馮行祥

(三明學(xué)院，福建 三明 365000)

時代在不斷進步，計算機技術(shù)也在不斷創(chuàng)新，人們的生活和生產(chǎn)已經(jīng)離不開計算機技術(shù)的應(yīng)用，而在計算機運行的過程中信號處理系統(tǒng)有著非常大的作用，在信號處理系統(tǒng)的支持下，可以構(gòu)建出更加科學(xué)和便捷的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用平臺，處理和分析數(shù)據(jù)也更加準(zhǔn)確和可靠。而電子信息工程是一種比較復(fù)雜和綜合的學(xué)科。DSP的出現(xiàn)更是推動了信號處理技術(shù)的發(fā)展，使其更加先進和強大，并廣泛應(yīng)用于軍事、醫(yī)學(xué)等各個行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)。所以對信號處理系統(tǒng)應(yīng)用在電子信息工程綜合實踐中研究具有十分重要的意義。

1 電子信息工程和信號處理系統(tǒng)的綜合概述

1.1 電子信息工程概述

在電子信息工程技術(shù)當(dāng)中現(xiàn)代化的電子技術(shù)是最主要的技術(shù)，其主要包括信息技術(shù)和網(wǎng)路通信技術(shù)，進行控制的系統(tǒng)主要是計算機和集成電路，對各類比較復(fù)雜的電子信息進行處理采用自動化的方式[1]。電子設(shè)備、研發(fā)信息系統(tǒng)以及集成是我國最初的電子信息工程發(fā)展的階段，這個階段的發(fā)展進一步推動了我國電子信息工程的有效發(fā)展，但是在最初的發(fā)展階段中，電子信息工程的內(nèi)容相對較少，其主要的功能就是集成電路、傳輸圖像等，而在時代不斷發(fā)展的過程中，電子信息工程技術(shù)也在不斷創(chuàng)新，出現(xiàn)了更多先進和科學(xué)的信息、數(shù)據(jù)傳輸?shù)雀鞣N更加具體的功能。在未來社會中相信電子信息工程的發(fā)展會更加智能化、移動化、科學(xué)化。

1.2 信號處理系統(tǒng)概述

在現(xiàn)代社會中，隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)都開始應(yīng)用計算機信號處理系統(tǒng)，這讓人們的生活和工程更加方便和快捷。在現(xiàn)代社會中使用的信號處理系統(tǒng)是通過改進和創(chuàng)新原有的信號處理系統(tǒng)而來的?，F(xiàn)代化的信號處理系統(tǒng)更加先進和科學(xué)，具有更大的便捷性。信號處理技術(shù)就是對記錄下來的某個媒介的信號進行處理，保證抽取出的信息是可靠、有用的，也是對信號進行提取、變換和分析等進行綜合處理的一個總過程[2]。信號處理系統(tǒng)能夠解決許多復(fù)雜的問題，具有較多優(yōu)勢，所以在電子信息工程中積極應(yīng)用信號處理系統(tǒng)，能使電子信息工程的作用最大化發(fā)揮出來。

1.3 在電子信息工程綜合實踐中應(yīng)用信號處理系統(tǒng)的優(yōu)點

1.3.1 增強信息處理靈活性

現(xiàn)代化的電子信息技術(shù)中軟件存在著多樣性，所以其處理信息的形式也就不一樣。數(shù)字信號技術(shù)在處理信息時具有比較高的靈活性和可控性，其能夠根據(jù)不同軟件的信號對應(yīng)類型不同的信號處理，將信息處理工作的能力病毒案增強，比如將數(shù)字信號處理系統(tǒng)應(yīng)用在計算機領(lǐng)域當(dāng)中，就可以采集數(shù)據(jù)，通過與其他軟件相結(jié)合，就能處理和分析數(shù)據(jù)。數(shù)字信號處理還能夠整編劃分?jǐn)?shù)據(jù)，讓信息能夠?qū)崿F(xiàn)濾波工作，將硬件設(shè)施的要求大大降低，并具備更高的靈活性。

