基于DSP的信號(hào)處理系統(tǒng)在電子信息工程中應(yīng)用分析

南京熊貓漢達(dá)科技有限公司 湯 彧

陸軍裝備部航空軍事代表局駐上海地區(qū)航空軍事代表室 賀軼斐 范 彬

南京熊貓漢達(dá)科技有限公司 張 越 徐耀耀

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)發(fā)展水品的提升，DSP技術(shù)已經(jīng)在通信、電子以及計(jì)算機(jī)等多個(gè)領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。其中，基于DSP的信號(hào)處理系統(tǒng)在電子信息工程中的應(yīng)用，表現(xiàn)出了非常突出的優(yōu)勢(shì)。本文重點(diǎn)針對(duì)基于DSP的信號(hào)處理系統(tǒng)在電子信息工程中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的分析，以供參考。

電子信息工程，是一門(mén)基于計(jì)算機(jī)現(xiàn)代化工程的綜合類(lèi)學(xué)科，其研究活動(dòng)主要集中在三方面，即設(shè)備、信息以及系統(tǒng)。所以，電子信息工程在其它行業(yè)中也同樣有著較高的應(yīng)用價(jià)值，已經(jīng)成為現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展過(guò)程中必不可少的技術(shù)類(lèi)型。而DSP技術(shù)的出現(xiàn)，則促進(jìn)了信號(hào)處理技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，提升了信號(hào)處理系統(tǒng)的先進(jìn)性，擴(kuò)大了信號(hào)處理系統(tǒng)的運(yùn)用領(lǐng)域。只有加強(qiáng)基于DSP的信號(hào)處理系統(tǒng)在電子信息工程中的應(yīng)用，才能夠進(jìn)一步提升電子信息工程的實(shí)踐效果。

1 信號(hào)處理系統(tǒng)與電子信息工程

1.1 信號(hào)處理系統(tǒng)

信號(hào)處理系統(tǒng)，指的是通過(guò)信號(hào)處理技術(shù)構(gòu)建的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用平臺(tái)。這一網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用平臺(tái)的主要作用就是對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整理、分析以及處理，提取出具有利用價(jià)值的數(shù)據(jù)信息。首先，信號(hào)處理系統(tǒng)要想挖掘出有價(jià)值的數(shù)據(jù)信息，需要先對(duì)媒介信號(hào)進(jìn)行處理和記錄，然后再進(jìn)行提取、變換等綜合處理操作。其次，信號(hào)處理系統(tǒng)可以將外界的各種信號(hào)轉(zhuǎn)化為能夠被機(jī)器識(shí)別的語(yǔ)言，從而確保計(jì)算機(jī)可以順利的實(shí)現(xiàn)信息的傳輸，保證信息處理的便捷性與有效性。再次，信號(hào)處理系統(tǒng)可以在計(jì)算機(jī)與外界之間建立聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與外界的順利溝通，然后再通過(guò)獨(dú)特結(jié)構(gòu)的芯片來(lái)對(duì)信號(hào)進(jìn)行高效、合理的處理。芯片還具有獨(dú)立存儲(chǔ)功能，可以在同一時(shí)間進(jìn)行多個(gè)獨(dú)立程序的高效運(yùn)行，并進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)指令的生成。最后，信號(hào)處理系統(tǒng)應(yīng)用軟件的差異性，決定了其可以處理不同類(lèi)型的信號(hào)，模擬各種復(fù)雜的信號(hào)處理過(guò)程。

1.2 電子信息工程

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電子信息工程，這一以計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，目前已經(jīng)應(yīng)用到了通信、網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域當(dāng)中，可以通過(guò)相關(guān)信息系統(tǒng)及應(yīng)用的研發(fā)來(lái)滿(mǎn)足電子信息的各種采集需求、控制需求以及處理需求。需要注意的是，電子信息工程的內(nèi)容非常繁雜、瑣碎，必須要使用大量的技術(shù)，表現(xiàn)出了通信高效、便捷、覆蓋范圍廣的優(yōu)勢(shì)，信息交流的便利性越來(lái)越強(qiáng)。例如通過(guò)光纖電纜的應(yīng)用，可以進(jìn)行信息的傳遞；通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，可以進(jìn)行各種資源的共享。近幾年來(lái)，計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)領(lǐng)域的快速發(fā)展，使得電子信息工程較之以前也發(fā)生了很大的變化，與相關(guān)技術(shù)之間已經(jīng)建立了極為密切的聯(lián)系。在電子信息化時(shí)代里，每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)數(shù)量必將越來(lái)越多。只有加強(qiáng)電子信息工程建設(shè)，才能夠不斷的豐富人們對(duì)于信息的獲取渠道，提升對(duì)各種信息數(shù)據(jù)的處理效率，保證各種數(shù)據(jù)信息資源的利用質(zhì)量。

1.3 基于DSP的信號(hào)處理系統(tǒng)

