基于DSP的信號處理系統(tǒng)在電子信息工程中的應(yīng)用

劉華基

摘 要 DSP技術(shù)正迅速應(yīng)用于通信、電子、計算機等各個領(lǐng)域。用DSP技術(shù)來改進電子信息工程實踐教學(xué)具有十分重要的意義。用DSP技術(shù)來改進電子信息工程實踐教學(xué)，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(yīng)用軟件設(shè)置，來改變實踐平臺的處理功能，去完成要求的實踐活動。

關(guān)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(biāo)識碼：A

0前言

DSP技術(shù)正迅速應(yīng)用于通信、電子、計算機等各個領(lǐng)域。用DSP技術(shù)來改進電子信息工程實踐教學(xué)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(yīng)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(xué)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(yīng)用實踐，并且可以根據(jù)教學(xué)活動的需要和教學(xué)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(yīng)用

隨著信息技術(shù)革命的不斷深入和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)逐漸發(fā)展成為一門十分重要的技術(shù)學(xué)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(shù)的進一步發(fā)展；另一方面也使數(shù)字信號處理的應(yīng)用領(lǐng)域不斷地拓展。如今，DSP已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于通用數(shù)字信號處理、通信、控制、儀器、醫(yī)學(xué)電子、消費電子、計算機、軍事等各個領(lǐng)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(shè)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(guān)鍵之一?，F(xiàn)在的DSP大多設(shè)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(shè)計的信號處理系統(tǒng)，可以設(shè)計各種軟件來執(zhí)行多種多樣的信號處理任務(wù)。例如，給DSP載入數(shù)據(jù)采集相關(guān)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(guān)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(shù)和計算機技術(shù)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(yīng)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(shè)備及實驗手段完成這些實踐內(nèi)容，實現(xiàn)過程較復(fù)雜，實驗設(shè)備較分散，可操作性也不好。有的實踐課程，特別是涉及到復(fù)雜數(shù)字信號處理，傳統(tǒng)的實驗設(shè)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(shè)計，使得它在信號處理特別是實時高速的信號處理領(lǐng)域越來越廣泛地被應(yīng)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(yīng)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(wù)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(wù)。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(yīng)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(shù)在教學(xué)科研領(lǐng)域的應(yīng)用，認(rèn)真分析了電子信息工程實踐教學(xué)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(shè)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(shè)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(yīng)用平臺。

參考文獻

[1] 王念旭.DSP基礎(chǔ)與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計.北京：北京航空航天大學(xué)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.