電子信息工程綜合實踐中信號處理系統的應用

摘 要隨著社會的不斷發展，信息化水平的不斷提高，計算機技術在當今社會發揮著難以替代的作用。當計算機技術應用到現實的各行各業中時，就少不了數字信號處理系統的作用了。有了數字信號處理系統才可以實現現實與計算機之間的通信，也才能實現計算機對各種系統的控制。本文討論了數字信號處理系統在電子信息工程應用的優勢，并分析了數字信號處理系統當今電子信息工程領域的發展。

【關鍵詞】電子信息工程 信號處理 實踐應用

數字信號處理系統在計算機系統、電力電子和通信等領域應用十分廣泛，可以說沒有數字信號處理系統這些領域的發展將受到嚴重的阻礙。由于計算機只能識別數字式的機器語言，對于現實中產生的許多變化無法識別，所以必須通過數字信號處理系統將現實中的變化轉變成計算機能夠識別的語言計算機才能發揮作用。而數字信號處理系統便是將大量的數字信號進行處理，傳輸給能夠識別并且對相關信號產生相應指令的計算機。由此可見數字信號處理系統在計算機控制與外界信號處理之間起到了一個連接的橋梁作用，同時它的出現也使信號處理技術得到了更加深入的發展。

1 數字信號處理系統在電子信息工程應用的優勢

數字信號處理系統的出現，為數字信號信號處理技術提供了一個更加廣泛而開闊的平臺。這個系統之所以能夠在電子信息工程中發揮著巨大的作用，就是因為數字信號處理系統在電子信息工程的發展中有著更大的優勢。

1.1 數字信號系統能夠實現可程控制

電子信息工程是通過捕獲外界的信號，通過計算機或者微信計算機技術對外界信號處理并控制其他設備做出反映的一種信息工程技術，在這個技術中最關鍵的便是獲取與外界的通信。正如我們所知外界的各中信號是以一種物理量的形式存在的，而計算機技術所能夠處理的是計算機語言中的數字信號，計算機要想識別外界信息就需要通過數字信號處理技術將從外界獲取的信息轉換成數字量并且傳送給計算機，這便是數字信號處理技術的最重要的應用。將數字信號處理系統應用于電子信息工程中能夠根據自己的需要通過各種應用軟件將不同類型的信號信息進行處理。并且這中信號處理可以通過程序進行控制，在不改變內部硬件結構的基礎上，改變編程的程序，進而改變數字信號處理的能力。這在其使用的靈活性上面比其他的信號處理技術有了更加方便的可控制性，應用前景也將更加廣泛。

1.2 處理速度更快

數字信號處理系統是一種特別適合于數字信號處理運算的微處理器，而且具有高速的處理能力，這主要得益于它的構造設計。它的數據空間和程序是分開存儲的，系統可以同時訪問執行指令和數據。而且該系統具有片內RAM，可以通過獨立的數據總線在兩塊中同時進行訪問。該系統內部采取并行通信的方式，通信時間比串行通信快了許多。另外在程序中采用快速的中斷處理方式和硬件通信口的支持，當產生中斷指令時可以快速的進入中斷并更具優先級執行中斷內部程序。數字信號處理系統內核中一般會有硬件乘法器，能夠通過硬件直接進行乘法或者累乘累加的操作。這些硬件基礎和內部編程的優勢便保證了數字信號處理系統對于數字信號處理的快速性和可靠性，是對數字信號處理的不二選擇。

1.3 集成度高、方便實用

數字信號處理系統的芯片其實質上就是一種可以高速運行的單片機，它是利用大規模集成電路將各種邏輯電路集成在一個小小的芯片上，實現對數字信號的邏輯處理。我們可以看到許多芯片都是很小的體積，但是它卻可以實現非常復雜的邏輯運算。相比起以前的那種電子管電路來說，這種芯片形式具有更小的體積、更好的性能和更加便宜的采購價格，適合大規模的應用，在今后的發展中也將更加實用。

1.4 可以實現模擬系統無法實現的復雜處理功能

模擬系統只能對信號進行一些簡單的處理，如放大、濾波、經典的調制與解調等。但是，數字信號處理系統可以實現很多模擬系統無法實現的現代處理功能。例如，解卷積、時分復用、特高選擇性濾波、嚴格的線性相位特性、復雜的數學運算、信號的任意存取、各種復雜的處理與變幻（電視系統中的多畫面、各種特技效果、特殊的音響和配音效果等）。