1.3.2 提高信息處理的速率

由于芯片結(jié)構(gòu)比較獨特，傳統(tǒng)技術(shù)處理信息的效率得到有效提升，在電子信息工程領(lǐng)域中應(yīng)用數(shù)字信號處理系統(tǒng)具有較高的信息處理效率主要緣于系統(tǒng)中的芯片結(jié)構(gòu)儲存分離開了程序的指令和數(shù)據(jù)，讓信息在處理的過程中能夠通過兩種不同的線路運行。指令和數(shù)據(jù)的儲存結(jié)構(gòu)具有獨立性且比其他的微處理結(jié)構(gòu)更加優(yōu)秀，能夠?qū)?shù)據(jù)處理工作的效率不斷提高。

1.3.3 具有較高的集成化

在現(xiàn)代化的信號處理系統(tǒng)中，所使用的芯片是單片，集成電路的規(guī)模相對較大，而且也增加了許多運算方面的功能，所以具有較高的集成化，也讓人們?nèi)粘５纳詈凸ぷ鞲颖憬荨?/p>

1.3.4 增強可控性

電子信息工程主要是將外界的信號捕獲，再使用計算機或者計算機技術(shù)處理外界信號，并對其他設(shè)備進行控制的一種技術(shù)，其中最為重要的就是了解到外界的通信。外界的信號一般是以物理量的形式存在，運用計算機技術(shù)能夠?qū)⒂嬎銠C語言中的數(shù)字信號進行處理，計算機要想識別信息具體情況，就需要通過數(shù)字信號處理技術(shù)將信息轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)，而且在電子信息工程中應(yīng)用數(shù)字信號處理系統(tǒng)，能夠通過各種不同的軟件處理不同類型的信號信息。通過程序?qū)ζ溥M行控制，不會將內(nèi)部的硬件結(jié)構(gòu)改變，但是通過將編程可改變提高數(shù)字信號處理的能力，所以擁有較強的可控性。

2 系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)研究

2.1 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)主要是由DSP處理以及計算機控制構(gòu)成，其中DSP還包括存儲器、接口以及實時的通道[3]。計算機部分主要是由處理中心、ISA接口等組成，其中實踐的界面能夠?qū)崿F(xiàn)對人機對話窗口操作，還是各種信號的入口和終端，系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖(見圖1)。

2.2 DSP處理部分概述

DSP處理部分主要是由前置放大器、模擬低通濾波器、通道選擇開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、功率放大器、通道選擇開關(guān)、DSP芯片、程序存儲器以及數(shù)據(jù)存儲器等組成，其中前置放大器的功能是要電壓放大輸入的模擬信號，保證輸出的電平能夠?qū)/D的要求滿足；模擬低通濾波器主要是將奈奎斯特采樣的定理滿足，保證實時信號在經(jīng)過采樣之后不會出現(xiàn)失真的情況；通道選擇開關(guān)的功能主要是為了讓各種實驗的需求得到滿足；A/D轉(zhuǎn)換器的功能是把模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N數(shù)字信號，通過DSP進行數(shù)字信號處理工作；DSP芯片是最為核心的處理器，對各種數(shù)字信號進行計算，并處理輸入輸出、存取數(shù)據(jù)，控制端口等。

圖1 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖

2.3 計算機處理部分概述

計算機處理部分主要是由ISA通信接口單元、PC處理單元、實驗界面、支持軟件組成[4]。其中ISA通信接口單元的功能是為了讓PC和DSP之間的數(shù)據(jù)能實現(xiàn)交互，傳送控制信號；PC處理單元主要是進一步處理DSP數(shù)據(jù)；實驗界面的功能主要是為了將人機交互的功能實現(xiàn)，實驗界面不僅能夠?qū)SP處理的結(jié)果顯示出來，對數(shù)據(jù)進行分析和保存，還能讓實驗人員在進行實驗操作時對各種功能進行控制，通過實驗界面可以對DSP處理板的硬件進行操作，還能以實驗實際情況為準(zhǔn)設(shè)置更加科學(xué)的參數(shù)；支持軟件主要是DSP系統(tǒng)中的各種應(yīng)用軟件，可以通過操作PC機上的實驗界面，加載出所有需要的DSP應(yīng)用程序，從而對數(shù)字信號進行處理。

