便攜式數字信號處理課程實驗教學平臺設計初探

孫偉峰

摘 要：利用便攜式的信號處理系統對課程進行實驗平臺的建立，將數字信號等功能進行更好的利用，可以通過平臺的建立制定更加便捷的數字處理方法，將數字信號之間進行更好的轉化，實現整體的頻譜分析，增加信號處理的效率。通過這種技術的使用，可以將實驗進行的更加科學完善，從而增加實驗課程的直觀性，提升實驗課程的效果。本文主要針對便攜式數字信號處理課程實驗教學平臺設計進行分析，進一步對平臺的設計進行研究，提出更加合理化的建議。

關鍵詞：便攜式數字信號處理課程；實驗教學平臺；設計分析

計算機技術的發展與進步，社會發生重大的轉變，在工作和生活中計算機技術的應用范圍逐步的擴大，數字信號處理等課程逐步興起。但是在數字信號處理課程中，涉及到非常多的抽象概念，公式的推導過程也較為復雜，基礎課程本身難以掌握，而實驗課程作為課堂教學的補充，對學生的學習也是非常關鍵的，是對學生課程的補充，增加學生分析問題、解決問題的能力，提升學習效率。但是現階段我國大部分的信號處理實驗平臺的建立，體積較大、成本也較高，實驗課程需要花費的代價過大，因此需要發展便攜式數字信號處理課程，建立更加有效的實驗教學平臺。

1 便攜式數字信號處理課程實驗內容

實驗設計分為數字信號處理基本實驗和擴展實驗，需要包括信號的采集、信號的發生、信號實驗和數字過濾等方面的設計，在這些實驗中學生可以直觀的感受到數字處理的過程，對信號處理進行更加深入的理解。在試驗中，可以設計相應的量化效應、圖像效應和音頻效應，將實驗進行全面的研究和控制，在實驗中將理論部分進行更好的實踐，加深學生對信號的理解能力。

通過對實驗進行設計，可以實現真實信號的模擬實驗，讓學生掌握真實的信號工作狀況，為數字信號處理算法提供必要的處理對象；將較為抽象的知識進行轉化，將抽象知識和具體知識相結合。

2 便攜式數字信號處理實驗課程硬件設計

在進行硬件設計的過程中，需要關注實際的硬件指標，硬件結構如圖所示，平臺主要由以下三個方面組成，首先需要關注控制電路的管理，將數字管理和數字控制系統進行連接，處理信號單元和數字緩沖之間的關系，增加數字處理的處理功能。其次需要對數據信號處理系統進行關注，使用語音解碼器等各個不同的解碼裝置，對信號的處理速度進行保證。最后，需要關注數據傳輸系統，DSP系統將處理后的數據傳輸給FPGR系統，然后傳輸給計算機主機中，對信號狀況進行分析和存儲，便于后期數據的管理。這一系類的過程中，需要進行反復的實驗，最終確定最具效果的課程實驗安排。

3 數字信號處理系統

在進行系統管理過程中，需要對數字信號處理系統進行全面的監控，對信息系統進行全面的控制，可以使用DSP系統作為主要的信號傳輸管理系統，將數字信號進行全面的處理。數字信號處理系統是整個實驗教學平臺建設的基礎，需要重視其設計和管理，可以將DSP數據處理系統、時鐘電路系統、復位電路系統、供電電路系統、外部存儲系統等進行控制，實現整體的管理和控制。

4 實驗平臺上設計

（一）數據處理平臺設計

在進行數據處理的過程中主要使C語言對數據進行處理，編程的過程需要完成一些基本操作，首先需要將接收的上機位數據進行傳輸，并對數字傳輸中的命令進行執行，符合數字處理的需要，然后將處理的結果傳送到內部的寄存器中，寄存器根據相應的地址讀取上位機的命令字，并根據命令字判斷實驗的類別，然后根據實際的需要調動主要的程序，執行相應的子程序，最后將實驗的結果傳輸到上位機中，并通過信號或者語音模塊進行結果的輸出。在整個過程中信號處理完善，并且處理的結果更加直觀，可以對學生的實際學習情況提供必要的幫助。

（二）上機位設計

實驗平臺在進行設計的過程中需要關注上位機的設計，將實驗界面的控制程序進行確定，為用戶提供實驗的必要操作界面，對后臺硬件進行控制。在進行上機位的設計中，根據實際需要功能進行劃分，實驗數據的選擇界面、執行命令界面、數據發送界面、數據存儲界面和結果顯示界面都是需要關注的界面，需要用戶根據實際情況進行選擇，設置相應的實驗參數，然后將上位機進行控制，將實驗結果傳輸到主界面上，存儲到相應的文件中，然后進行全面的展示。

5 實驗平臺測試

在進行實驗平臺的測試中，需要關注USB接口的正常性，關注數據通信的正確性，邏輯關系工作過程是否穩定，是否能夠按照上位機的指令進行工作，各個電路板模版是否可以正常運行，各個系統在運行中是否可以相互配合，桌面操作系統是否操作靈活。通過對照這些方面的測試，檢查實驗的結果是否達到教學的效果，從而實現驗證數字信號處理的目的。對實驗進行測試是保證平臺運行完整性的基礎，可以將其中運行問題集中進行了解，實現整體管理的有效性，為整體教學平臺的使用提供必要的前提條件。

6 結束語

實驗平臺的設計主要是為了將數字信號處理課程進行具體化的處理，對現階段實驗平臺體積較大的狀況進行革新，學生可以針對自己的學習狀況便攜的實驗平臺進行使用，解決實驗地點受到束縛的狀況，使得操作更加便捷，實驗的結果也更加直觀。通過便攜式數學信號處理課程實驗教學平臺的設計，實驗課程的教學質量得到明顯的提升，學生對較為抽象的事物理解的更加充分，提升了學習效率，提升了實驗效果，對課堂教學進行全面的補充。

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