數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)在電子信息工程綜合實(shí)踐中的應(yīng)用獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)在電子信息工程綜合實(shí)踐中的應(yīng)用獲獎(jiǎng)科研報(bào)告關(guān)鍵詞：DSP；信號(hào)處理；電子信息工程；平臺(tái)；可靠

引言

電子信息工程是一門綜合類學(xué)科，涵蓋了信號(hào)、設(shè)備以及系統(tǒng)三個(gè)方面的內(nèi)容。作為現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展必不可少的學(xué)科之一，也廣泛應(yīng)用于其他行業(yè)。隨著DSP的出現(xiàn)，使得信號(hào)處理技術(shù)朝著更加先進(jìn)、強(qiáng)大的方向發(fā)展；使得電子信息工程的應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于通信、軍事以及醫(yī)學(xué)電子等領(lǐng)域[1]。

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子信息技術(shù)也得到了飛速的發(fā)展，使得相關(guān)的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)被廣泛應(yīng)用于電子信息和通信等領(lǐng)域中。數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的主要功能是將系統(tǒng)所采集到信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的語言，進(jìn)而發(fā)出明確的指令[2]。信號(hào)處理系統(tǒng)是連接計(jì)算機(jī)和信號(hào)的關(guān)鍵樞紐，對(duì)電子信息技術(shù)的發(fā)展具有非凡的意義。信號(hào)處理系統(tǒng)的應(yīng)用全面提升了電子信息工程的實(shí)踐效果，故應(yīng)不斷加強(qiáng)電子信息工程綜合實(shí)踐中信號(hào)處理系統(tǒng)的應(yīng)用。

1電子信息工程發(fā)展歷程

隨著電子信息工程的發(fā)展，目前電子信息工程主要包括有信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。兩種信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵基礎(chǔ)在于計(jì)算機(jī)和集成電路，基于計(jì)算機(jī)和集成電路實(shí)現(xiàn)對(duì)電子信息的自動(dòng)化處理。目前，我國(guó)針對(duì)電子信息技術(shù)的發(fā)展主要從電子水、信息系統(tǒng)研發(fā)以及集成等幾個(gè)方面進(jìn)行。最初的電子信息工程的主要技術(shù)在集成電路、音頻圖像的傳輸?shù)萚3]。隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代電子信息工程已將互聯(lián)網(wǎng)傳輸技術(shù)、信息傳輸技術(shù)以及電子信號(hào)傳輸?shù)燃夹g(shù)涵蓋到其中，并一直處于不斷創(chuàng)新的過程中。未來電子信息工程將會(huì)更加智能化、集成化、移動(dòng)化以及小型化。

2DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

DSP指的是數(shù)字信號(hào)處理，數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于對(duì)信號(hào)處理和非信號(hào)處理的處理。

針對(duì)信號(hào)處理問題，首先對(duì)輸入輸出的特性進(jìn)行分析研究，并根據(jù)其確定DSP算法，而后基于相應(yīng)匯編語言將相關(guān)特性指標(biāo)表達(dá)于計(jì)算機(jī)上，最后在計(jì)算機(jī)上對(duì)相關(guān)特性指標(biāo)進(jìn)行仿真分析[4]。這一步驟中算法的確定和仿真是關(guān)鍵。其中，根據(jù)即將實(shí)現(xiàn)的性能指標(biāo)，選擇合適的算法，并對(duì)算法的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)；仿真的目的是將相關(guān)指標(biāo)特性通過計(jì)算機(jī)體現(xiàn)出來。

針對(duì)非信號(hào)問題的處理主要包括對(duì)設(shè)備可靠性、功耗、信號(hào)性價(jià)比等方面問題的解決。

3數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)分析

近年來，隨著信息技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，每天都會(huì)有大量的數(shù)據(jù)信息被傳播，且信息被傳播的范圍被擴(kuò)大、傳播速度也被提升。在此新形勢(shì)下，要求有高效的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)處理海量數(shù)據(jù)[5]。DSP的出現(xiàn)完美的解決了上述需求，該信號(hào)處理技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)如下：

