摘 要：本篇內(nèi)容通過介紹在電子信息工程中對于DSP數(shù)字信號處理系統(tǒng)的要求及其在電子產(chǎn)品信息化系統(tǒng)工程中的運用優(yōu)勢在何處，并從數(shù)字信息系統(tǒng)建設總體方案設計，DSP數(shù)據(jù)處理部分，計算機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方式，DSP在應用時的算法、系統(tǒng)應用軟件的設計，系統(tǒng)應用測試分析等方面，逐步探討在電子信息工程中使用DSP的信息管理網(wǎng)絡系統(tǒng)措施，以期能為進一步促進DSP數(shù)字信號處理系統(tǒng)在電子產(chǎn)品信息化系統(tǒng)工程中的運用，做以參考。

關(guān)鍵詞：DSP;信號處理系統(tǒng);電子信息工程;系統(tǒng)設計

DSP的數(shù)字信號處理技術(shù)是一門綜合性新技術(shù)，于20世紀60年代飛速發(fā)展，并在通信等領域被廣泛應用，其主要是通過數(shù)字的形式對信號進行各項處理，使得人們獲得符合需求的信號形式。將DSP的信號處理系統(tǒng)集成化應用于電子信息工程之中，有較強的可控性，并可對數(shù)據(jù)進行快速的處理，能夠改善傳統(tǒng)系統(tǒng)中所存在的設備分散，操作性不佳等問題。

1.DSP的信號處理系統(tǒng)在電子信息工程中應用要求

首先在實驗過程中要保證系統(tǒng)的連貫性，實驗所需要用到的相關(guān)設備，必須要具備良好的操作性，這樣才能給后期的應用提供一個良好的環(huán)境。在實驗和應用的過程之中，其核心工作內(nèi)容是計算以及相關(guān)處理技術(shù)，此項信號處理系統(tǒng)對平臺處理信號的能力要求較高，并且為滿足DSP的信號處理技術(shù)所具備的高速計算處理特點，應將處理系統(tǒng)的接口設計符合外圍信號處理電路以及處理能力的實際需求。在設計時，DSP信號處理單元為系統(tǒng)的核心，系統(tǒng)所有作業(yè)都應在DSP信號處理單元完成，并且要實現(xiàn)計算機對其有可控的特性。為將兩者相完美結(jié)合，其系統(tǒng)還應具備可便捷性，因此在設計時要將DSP信號處理系統(tǒng)與計算機進行連接，技術(shù)人員可以通過計算機中所呈現(xiàn)的人機相連畫面對其進行操作，這樣也符合電子信息技術(shù)對于綜合實踐平臺的要求[1]。

2.DSP的信號處理系統(tǒng)在電子信息工程中應用優(yōu)勢

2.1DSP信號處理特點

DSP數(shù)字信號處理功能的實現(xiàn)主要是使用了各種設計方式，它對數(shù)碼信息的處理過程有著各種靈活計算，在實際數(shù)據(jù)處理的流程中使用了特定的晶片構(gòu)成，而這些晶片構(gòu)成和通常的微數(shù)據(jù)處理器明顯不同，它有著自身的地址總線，能夠提升處理水平與處理效率，在數(shù)據(jù)傳輸方面，還具有并行傳輸?shù)奶攸c，能夠有效提升傳輸效率，系統(tǒng)本身也具有可優(yōu)化和可擴展的特點?；贒SP信號處理系統(tǒng)的這些功能，許多復雜信號可以得到良好處理，因此該項技術(shù)也在許多領域得到應用，不僅是信號處理領域，還包括通信控制與電子信息工程領域。

2.2有著較強的可控性

DSP信號處理系統(tǒng)具有明顯可控性，該特征主要表現(xiàn)為對不同的信號處理任務選用不同處理軟件，開展針對性處理，提升處理效果并實現(xiàn)精準化控制。比如說計算機工程中的信號處理工作，使用DSP技術(shù)可以利用程序進行數(shù)據(jù)信息的采集與載入，讓系統(tǒng)具備計算機調(diào)制解調(diào)器的作用，DSP技術(shù)下的信號處理系統(tǒng)中還具體特殊數(shù)字濾波器裝置，該裝置與一般濾波器不同，具有可針對程序編程的差異來進行濾波處理的功能，避免內(nèi)部產(chǎn)生構(gòu)造破壞情況，提升信號處理的安全水平，其可控性也表現(xiàn)為靈活度較高以及適應性較強等特征[2]。

