其傳輸給數(shù)字信號處理器。數(shù)字信號處理器通過程序存儲模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊中的程序?qū)?shù)字信號進行處理并將其傳輸給計算機，計算機會對相應(yīng)的信號發(fā)出相關(guān)的操作指令并重新傳回數(shù)字處理器。數(shù)字處理器再將這些信號傳送給D/A模塊，D/A模塊再將信號轉(zhuǎn)換成模擬信號并傳送給被控對象。這樣就實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的捕獲、轉(zhuǎn)化、識別、處理和控制。

整個系統(tǒng)計算機作為控制的大腦，數(shù)字信號處理系統(tǒng)作為控制模塊的輔助裝置，兩者相互配合，共同作用。沒有計算機模塊就無法實現(xiàn)對信號控制，沒有數(shù)字信號處理系統(tǒng)對數(shù)字信號的處理能力就會大大減弱，所以兩者缺一不可，二者共同構(gòu)成了整個電子信息系統(tǒng)，如圖1所示。

3 結(jié)束語

電子信息工程作為新時代通信和控制工程中必不可少的環(huán)節(jié)，在越來越多的場合中發(fā)揮著巨大的作用。有了電子信息工程的發(fā)展才有了今天通信、電子和控制等領(lǐng)域的不斷發(fā)展，而數(shù)字信號處理系統(tǒng)的出現(xiàn)并應(yīng)用與電子信息工程領(lǐng)域則為后者的不斷優(yōu)化提供了更多可行的方案。數(shù)字信號處理系統(tǒng)使電子信息工程的應(yīng)用更加高效和穩(wěn)定，在今后的不斷研發(fā)中，數(shù)字信號系統(tǒng)將有更加廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，也將推動電子信息工程向著更高的方向發(fā)展。

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作者簡介

江長圣（1995-），男，山東省濟南市人。就讀陜西省西安市長安區(qū)西灃路興隆段266西安電子科技大學(xué)。

作者單位

西安電子科技大學(xué) 陜西省西安市 710126