2.4 將DSP信號處理系統(tǒng)應(yīng)用在電子信息工程綜合實踐中的作用

電子信息工程綜合實踐是一種具有較高綜合性的工作[5]，在實踐過程中使用一般的實驗手段和設(shè)備很難將其作用充分體現(xiàn)出來，并且傳統(tǒng)的實驗設(shè)備由于體積較大，在具體操作的過程中的過程比較繁瑣，可能會出現(xiàn)較多錯誤，導(dǎo)致最終的實驗結(jié)果存在誤差。而使用以DSP為基礎(chǔ)的數(shù)字信號處理技術(shù)，可以通過利用計算機，將處理數(shù)據(jù)的過程演示出來，并且還能保證信號處理的精準(zhǔn)性，具有較高的可控性和靈活性，提升實踐效率。

3 在電子信息工程綜合實踐中信號處理系統(tǒng)的應(yīng)用研究

3.1 在信號處理方面的應(yīng)用

在現(xiàn)代社會中，信號處理系統(tǒng)，具有較廣的應(yīng)用市場，也發(fā)揮出了較大的作用，而信號處理系統(tǒng)于傳統(tǒng)的信息處理相比，傳統(tǒng)信息處理擁有較多缺點，在具體使用的過程中容易耗費大量的人力、物力和財力，并且還會耗費許多時間，不能讓信息處理的質(zhì)量得到保證，并且隨著社會的不斷發(fā)展，社會中涌現(xiàn)的信息量也越來越大，不能滿足復(fù)雜且多變的數(shù)據(jù)類型，不能對數(shù)據(jù)進行集中化的處理，而在電子信息工程綜合實踐中應(yīng)用信號處理系統(tǒng)，能夠在使用過程中節(jié)約一些時間，且具有較高的數(shù)據(jù)信息處理準(zhǔn)確效率，讓整個工作的效率大大提高，具有非常重要的作用。

3.2 設(shè)計信號處理系統(tǒng)的思路

信號處理系統(tǒng)主要是對信息進行整合和分析，通過將輸入信息和輸出信息的系統(tǒng)渠道設(shè)置在系統(tǒng)的內(nèi)部，有機結(jié)合收集和處理信息，有效完成各種信息處理和分析的工作，而且還可以將相關(guān)的信息共享，從而得到更加全面的信號處理信息。計算機微機是整個信號處理系統(tǒng)中的主導(dǎo)結(jié)構(gòu)，與信號處理系統(tǒng)相互協(xié)作，讓數(shù)據(jù)分析更加地可靠，更加地有效。

3.3 信號處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析

計算機微機單元和信號處理系統(tǒng)構(gòu)成了計算機信號處理系統(tǒng)[6]。在實際運行的過程中，主要是在計算機微機單元中導(dǎo)入收集的數(shù)據(jù)信息，工作人員進行操作，下達相應(yīng)指令后，通過計算機中的數(shù)字濾波器以及語言分析等功能將信息有效采集起來，將輸入的信息通過信號處理器進行轉(zhuǎn)換，在處理中心將轉(zhuǎn)換后的模擬信號進行整理和分析，最后在計算機上顯示出數(shù)據(jù)分析的結(jié)果。通過信號處理系統(tǒng)的分析和篩選，能夠保證信息的準(zhǔn)確性、真實性和可靠性，使人們在查閱和調(diào)取數(shù)據(jù)時更加方便，操作更加簡單。