基于DSP的信號(hào)處理系統(tǒng)，可以通過(guò)軟件設(shè)計(jì)的方式來(lái)對(duì)各種信號(hào)進(jìn)行有效的處理。首先，基于DSP的信號(hào)處理系統(tǒng)具備多種數(shù)字信號(hào)處理算法，可控性較強(qiáng)。其次，基于DSP的信號(hào)處理系統(tǒng)中的芯片結(jié)構(gòu)與普通的微處理器有著很大的區(qū)別，具有獨(dú)特的地址總線(xiàn)。這樣的芯片結(jié)構(gòu)，就可以對(duì)數(shù)據(jù)和指令進(jìn)行有效的處理和傳輸，并保證數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)性以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝浴?/p>

過(guò)去的實(shí)驗(yàn)設(shè)備體積非常大，且使用了大量的零部件，操作步驟比較復(fù)雜，技術(shù)人員要想掌握設(shè)備的具體操作方法，需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力。而且，即便是技術(shù)人員可以靈活的操作實(shí)驗(yàn)設(shè)備，也可能得不到準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。如果涉及到數(shù)字信號(hào)處理，需要借助計(jì)算機(jī)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)處理過(guò)程進(jìn)行演示。但是，計(jì)算機(jī)功能有限，根本無(wú)法對(duì)希爾伯特變換、濾波、卷積等進(jìn)行有效的演示。而基于DSP的信號(hào)處理系統(tǒng)具有數(shù)字化信號(hào)處理功能，可以直接利用DSP處理器對(duì)絕大多數(shù)的信號(hào)進(jìn)行精確性處理，所以并不存在這方面的問(wèn)題。

2 基于DSP的信號(hào)處理系統(tǒng)在電子信息工程中應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 有著較強(qiáng)的可控性

基于DSP的信號(hào)處理系統(tǒng)有著非常強(qiáng)大的功能，可以按照不同的信號(hào)處理任務(wù)，正確選擇信號(hào)處理軟件，為工作人員高質(zhì)量的處理信號(hào)數(shù)據(jù)提供便利。基于DSP的信號(hào)處理系統(tǒng)在可控性方面的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在多樣化信息的處理。例如，計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中，工作人員可以直接通過(guò)DSP技術(shù)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)采集程序的載入，使其具有計(jì)算機(jī)調(diào)制解調(diào)器的作用，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。與其他儀器設(shè)備相比，基于DSP的信號(hào)處理系統(tǒng)使用的數(shù)字濾波器也具有一定的獨(dú)特性，可以對(duì)不同程序編程進(jìn)行濾波，且不會(huì)對(duì)內(nèi)部硬件構(gòu)造產(chǎn)生破壞。正是因?yàn)榛贒SP的信號(hào)處理系統(tǒng)可控性的強(qiáng)大，所以也具有了靈活性高、運(yùn)用范圍廣的優(yōu)勢(shì)。

2.2 可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速的處理

基于DSP的信號(hào)處理系統(tǒng)的芯片結(jié)構(gòu)比較特殊，所以具備較高的數(shù)據(jù)處理能力，可以保證數(shù)據(jù)處理的效率與質(zhì)量。因?yàn)檫@種芯片結(jié)構(gòu)使用的是哈弗結(jié)構(gòu)，芯片結(jié)構(gòu)中存在著獨(dú)立的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間和程序空間。與普通微處理器結(jié)構(gòu)相比，哈弗結(jié)構(gòu)非常特殊，可以一邊執(zhí)行指令一邊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，既可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息處理速度的提升，又可以為信號(hào)處理系統(tǒng)的整體運(yùn)行提供保障。另外，DSP還可以高效率的進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。因?yàn)楝F(xiàn)階段市面上的數(shù)字信號(hào)處理器其實(shí)都進(jìn)行了獨(dú)立控制器以及DMA總線(xiàn)的設(shè)置，數(shù)據(jù)的傳輸速度已經(jīng)可以提高到每秒百兆字節(jié)，并且不會(huì)影響DSP對(duì)于數(shù)據(jù)的快速處理。正是因?yàn)槿绱藦?qiáng)大、高效的數(shù)據(jù)處理能力與數(shù)據(jù)傳輸能力，使得基于DSP的信號(hào)處理系統(tǒng)可以輕松的應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜的信息算法。

2.3 有著較高的集成性

與過(guò)去使用的模擬信號(hào)處理器相比，基于DSP的信號(hào)處理系統(tǒng)所使用的DSP信號(hào)處理器配置了高集成性的芯片結(jié)構(gòu)。這種芯片結(jié)構(gòu)以集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)為基礎(chǔ)，并對(duì)高危高速單片計(jì)算機(jī)進(jìn)行了充分的利用，所以雖然芯片體積不大，但是其功能卻十分強(qiáng)大。與此同時(shí)，在使用過(guò)程中，還不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的能源消耗，有著廣泛的應(yīng)用范圍和應(yīng)用前景。

