信號處理系統在電子信息工程綜合實踐中的應用

王強 呂飄 周正誠 楊巖 張宏宏

（右江民族醫學院 廣西壯族自治區百色市 533000）

經過多年發展，電子信息工程已經開始從電子設備研發向信息系統開發、集成等方向發展，需要通過與現代化電子技術融合推動有關技術的創新發展。而信號處理系統作為工程重要的系統應用，已經在通信、計算機、軍事、生物醫學等多個領域得到應用，能夠使工程實踐效果得到提升。因此，還應加強信號處理系統在電子信息工程綜合實踐中的應用研究，以便全面推動工程技術發展。

1 信號處理系統與電子信息工程

1.1 信號處理系統

所謂的信息處理系統，實際就是理應信號處理技術搭建的網絡應用平臺，能夠用于實現數據信息的整理、分析和處理，達到抽取和提供有用信息的目標[1]。系統需要對媒介信號進行處理和記錄，通過提取、變換等操作完成綜合處理，以便從中挖掘有價值的信息。面對來自外界的大量信號，系統能夠轉化為機器可識別的語言，使信息能夠在計算機中順利傳輸，從而為信息處理提供便利。采用系統可以為計算機與外界建立溝通橋梁，憑借結構獨特的芯片實現信號高速、有效處理。而芯片中擁有獨立存儲空間，能夠同時運行多個獨立程序，生成相應的數據指令。系統采用不同軟件，能夠完成不同類型信號處理，并且能夠完成復雜處理過程的模擬，滿足各種信息的處理需求。

1.2 電子信息工程

電子信息工程是將計算機、網絡等當成是基礎的一門技術，結合電子信息進行采集、控制和處理需求對信息系統及相關應用進行研發。在科學技術高速發展的背景下，電子信息工程應用領域不斷拓寬，涉及通訊、網絡等各個方面。而工程內容繁瑣，需要運用各種技術，如利用光纖電纜等實現信息傳遞，利用網絡實現資源共享，具有通信快捷、覆蓋面大等特點，能夠為信息交流提供便利。在計算機、網絡等技術不斷進步的基礎上，電子信息工程也取得了快速發展，與相關技術之間存在相輔相成的關系[2]。在電子信息化時代，每天都會有大量數據產生，因此需要加快電子信息工程建設，以便在信息獲取渠道得到拓寬的同時，加快各種信息的處理，為信息資源的利用提供便利。

2 信號處理系統在電子信息工程綜合實踐中的應用意義

2.1 靈活處理信息

在電子信息工程中，信號處理系統得到了廣泛應用，能夠通過程序化控制使各種信息得到靈活處理。在工程開發過程中，需要對不同電信號進行獲取，還要保證各種信息得到較好處理才能達到原本開發目標。采用信號處理系統完成各種信息的轉換，統一以信號形式輸入到計算機中，能夠滿足工程不同軟件的信息處理需求。配合采用相應的軟件程序，能夠對信號處理過程進行控制，促使工程計算機編程和信息處理能力得到提高。如在移動設備上下載系統應用，就可以及時進行信號處理調整，保證各種信息得到靈活處理。在實踐應用中，需要對信號處理系統的不同處理方式進行調用，使信號處理獲得不同效果。選取恰當的軟件，將數據輸入到計算機中，可以通過編程加強信息控制。在數據采集方面，可以利用處理器完成調制解調，在硬件結構維持不變的情況下利用不同程序進行不同任務操作，達到高效處理各種任務的目標。

2.2 高效處理數據

應用信號處理系統，能夠實現數字信號高效處理。從系統架構上來看，包含兩臺獨立主機，能夠分別進行程序運行和數據存儲。而配備相應的數據線，可以分別用于數據傳輸和計算。因此相較于普通微處理器，系統在信號處理、指令生成等方面可以保持單獨運行，使系統處理數據量得到了有效增加，達到更高處理效率。在電子信息工程實踐應用中，利用系統可以在人員下達指令后利用解調器、濾波器等完成信息有效采集，并通過語言合成分析將數據導入到微機單元中[3]。由微機發揮主導作用，利用信號處理系統提供輔助，能夠通過協作完成數據高效分析，使數據采集和處理環節得到有機整合。通過實現輸入信息轉換，將得到的信號傳遞至數據處理中心，能夠對大量信息進行統一整理和分析，并利用計算機進行圖形、圖標等各種分析結果的展示。經過系統的層層篩選，可以為工程提供準確、真實的信息。