2.3可對數(shù)據(jù)快速處理

DSP設計的信號處理系統(tǒng)在實現(xiàn)處理后大多是采用特殊器件，其處理的水平比較好，還可以提高工作效率。分析從其芯片的具體構(gòu)造中得知，其內(nèi)部存在著相對單獨的程序空間和信息存儲模塊，能夠一邊進行數(shù)據(jù)處理一邊完成對應指令，因而數(shù)據(jù)處理的速度較快，信號處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性也比較強，現(xiàn)階段的市面上基于DSP技術(shù)的信號處理器都具有強大處理功能，處理后的傳輸速率也能夠達到每秒百兆字節(jié)，具有顯著優(yōu)勢。

2.4有著較高的集成性

DSP信號處理系統(tǒng)具有較高的集成性，該項特征也使得系統(tǒng)的優(yōu)化性能更強，可提升信號處理水平。例如，將DSP信號處理器與以往使用的模擬信號處理器進行對比分析，發(fā)現(xiàn)其裝置內(nèi)部配置的芯片結(jié)構(gòu)具有高集成性特點，這種結(jié)構(gòu)主要是基于集成電路的設計理念，能夠提升對高維高速計算機的利用率，芯片結(jié)構(gòu)本身的功能十分強大，不過自重較輕、體積較小，因此，在實際使用過程中不會消耗過多能源，具有節(jié)能的優(yōu)點，目前這種芯片結(jié)構(gòu)具有很好的發(fā)展前景。

3.在電子信息工程中應用DSP的信號處理系統(tǒng)對策

3.1系統(tǒng)總體方案

系統(tǒng)包括兩個部分其一，DSP單元，其二，微型計算機系統(tǒng)單元。信號處理的主要處理任務均要在DSP單元進行，而系統(tǒng)上的輸入和輸出通道主要性能都是實時處理和觀察信息，在系統(tǒng)下零點五部分DSP處理器要和PC微機相連接，主要承擔著數(shù)據(jù)的交換和控制。而DSP在控制系統(tǒng)中仍然受PC微機的控制，并要完成相關(guān)處理任務。DSP在計算機控制系統(tǒng)中，可即時信息處理在入口與出口信道之間所傳輸?shù)母鞣N數(shù)據(jù)消息，并兼顧信息處理在電子計算機操作系統(tǒng)中所傳輸?shù)姆抡嬗嵦?，當信息處理完成之后則再將信息處理成果回輸于電子計算機管理系統(tǒng)中，由電子計算機管理系統(tǒng)再將其成果加以波形表示、統(tǒng)計訊息算法等處理程序。在操作系統(tǒng)中，基于DSP處理器的所有應用程序，均由PC微機系統(tǒng)實現(xiàn)管理與監(jiān)控，因此根據(jù)DSP加載程序靈活性的特點，系統(tǒng)平臺上則可以完成針對各種電子信息工程件的管理運算。在設計整體系統(tǒng)架構(gòu)時，DSP單元應包含三個部分，分別是實時通道、存儲器以及接口[3]。

3.2DSP處理部分

DSP處理部分結(jié)構(gòu)應包括如下結(jié)構(gòu)和功能：首先，前置放大器，為了使前端的模擬信號電壓加大，這樣就可以使其輸出的電平滿足A/D的要求;第二，模擬低通濾波器，其主要功用一是為了使信號的最高頻率低于實際采集頻率一半，這樣就可以確保實時的信息在采集后不會丟失，并滿足奈奎斯特采樣定理，二是為了濾波掉經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換后的高頻分量;第三，信道選擇開關(guān)，一是為了適應系統(tǒng)需要，當信息直通時可在輸入終端上直接連接信息發(fā)生器等專用設備，二是為了能夠觀察出D/A器件的特性;第四，A/D轉(zhuǎn)換器，其主要功能是將從輸入端口中所送至的模擬信號變成數(shù)字信號，再輸送至DSP數(shù)字信號處理器之中，其DSP可通過編程控制A/D的采樣頻率，這樣便可滿足不同的處理需求;第五，D/A轉(zhuǎn)換器，與A/D信號轉(zhuǎn)換器功能相同，但要將最終的數(shù)據(jù)處理結(jié)果轉(zhuǎn)換變?yōu)槟M信號;第六，功率放大器;主要是為了方便觀察和測量;第七，DSP芯片;第八，程序存儲器;第九，數(shù)據(jù)存儲器;第十，高速數(shù)據(jù)傳輸通道;第十一，命令控制接口;第十二，串行通信擴展接口。