3 基于DSP的信號(hào)處理系統(tǒng)在電子信息工程綜合實(shí)踐中的具體應(yīng)用

電子信息工程綜合實(shí)踐平臺(tái)的設(shè)計(jì)，主要包含兩部分：第一DSP系統(tǒng)、第二微機(jī)單元。其中，基于DSP的信號(hào)處理系統(tǒng)，是最核心的組成部分，可以設(shè)計(jì)出一個(gè)實(shí)時(shí)處理信號(hào)的實(shí)踐平臺(tái)。然后再通過(guò)計(jì)算機(jī)的輔助作用，對(duì)這一實(shí)踐平臺(tái)進(jìn)行操作。

3.1 整機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹

應(yīng)用了基于DSP的信號(hào)處理系統(tǒng)的電子信息工程綜合實(shí)踐平臺(tái)，主要包含兩部分：第一部分是DSP系統(tǒng)，第二部分是微機(jī)單元。這一綜合實(shí)踐平臺(tái)有著相對(duì)簡(jiǎn)單的運(yùn)行步驟，技術(shù)人員可以快速的掌握操作技巧。即先通過(guò)微機(jī)端輸入相關(guān)信息，然后再將信息傳輸?shù)紻SP處理器中。這樣一來(lái)，微機(jī)端既可以進(jìn)行相關(guān)信息的輸入，也可以對(duì)信息數(shù)據(jù)的處理結(jié)果進(jìn)行有效的顯示。微機(jī)端的控制主要包含兩部分：第一部分是DSP處理器，主要作用是對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行輸出，第二部分是操作人員，主要任務(wù)是進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的輸入。而DSP處理單元的主要作用就是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的存儲(chǔ)、處理、加工以及傳輸。

3.2 微機(jī)單元

微機(jī)單元對(duì)于電子信息工程綜合實(shí)踐實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，發(fā)揮著十分重要的作用，是實(shí)驗(yàn)操作人員與實(shí)驗(yàn)處理過(guò)程之間的連接紐帶。在完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選定之后，就可以運(yùn)用DSP系統(tǒng)中的數(shù)字調(diào)制解調(diào)器、FFI、數(shù)字濾波器以及語(yǔ)言分析合成功能來(lái)采集所需的數(shù)據(jù)信息，并對(duì)其進(jìn)行以下幾種實(shí)驗(yàn)操作：第一數(shù)字變頻、第二圖像處理、第三自動(dòng)測(cè)量。另外，在微機(jī)單元結(jié)構(gòu)中，還設(shè)置了一個(gè)專(zhuān)業(yè)的通訊接口。通過(guò)這一通訊接口，就可以將實(shí)驗(yàn)指令下達(dá)到實(shí)驗(yàn)人員手中。而實(shí)驗(yàn)人員在接到實(shí)驗(yàn)指令之后，就會(huì)對(duì)相應(yīng)的主控器進(jìn)行操作，對(duì)DSP處理結(jié)果進(jìn)行分析。只有這樣，才能夠?qū)⒖刂七x項(xiàng)順利的提供給實(shí)驗(yàn)人員，確保實(shí)驗(yàn)人員可以通過(guò)微機(jī)端的微機(jī)界面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，從而最大限度的簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程，提升實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確性。

3.3 DSP處理單元

在DSP結(jié)構(gòu)中，完成數(shù)據(jù)信息的輸入之后，還需要利用模擬低通濾波器進(jìn)行保護(hù)，提升信息輸入的真實(shí)度，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)信息失真的問(wèn)題。與此同時(shí)，還需要在輸入端設(shè)置一個(gè)放大器，對(duì)輸入信號(hào)電壓進(jìn)行放大，使電壓要求與輸入通道要求相協(xié)調(diào)。在傳輸完數(shù)據(jù)信息之后，將開(kāi)關(guān)打開(kāi)，信息就會(huì)在A(yíng)/D轉(zhuǎn)化器中進(jìn)行轉(zhuǎn)換，相關(guān)信號(hào)也會(huì)以模擬信號(hào)的形式傳輸?shù)紻SP處理中心。經(jīng)過(guò)DSP處理中心的處理后，信息就會(huì)通過(guò)另一端D/A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行還原處理，通過(guò)功率放大器進(jìn)行放大處理，通過(guò)輸出端進(jìn)行顯示。對(duì)于DSP處理單元來(lái)說(shuō)，DSP芯片是核心單位，可以進(jìn)行信號(hào)的輸入、輸出、存取以及處理。

結(jié)語(yǔ)：綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，基于DSP的信號(hào)處理系統(tǒng)在電子信息工程中的應(yīng)用，表現(xiàn)出了可控性強(qiáng)、數(shù)據(jù)處理速度快、集成性高等優(yōu)勢(shì)。但是，我國(guó)現(xiàn)階段對(duì)于基于DSP的信號(hào)處理系統(tǒng)的研究還十分有限。對(duì)此，我們要進(jìn)一步加強(qiáng)基于DSP的信號(hào)處理系統(tǒng)的研究，從而更好的將其應(yīng)用到電子信息工程中，促進(jìn)電子信息工程領(lǐng)域的發(fā)展與進(jìn)步。