基于DSP的信号处理系统在电子信息工程中的应用
2014-10-21刘华基
刘华基
摘 要 DSP技术正迅速应用于通信、电子、计算机等各个领域。用DSP技术来改进电子信息工程实践教学具有十分重要的意义。用DSP技术来改进电子信息工程实践教学，构建一个以实时高速信号处理为核心的通用软硬件实践平台，通过对信号处理中心单元DSP的应用软件设置，来改变实践平台的处理功能，去完成要求的实践活动。
关键词 基于DSP的信号处理系统 电子信息工程 信息处理
中图分类号：TP3 文献标识码：A
0前言
DSP技术正迅速应用于通信、电子、计算机等各个领域。用DSP技术来改进电子信息工程实践教学具有十分重要的意义。系统采用数字信号处理功能强大的专用处理器DSP作核心，结合计算机，实现了电子信息工程实践的综合化。把多种应用实践在一个通用的处理平台上实现，大大改进了电子信息工程教学活动。系统的优点就是在统一的平台上实现了多种应用实践，并且可以根据教学活动的需要和教学实践内容的不断完善，方便地更新系统软件，使系统功能增加和性能升级。
1 DSP在信号信息处理中的广泛应用
随着信息技术革命的不断深入和计算机技术的飞速发展，数字信号处理技术逐渐发展成为一门十分重要的技术学科。集成化的数字信号处理器DSP（Digital Signal Processor）的出现，为各种数字信号处理算法的实现提供了可能。这一方面极大地促进了数字信号处理技术的进一步发展；另一方面也使数字信号处理的应用领域不断地拓展。如今，DSP已经广泛地应用于通用数字信号处理、通信、控制、仪器、医学电子、消费电子、计算机、军事等各个领域。
2 DSP用于信号处理系统的优点
（1）高速的数据处理能力
DSP的独特的芯片结构使得它具有高速的数据处理能力。不同于普通的微处理器，DSP放弃了冯诺依曼结构，采用了哈佛结构，将程序与数据的存储空间分开，各有自己的地址总线与数据总线。这使处理指令和数据可以同时进行，从而大大提高了处理效率。同时，DSP设置了硬件乘法/累加器，能在单个指令周期内完成乘法/累加运算。高速的数据传输能力是DSP作高速实时处理的关键之一。现在的DSP大多设置了单独的DMA总线及其控制器，在不影响或基本不影响DSP处理速度的情况下，作并行的数据传输，传输速率可以达到每秒数百兆字节。
（2）可程控
用DSP设计的信号处理系统，可以设计各种软件来执行多种多样的信号处理任务。例如，给DSP载入数据采集相关程序使之成为数据采集处理器，而给DSP载入调制、解调相关程序它又成为调制解调处理器。
（3）DSP集成度高，系统化好
DSP器件是基于超大规模集成电路技术和计算机技术发展起来的高速高位单片计算机。它体积小，功能强，功耗小，系统化好，使用方便，性价比很高，得到了广泛的应用。
3 DSP用于“电子信息工程综合实践”平台的意义
“电子信息工程综合实践”课程，涉及的内容覆盖面较广，使用传统的实验设备及实验手段完成这些实践内容，实现过程较复杂，实验设备较分散，可操作性也不好。有的实践课程，特别是涉及到复杂数字信号处理，传统的实验设备和手段难以胜任。
DSP器件高速的数字信号处理能力以及它和外围信号处理电路方便的接口设计，使得它在信号处理特别是实时高速的信号处理领域越来越广泛地被应用。“电子信息工程综合实践”涉及的许多信号处理算法都可以用DSP来实现，再加上DSP的可程控性，使得大部分的综合实践都可以在一块DSP芯片上完成。因此，实现DSP处理器和PC微机的结合，充分利用计算机强大的操作功能和DSP的高速信号处理能力及可程控特性，就可以达到“电子信息工程综合实践”课程的大部分应用要求，就能够实现这门实践课程的系统化、综合化。
4“电子信息工程综合实践” 系统的总体方案
系统的总体方案是要构建一个以DSP核心信号处理单元，结合以计算机为控制及人机对话操作单元的通用信号处理平台。整个系统由DPS单元和微机单元两部分组成。DSP处理部分是数字信号处理的核心，大部分的信号处理任务在DSP上完成。输入、输出通道，提供为实时信号的处理和观察。DPS处理器和CP微机的连接。DSP和计算机之间主要是进行数据交换和控制。在系统工作中，PC和DPS扮演着主从的角色，DPS处理部分接受计算机的操作控制，完成数据传输、处理、控制等不同的任务。DSP既可以处理输入、输出通道送来的实时数据，也可以处理计算机传送的模拟数据。处理完成后既可以将结果送计算机作进一步的处理，也可以送给DPS处理板上的实时通道。PC微机主要是进一步加工DSP送回的处理数据，如作波形显.示，数值分析等等，同时它还控制和管理DSP的操作。DSP处理器的应用程序，由CP进行管理并根據实验需要传送给DPS。这样，通过DSP灵活的软件加载，让平台实现不同的“电子信息工程综合实践”内容。
5结语
本文考查了国内外DSP技术在教学科研领域的应用，认真分析了电子信息工程实践教学活动主要内容，结合信号信息处理的新特点，制定了系统设计的总体方案。DSP的密集运算能力能实现数字信号的实时、高速处理，而计算机强大的处理能力，方便的人机对话，使它具有灵活的软件功能、友好的操作性能。系统设计综合了它们各自的功能特点，把二者结合起来，构建电子信息工程综合实践应用平台。
参考文献
[1] 王念旭.DSP基础与应用系统设计.北京：北京航空航天大学出版社，2002.
[2] 邹理和. 数字信号处理. 北京：国防工业出版社，1995.57-158.