2.3 優化系統性能

在電子信息工程建設過程中，涉及各種芯片和集成線路，使得數據項目運作較為復雜。而應用信號處理系統，能夠將機器語言轉化為能夠運用的操作系統，具有較高的集成度，能夠使數據運作流程得到簡化，繼而滿足工程應用開發需求。擁有多種功能，系統可以利用較小芯片帶入高精度數據語言，并對繁瑣代碼進行運行，為復雜應用實現提供強有力的技術支撐，因此能夠使工程建設成本得到節約。相較于傳統模擬系統，數字信號處理系統建立在超大規模集成電路上，具有尺寸小、性能高的特點，能夠結合用戶需求進行功能穩定運行。如在導航產品中，采用的信號處理系統由語言播報、GPS 定位、導航系統等各種硬件及相應軟件程序構成，最終形成了處理器這一有機整體，可以降低導航設備故障發生幾率，促使系統整體性能得到優化。在電子信息設備制造方面，可以運用信號處理技術對各種器件進行集成，促使設備具備豐富功能的同時，使設備質量得到提高。

圖1：系統結構分析

3 信號處理系統在電子信息工程綜合實踐中的應用方法

3.1 系統結構功能

目前在電子信息工程綜合實踐應用方面，采用的信號處理系統主要包含DSP 處理和計算機控制兩大部分，如圖1 所示。 其中，DSP 部分由處理器、存儲器、DSP 接口、A/D 模塊、D/A 模塊等部分構成，能夠用于實現數字信號傳輸、處理、存儲和控制。計算機部分由處理中心、實踐界面、應用程序軟件和ISA 接口構成，能夠滿足各種工程實踐應用需求，提供人機對話窗口，完成各種信號入口和終端布置。采用端口，可以將DSP 部分和計算機連接在一起，通過發揮各模塊功能保證系統可以順利實現各種信息匯集、分析和處理。為保保證數模轉換、模數轉換、信號處理、數據存儲等各模塊能夠保持良好通信狀態，還要利用輸入和輸出通道進行信號發送和傳輸控制。采用A/D 模塊，能夠將采集到的外界模擬信號轉換為數字信號，傳輸至處理器進行分析處理。利用D/A 模塊能夠將處理得到的數字信號轉換為模擬信號，向相應控制裝置發送，確保控制程序能夠得到啟動。利用存儲模塊，能夠對系統控制程序進行存儲，用于實現信號處理控制。通過程序對模塊內的軟件進行選用，能夠改變信號處理方式，按照不同要求完成信息處理。利用通信端口將處理得到的信號傳至計算機，并將反饋信號傳回D/A 模塊，可以使各種信息得到高效處理。

3.2 微機界面操作

在綜合實踐中，應用系統需要通過微機界面操作進行應用程序加載，從而滿足信息處理需求。在計算機提供的微機實驗界面上，結合實際需求對DSP 處理板的硬件進行操作，需要完成參數合理設置。而微機單元由操作者和處理器進行控制，前者需要實現數據輸入，后者需要完成數據輸出。在微機界面上，系統處理器有關數據信息將得到顯示，使操作人員與實驗處理結合在一起。完成相應實驗內容選定后，可以對外部相關信息進行采集，實施自動測量等操作。借助ISA 通信接口，能夠使PC 與DSP 完成數據交互，完成圖像處理、數字變頻等操作，使處理結果在界面上顯示[4]。通過專業接口，系統可以向實驗人員下達指令。完成指令接受后，微機單元需要完成對應主控器操作，完成DSP 分析結果保存、分析。在實驗操作中，根據分析結果進行相應控制選型選擇，能夠利用微機界面執行相應實驗程序，在保證實驗過程得到有效控制的同時，完成實驗精準操控。