2 數字信號處理系統在電子工程領域的發展

2.1 數字信號處理系統應用于電子信息工程領域的意義

電子信息工程在當今社會中應用的領域多，使用的范圍廣，在使用中對其要求也更高。如果采用傳統的實驗手段以及實驗設備應用于電子信息工程中，就會產生許多復雜的步驟和操作。同時傳統的實驗設備集成度低，而電子信息工程需要的各種模塊又比較多，所以很容易造成實驗設備的堆積。另外，傳統的實驗方式雖然在部分環節也應用到了計算機，但是在遇到對信號進行快速的處理時計算機也無法滿足速度的需要。數字信號處理系統憑借其對于數字信號處理的快速性、自身集成度高和實用性強的特點，在信息技術發達的現在社會中應用十分廣泛。數字信號處理系統很好的彌補了傳統的信號處理手段的缺點，使信號的處理能夠更加快速和高效。可以說數字信號處理系統推動了電子信息工程的發展，并為電子信息工程技術的不斷前進提供了一個更加方便快捷的選擇。

2.2 數字信號處理系統在電子信息工程中應用的構想

數字信號處理系統在數字信號處理上有著得天獨厚的優勢，如果將數字信號作為電子信息工程的一個子系統專門為電子信息系統提供數字信號處理的服務，其信號處理的工程收到計算機模塊的控制。也就是說整個電子信息系統有數字信號處理系統和計算機模塊組成，數字信號處理系統通過接收端口接收數字信號并根據計算機的控制對數字信號進行處理，處理完成的數字信號通過輸出端口發送給計算機，計算機通過對這些信息的分析控制其他設備的運行。這樣，各個模塊之間分工明確，既發揮了數字信號處理系統對于數字信號處理的高校性的特點，又能使計算機模塊節省掉相應的處理時間，更加充分的發揮計算機“大腦模塊”的功能去分配各個模塊之間的工作，提高了工作效率的同時又能提高運行的可靠性。

2.3 數字信號處理系統的結構及工作

數字信號處理系統作為一個工作的平臺和系統也是由不同的工作模塊組成的，各個模塊負責相應的功能，并且相互之間通過通信協議相互連接，共同構成了信號處理系統。

2.3.1 數字信號處理系統的結構

數字信號處理系統通過通信端口與計算機進行通信連接，在數字信號處理系統中包括輸入通道、輸出通道、數模轉換模塊（A/D）、模數轉換模塊（D/A）、程序存儲模塊、數據存儲模塊和數字信號處理器等模塊。這些模塊之間相互關聯，相互之間產生通信連接，將數字處理器處理的信號傳遞給計算機和輸出通道，進而實現計算機對其他模塊的控制作用。

2.3.2 各模塊的功能作用

首先輸入輸出通道負責捕獲外界信號和發送控制信號。A/D模塊的作用是將從外界捕獲的模擬信號轉換成數字信號，并將其傳送給數字信號處理器。D/A模塊的作用是將數字信號處理器處理的數字信號轉換成為模擬信號并將其傳輸給控制裝置。程序存儲模塊負責存儲相關的控制程序，這些程序控制數字信號處理器進行信號處理，如果要改變處理的方式和要求就可以通過改變里面的程序進行控制。數據存儲器用于存儲相關的操作數據，將程序存儲與數據存儲分開可以大大提高運行的速度和處理的效率。數字信號處理器便是將收集到的數字信號進行處理，并將其通過通信端口傳輸給計算機，再將計算機傳回的信號傳輸給D/A模塊。

2.3.3 整體的工作流程

輸入通道將捕獲的外界信號傳輸給A/D模塊，A/D模塊將捕獲的外界信號進行處理，轉換成數字信號并將其傳輸給數字信號處理器。數字信號處理器通過程序存儲模塊和數據存儲模塊中的程序對數字信號進行處理并將其傳輸給計算機，計算機會對相應的信號發出相關的操作指令并重新傳回數字處理器。數字處理器再將這些信號傳送給D/A模塊，D/A模塊再將信號轉換成模擬信號并傳送給被控對象。這樣就實現了數據的捕獲、轉化、識別、處理和控制。

整個系統計算機作為控制的大腦，數字信號處理系統作為控制模塊的輔助裝置，兩者相互配合，共同作用。沒有計算機模塊就無法實現對信號控制，沒有數字信號處理系統對數字信號的處理能力就會大大減弱，所以兩者缺一不可，二者共同構成了整個電子信息系統，如圖1所示。

3 結束語

電子信息工程作為新時代通信和控制工程中必不可少的環節，在越來越多的場合中發揮著巨大的作用。有了電子信息工程的發展才有了今天通信、電子和控制等領域的不斷發展，而數字信號處理系統的出現并應用與電子信息工程領域則為后者的不斷優化提供了更多可行的方案。數字信號處理系統使電子信息工程的應用更加高效和穩定，在今后的不斷研發中，數字信號系統將有更加廣泛的應用和發展，也將推動電子信息工程向著更高的方向發展。

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作者簡介

江長圣（1995-），男，山東省濟南市人。就讀陜西省西安市長安區西灃路興隆段266西安電子科技大學。

作者單位

西安電子科技大學 陜西省西安市 710126