3.4 DSP應(yīng)用軟件研究

3.4.1 實現(xiàn)FFT的DSP軟件

首先需要安排好應(yīng)用程序的結(jié)構(gòu)，需要按照相關(guān)的要求對模擬數(shù)據(jù)進行處理，并將其分成不同的結(jié)構(gòu)，進行實時處理需要依靠外來的實時信號源，在ADC中通入模擬信號，讓DSP系統(tǒng)進行FFT的計算。此處主要對實時處理的方式進行探討，由于C31的結(jié)構(gòu)比較特殊，所以將其作為實時的FFT性能相對較高，可以在一個周期內(nèi)進行累加行乘的操作，而且在DSP系統(tǒng)中的位反轉(zhuǎn)尋址操作具有一定的專業(yè)性，能夠很容易實現(xiàn)FFT的要求，主要的服務(wù)流程(見圖2)。

圖2 FFT服務(wù)流程圖

從圖3可以看出，由于進行的是實時的FFT運算，所以可以將其中斷識別碼設(shè)定位0xFFA，進行實時處理還可以從計算機的顯示器中看到實時輸入信號的波形以及信號的頻譜圖，所以需要設(shè)置兩個中斷識別碼，其中一個識別碼主要是請求時間信號中的數(shù)據(jù)傳輸，另一個則表示頻譜數(shù)據(jù)傳輸。

3.4.2 實現(xiàn)數(shù)字濾波器的DSP軟件

應(yīng)用該數(shù)字濾波器主要是實現(xiàn)有限長單位的脈沖響應(yīng)濾波器以及無限長單位的脈沖響應(yīng)濾波器，每一個濾波器都會處理實時信號以及計算機模擬的數(shù)據(jù)，每一種處理中應(yīng)用了低通、高通以及不同的采樣頻率等內(nèi)容，從而讓實驗者在進行實驗時能夠充分把握和了解數(shù)字濾波器。其中有限長單位的脈沖響應(yīng)濾波器低通濾波處理要想實現(xiàn)，需要通過D/A通道送出觀測的結(jié)果，并提供給外部的設(shè)備，而且還要提供給計算機，讓其進行分析和處理[7-8]。其主要的處理流程圖(見圖3)。

圖3 DSP軟件處理流程圖

由圖3可知，系統(tǒng)可以根據(jù)中斷請求的不同形式發(fā)送出不一致的波形數(shù)據(jù)，上圖中的中斷識別碼的輸出時間信號表示非0xFFF1、輸入頻譜信號表示為0xFFF2、輸出的時間信號表示為0xFFF3、輸出的頻譜信號表示為0xFFF4。通過實現(xiàn)這兩類軟件的應(yīng)用，就能夠在電子信息工程綜合實踐中將應(yīng)用信號處理系統(tǒng)的作用最大化發(fā)揮出來，應(yīng)用價值較好。

4 結(jié)語

社會經(jīng)濟和時代在不斷發(fā)展與進步的過程中，在電子信息工程綜合實踐中信號處理系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，讓人們的生活和工作更加便捷，也不斷提高人們的生活質(zhì)量和水平。信號處理系統(tǒng)具有耗能少、可靠性高且集成性高等特點，在電子信息工程綜合實踐中應(yīng)用，能夠?qū)⒕C合實踐中的大量需求滿足，并將DSP作為整個系統(tǒng)中的核心，與計算機結(jié)合起來，能讓電子信息工程實踐實現(xiàn)綜合化的發(fā)展，同時讓電子信息工程相關(guān)的教學(xué)活動得到完善和改進，具有十分重要的意義。因此，相關(guān)的研究人員應(yīng)該做到與時俱進，積極利用社會中先進和科學(xué)的知識技術(shù)，不斷創(chuàng)新信號處理系統(tǒng)，保證信號處理系統(tǒng)的科學(xué)性、穩(wěn)定性和先進性，讓其在電子信息工程綜合實踐中發(fā)揮最大的效能。