（1）DSP具有較強(qiáng)的可控性。基于DSP技術(shù)，用戶可以根據(jù)待處理數(shù)據(jù)的類型和任務(wù)，選擇不同的處理軟件，從而提升對(duì)不同類型信號(hào)處理的能力，即提升了數(shù)據(jù)處理類型的多樣性。比如，基于DSP技術(shù)所設(shè)計(jì)的濾波器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)不同程序編程的濾波任務(wù)，并在濾波過程中不會(huì)系統(tǒng)內(nèi)部的硬件造成損傷。

（2）DSP處理速度快?；贒SP技術(shù)所設(shè)計(jì)的數(shù)字信號(hào)處理芯片，由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，大大提升了對(duì)信號(hào)的處理速度。具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)處理芯片能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程中就可以對(duì)信息進(jìn)行處理，進(jìn)而提升了數(shù)據(jù)處理的速度，提升了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。此外，基于DSP技術(shù)的數(shù)字信號(hào)處理芯片的信息傳輸速度可達(dá)每秒百兆字節(jié)，且在高速信號(hào)傳輸?shù)倪^程中，不會(huì)最終信號(hào)的處理質(zhì)量造成影響。

（3）DSP芯片的體積小，具有良好的集成性能。與傳統(tǒng)信號(hào)處理系統(tǒng)相比，基于DSP的數(shù)據(jù)信號(hào)處理系統(tǒng)在傳統(tǒng)信號(hào)處理系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)的基礎(chǔ)上集成了單片機(jī)計(jì)算機(jī)，從而提升了芯片的運(yùn)行速度和運(yùn)算能力。此外，體積小的特點(diǎn)也從一定程度降低了信號(hào)處理系統(tǒng)的能耗。

4DSP在電子信息工程中的應(yīng)用

DSP信號(hào)處理系統(tǒng)為電子信息工程平臺(tái)的核心單元。根據(jù)實(shí)際需求，基于DSP設(shè)計(jì)一款能夠?qū)崟r(shí)處理信號(hào)的平臺(tái)；基于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)電子信息工程平臺(tái)的操作。

4.1電子工程信息平臺(tái)的結(jié)構(gòu)概述

基于DSP設(shè)計(jì)的電子工程信息平臺(tái)主要由DSP系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)組成。該平臺(tái)具有操作簡(jiǎn)單，便于上手的特點(diǎn)。用戶只需將所需處理的信息通過計(jì)算機(jī)輸入后，DSP系統(tǒng)對(duì)有效信息進(jìn)行處理，并將最終的處理結(jié)構(gòu)通過計(jì)算機(jī)呈現(xiàn)出來。該平臺(tái)的輸入主要由操作者通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，輸出由DSP系統(tǒng)處理完成后實(shí)現(xiàn)。

4.2計(jì)算機(jī)單元

電子信息工程實(shí)踐平臺(tái)中計(jì)算機(jī)的主要作用是連接信息與DSP處理系統(tǒng)。當(dāng)待測(cè)信號(hào)確定后，由DSP系統(tǒng)中的調(diào)制解調(diào)器、FFI、數(shù)字濾波器等器件對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理，并在分析的基礎(chǔ)上完成了圖像處理、自動(dòng)測(cè)量等。此外，基于計(jì)算機(jī)的通訊結(jié)構(gòu)還能夠有效降低實(shí)驗(yàn)人員試驗(yàn)步驟，并能夠有效提升試驗(yàn)的精確性。

4.3DSP處理單元

為了保證DSP信號(hào)處理系統(tǒng)不會(huì)對(duì)輸入的數(shù)據(jù)造成失真等現(xiàn)象，用戶根據(jù)計(jì)算機(jī)輸入信息后，先通過數(shù)字濾波器確保所輸入的信息不會(huì)失真；其次，在輸入端加設(shè)放大器，放大輸入端的電壓信號(hào)，確保其電壓要求與輸入端的信道相匹配。傳輸完成后，通過A/D轉(zhuǎn)換器將信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，在DSP處理單元中對(duì)所輸入的信號(hào)進(jìn)行分析處理。待信號(hào)全部處理完成后，信號(hào)原路返回，由計(jì)算機(jī)單元中顯示處理。基于DSP處理單元能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信號(hào)的輸入、輸出以及存取等操作。