3.3 DSP信號處理

DSP 信號處理單元需要完成數據傳輸、處理和存儲，保證大部分信號能夠得到精確處理，從而使綜合實踐效率得到提高。在DSP處理器中，需要對低通濾波器保護進行模擬，以便使輸入的信息不會出現數據失真問題。在輸入端設置放大器，能夠放大信號電壓，保證電壓滿足通信通道要求。完成信號傳輸后，單元開關將被啟動，使得信息經過A/D 轉換器的處理，得到的信號將在處理中心得到處理。經過加工后，系統信息可以通過D/A 得到還原，并在功率放大器作用下得到放大，在輸出端得到顯示。發揮芯片控制功能，能夠使信號傳輸和存取等過程得到有效管控。在電子信息工程綜合實踐中，各種實驗操作較為繁瑣，容易發生數據錯誤，造成結果存在誤差。而應用DSP 信號處理技術，能夠對數據處理過程進行演示，在改善數據處理效果的同時，增強信息處理的可控性，因此能夠使工程實踐效率得到提高。

4 信號處理系統在電子信息工程綜合實踐中的應用實踐

4.4 應用思路

在綜合實踐中，想要使信號處理系統優勢得到充分發揮，還要完成專門子系統設計，負責滿足工程信息處理需求。而系統各模塊需要接受計算機控制，通過計算機端口完成信號接收，并在處理后向計算機傳送，從而達到為工程提供信息服務的系統開發需求。結合這一目標進行系統開發，需要保證各模塊擁有明確分工，并且微機能夠在各模塊間合理進行計算任務分配，促使系統工作效率得到提高。而利用系統進行計算機信息整合，需要在整體系統內部完成信息輸入和輸出渠道設置，使各種信息得到有機結合，高效開展數據分析和處理工作。對系統相關信息進行共享，能夠完成信息全面處理，保證各部分相互開展有效協作，繼而使數據分析的可靠性得到保證。

4.2 應用流程

按照系統應用思路，需要由微機單元導入數據后，由人員進行指令下達操作，對系統數字濾波、語言分析等功能進行調用，從而順利進行數據分析與處理。經過系統篩選后，可以在計算機上顯示真實、可靠的數據，并為人員調取和查閱數據提供便利。結合這一目標，需要先做好應用程序結構安排，以便使系統能夠按照要求完成模擬數據處理。具體來講，就是依靠外來實時信號源將模擬信號發送至ADC 中，促使系統完成FFT 計算。為對數據進行實時處理，還應保證FFT 擁有較高性能，能夠在固定周期內完成累加行乘等操作，并保證位反尋址操作達到較高專業水平，繼而順利提供信息服務[5]。結合系統工作流程可知，在微機單元發出中斷后，系統將啟動現場保護，從PC 中讀入中斷識別碼，并完成頻譜計算，不符合設定參數恢復現場。符合設定會將時域數據傳送至存儲模塊進行存儲，并完成數據FFT 運算，將結果傳送至指定頻譜數據存儲模塊中存儲，然后恢復現場，結束中斷。在信號實時處理中，需要完成兩個中斷識別碼的設定，分別用于發送時間和頻譜數據傳輸請求，使人員可以從顯示器直接查看信號波形和頻譜圖。

4.3 軟件實現

在信號處理系統軟件功能實現方面，需要完成有限和無限兩種長單位脈沖濾波器的配備。而兩個濾波器都可以用于模擬數據和數字信號的實時處理，完成不同采樣頻率設定，具備低通和高通濾波功能。在實驗操作中，可以利用D/A 通道對有限長單位器件的低通濾波功能進行實現，將結果傳輸給計算機和外部設備。在系統輸出時域中斷碼時，可以完成1K×32 位輸出時域數組發送。如果輸出為頻域中斷碼，將完成頻譜數組發送。采取相同方法對輸入中斷碼進行判斷，也能完成相應數組發送。分別利用兩種濾波器對不同軟件應用進行實現，能夠使系統數據高效、準確處理作用得到充分發揮，因此能夠滿足工程綜合實踐應用要求。

5 結論

綜上所述，在科學技術發展過程中，電子信息工程和信號處理系統之間維持著相互促進的關系。加強信號處理系統的應用，能夠實現信息靈活處理，使數據處理效率得到提高的同時，優化系統性能，為工程研發應用帶來良好效益。因此電子信息工程綜合實踐中，還應加速系統結構功能開發，合理進行微機界面操作和信號處理。理清系統應用思路和流程，利用軟件加強信號處理控制，能夠為工程發展提供良好數據支撐。