3.3計算機的處理

計算機處理部分主要包括四個部分：第一，ISA通信接口單元;第二，PC處理單元;第三，人機界面;第四，支持軟件。從第一部分來說，ISA通信接口單元的設置主要是用來完成在DSP和PC之間的數(shù)據(jù)和控制傳輸功能，而ISA的內(nèi)部通訊則使用了IO接口訪問方式。從第二部分來說，因為在控制系統(tǒng)中的DSP處理單元完全受PC單元控制，所以PC單元要作為主控制器來運行，并且需要對DSP單元數(shù)據(jù)進行的處理。人機界面的功能其主要是為了實現(xiàn)人機可交互操作，一是界面將顯示DSP處理所產(chǎn)生的結(jié)果數(shù)據(jù)，并進行分析和保存。二是充當功能控制區(qū)的作用，可通過人機界面實現(xiàn)對于DSP處理板硬件的控制，并且可按照之前所設定好的系統(tǒng)參數(shù)，控制所需要顯示比例、靜態(tài)以及動態(tài)等呈現(xiàn)。在支持軟件方面的設置，其一是為了支持DSP各種程序的應用，方便技術(shù)人員在PC機的人機界面上進行操作，對所需要的各類應用進行下載，并進行相應的處理。二是為了節(jié)省DSP處理板上使用的大容量POM，使用此程序代替將DSP應用程序?qū)懭胩幚戆迳蟁OM的操作，這樣能夠提升系統(tǒng)整體的靈活性[4]。

3.4DSP應用算法

基于DSP的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在計算機信息工程中可以完成對各種數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理工作，所以在每一個階段都有其應用計算的處理過程，其中包括了數(shù)字濾波器、高速傅立葉變換等。數(shù)字濾波器的描述方式主要有兩種，一種為方框圖表示法，另一種則是信流圖表示法。但在結(jié)構(gòu)的計算方面，有三種基本計算的單元，依次是：其一，加法器;其二，單位延時;其三，乘常數(shù)乘法。數(shù)字波濾器的分布種類較多，其功能也不相同，主要可以分為FIR和IIR兩種。IIR數(shù)字濾波器的有理系統(tǒng)函數(shù)可表示為：

3.5系統(tǒng)硬件設計

第一，數(shù)字信號處理中心單元。當設置系統(tǒng)時，數(shù)字信號處理中心單元即是整個系統(tǒng)器件的核心，主要承擔著完成對數(shù)據(jù)的運算、儲存和傳送等幾大功能。其所組成的主體部分由DSP元件TMS320C31以及部分外圍的電路所組成。其中，TMS320C31即是該單元的核心元件，所有作業(yè)內(nèi)容都需經(jīng)過此器件才能夠完成，選擇TMS320C31芯片的原因，是由于其性能較高。其高速緩沖存儲器的容量為64*32位，可用于存儲重復碼段，并能夠減少片外存取的次數(shù)。第二，核心元件的基礎組成。TMS320C31CPU一般由浮點/整數(shù)乘法器、計算邏輯單元、輔助寄存器計算單位、CPU寄存器組、32位的桶型移位裝置及其內(nèi)部總線通道所組成。第三，系統(tǒng)硬件中比較關(guān)鍵的三個時序為：其一，存儲器讀時序;其二，存儲器寫時序;其三，中斷響應時序。第四，核心元件在操作系統(tǒng)中的特性設置。首先在系統(tǒng)設計的方法上，主要采取了二個功能設計方法，其一，微處理器方法;其二，微型計算機/引導裝載程序方法。其次在存儲器控件的分配上，主要依賴于微處理器工作。再次，在外部擴展存儲器方面，主要應用到了EPROM芯片以及SRAM芯片[5]。

3.6系統(tǒng)軟件設計

在DSP系統(tǒng)軟件的研發(fā)環(huán)節(jié)包括如下基本過程：第一，算法的仿真建模技術(shù)，其重點是利用Matlab軟件工具語言對其信號處理方式加以建模，并要檢驗其算法的基本結(jié)構(gòu)及其可實踐操作性;第二，語句編寫程序，使用匯編語言、C語句的混編技術(shù)進行程式編排并將之轉(zhuǎn)換，進而輸出結(jié)果至匯編語言編譯器中并完成編排，最后獲得目標文檔;第三，可運行性文檔，將之前所獲得的目標文檔，直接送入鏈路器中并完成連接，最后便可獲得可運行文檔;第四，調(diào)試運行器環(huán)節(jié)，在此環(huán)節(jié)要將所有可運行的目標文檔直接送入調(diào)式器中，并完成調(diào)試運行，其目的是為提高，系統(tǒng)運算結(jié)果的正確性，若出現(xiàn)了偏差，則可返回上一次并重新檢測加以調(diào)整，需要調(diào)試的主要內(nèi)容還有軟件系統(tǒng)模擬、應用軟件操作系統(tǒng)、評測模式和控制系統(tǒng)模擬。第五，完成代碼變換后，在交換時，先要進入代碼EPROM，并使之遠離模擬器的運行程序，以檢驗系統(tǒng)結(jié)果是否正確，若發(fā)現(xiàn)失敗則可返回上一次進行的調(diào)整;第六，軟件測試環(huán)節(jié)。

3.7系統(tǒng)測試分析

利用仿真數(shù)據(jù)分析等技術(shù)手段，可以一并檢測系統(tǒng)的某些特性是否穩(wěn)定，比如快速傅立葉變換的使用以及數(shù)字濾波器的使用。首先要完成光譜分析測試，其重點是對實時信息和計算機的仿真數(shù)據(jù)利用FTT進行不同的計算，結(jié)算結(jié)果將與Matlab仿真結(jié)果進行對比，這樣能夠進一步驗證系統(tǒng)在頻譜的計算過程中所呈現(xiàn)出的性能是否穩(wěn)定。其測試步驟包括：第一，頻率取樣;第二，F(xiàn)FT運算;第三，得出實驗結(jié)果，最后計算機還要對模擬數(shù)據(jù)進行處理并和結(jié)果進行對比。在數(shù)字濾波測試環(huán)節(jié)其主要包括，第一，低通;第二，高通;第三，帶通;第四，帶阻;第五，測試結(jié)果分析，最后進行模擬數(shù)據(jù)處理。

結(jié)束語：

DSP的信號處理系統(tǒng)在電子信息產(chǎn)業(yè)中使用上具有許多優(yōu)點，而且可以規(guī)避傳統(tǒng)計算機技術(shù)處理所面臨的挑戰(zhàn)與問題，可將電子信息工程實踐變得更加綜合化，系統(tǒng)整體的信號處理能力變得更加高效。當今我國現(xiàn)在對于DSP的信號處理系統(tǒng)研究及運用存在著一定的局限性，因此相關(guān)科研人員應加大對于DSP數(shù)字信號處理技術(shù)的研究，使其在電子信息工程領域可得到發(fā)展與優(yōu)化。

參考文獻：

[1] 王曉東，岳宇航. 電子信息工程綜合實踐中信號處理系統(tǒng)的應用[J]. 魅力中國，2021（37）：407-408.

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[3] 張依達. 電子信息工程綜合實踐中信號處理系統(tǒng)的應用[J]. 大科技，2019（27）：237.

[4]劉亦恒.電子信息工程信號處理系統(tǒng)的應用研究[J].信息與電腦（理論版），2021，33（14）：113-115.

[5]孫靖舒.基于DSP和FPGA的通用數(shù)字信號處理系統(tǒng)設計[J].電腦知識與技術(shù)，2020，16（20）：221-222.

作者簡介：

張慶，1986年，男;籍貫：江蘇宜興，本科，工程師，研究方向：測試計量技術(shù)與儀器