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随着信息技术革命的不断深入和计算机技术的飞速发展,数字信号处理技术逐渐发展成为一门十分重要的技术学科。集成化的数字信号处理器DSP(DigitalSignalProcessor)的出现,为各种数字信号处理算法的实现提供了可能。这一方面极大地促进了数字信号处理技术的进一步发展;另一方面也使数字信号处理的应用领域不断地拓展。如今,DSP已经广泛地应用于通用数字信号处理、通信、控制、仪器、医学电子、消费电子、计算机、军事等各个领域。随着DSP器件性能的不断改善,用DSP来作信号处理特别是实时信号处理已成为当今和未来技术发展的一个新热点。把DSP应用于“电子信息工程综合实践”,就是DSP在教育科研领域的一个典型应用,它对改进电子信息工程实践教学具有十分重要的意义。
一、DSP用于信号处理系统的优点
1.可程控
用DSP设计的信号处理系统,可以设计各种软件来执行多种多样的信号处理任务。例如,给DSP载入数据采集相关程序使之成为数据采集处理器,而给DSP载入调制、解调相关程序它又成为调制解调处理器。再比如,一个数字滤波器可以通过编程来完成低通、高通、带通、带阻等不同的滤波任务,而不需要改变硬件。DSP用于信号处理系统的这种可程控性,提供了多种信号处理算法的灵活应用,对信号处理算法的研究也具有重要的意义。
2.高速的数据处理能力
DSP的独特的芯片结构使得它具有高速的数据处理能力。不同于普通的微处理器,DSP放弃了冯诺依曼结构,采用了哈佛结构,将程序与数据的存储空间分开,各有自己的地址总线与数据总线。这使处理指令和数据可以同时进行,从而大大提高了处理效率。同时,DSP设置了硬件乘法/累加器,能在单个指令周期内完成乘法/累加运算。高速的数据传输能力是DSP作高速实时处理的关键之一。现在的DSP大多设置了单独的DMA总线及其控制器,在不影响或基本不影响DSP处理速度的情况下,作并行的数据传输,传输速率可以达到每秒数百兆字节。OSP这种高速的数据运算和传输能力,使许多复杂的信号处理算法得到了实现。
3.DSP集成度高,系统化好
DSP器件是基于超大规模集成电路技术和计算机技术发展起来的高速高位单片计算机。它体积小,功能强,功耗小,系统化好,使用方便,性价比很高,得到了广泛的应用。
二、“电子信息工程综合实践”平台的总体方案
1、DSP用于系统平台的意义
“电子信息工程综合实践”课程,涉及的内容覆盖面较广,使用传统的实验设备及实验手段完成这些实践内容,实现过程较复杂,实验设备较分散,可操作性也不好。有的实践课程,特别是涉及到复杂数字信号处理,传统的实验设备和手段难以胜任。虽然一些实践过程借助于计算机进行,但有的实践,例如既涉及到要对信号的实时处理,又常常用到卷积、滤波、快速傅氏变换、希尔伯特变换、矩阵求逆等等高速运算的实践,用计算机处理也面临困难,这就迫切要求改进实践环境,适应新的实验需要。
DSP器件高速的数字信号处理能力以及它和外围信号处理电路方便的接口设计,使得它在信号处理特别是实时高速的信号处理领域越来越广泛地被应用。“电子信息工程综合实践”涉及的许多信号处理算法都可以用DSP来实现,再加上DSP的可程控性,使得大部分的综合实践都可以在一块DSP芯片上完成。因此,实现DSP处理器和PC微机的结合,充分利用计算机强大的操作功能和DsP的高速信号处理能力及可程控特性,就可以达到“电子信息工程综合实践”课程的大部分应用要求,就能够实现这门实践课程的系统化、综合化。
2、系统的总体方案
系统的总体方案是要构建一个以DSp为核心信号处理单元,结合以计算机为控制及人机对话操作单元的通用信号处理平台。整个系统由OSP单元和微机单元两部分组成,如图l一l所示。DSP处理部分是数字信号处理的核心,大部分的信号处理任务在DSP上完成。图1一1上半部分的输入、输出通道,提供为实时信号的处理和观察。图1一1下半部分图示了DS尸处理器和PC微机的连接。DS尸和计算机之间主要是进行数据交换和控制。在系统工作中,陀微机和DSP扮演着主从的角色,OSP处理部分接受计算机的操作控制,完成数据传输、处理、控制等不同的任务。DSP既可以处理输入、输出通道送来的实时数据,也可以处理计算机传送的模拟数据。处理完成后既可以将结果送计算机作进一步的处理,也可以送给DSP处理板上的实时通道。PC微机主要是进一步加工DSP送回的处理数据,如作波形显.示,数值分析等等,同时它还控制和管理DS尸的操作。DSP处理器的应用程序,由PC进行管理并根据实验需要传送给DSP。这样,通过DS尸灵活的软件加载,让平台实现不同的“电子信息工程综合实践”内容。
参考文献:
【1】王念旭.DS尸基础与应用系统设计.北京:北京航空航天大学出版社,2002
【2】李广军,王厚军.实用接口技术.成都:电子科技大学出版社,1997.12一62
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
一、DSP用于信号处理系统的优点
1.可程控
用DSP设计的信号处理系统,可以设计各种软件来执行多种多样的信号处理任务。例如,给DSP载入数据采集相关程序使之成为数据采集处理器,而给DSP载入调制、解调相关程序它又成为调制解调处理器。再比如,一个数字滤波器可以通过编程来完成低通、高通、带通、带阻等不同的滤波任务,而不需要改变硬件。DSP用于信号处理系统的这种可程控性,提供了多种信号处理算法的灵活应用,对信号处理算法的研究也具有重要的意义。
2.高速的数据处理能力
DSP的独特的芯片结构使得它具有高速的数据处理能力。不同于普通的微处理器,DSP放弃了冯诺依曼结构,采用了哈佛结构,将程序与数据的存储空间分开,各有自己的地址总线与数据总线。这使处理指令和数据可以同时进行,从而大大提高了处理效率。同时,DSP设置了硬件乘法/累加器,能在单个指令周期内完成乘法/累加运算。高速的数据传输能力是DSP作高速实时处理的关键之一。现在的DSP大多设置了单独的DMA总线及其控制器,在不影响或基本不影响DSP处理速度的情况下,作并行的数据传输,传输速率可以达到每秒数百兆字节。OSP这种高速的数据运算和传输能力,使许多复杂的信号处理算法得到了实现。
3.DSP集成度高,系统化好
DSP器件是基于超大规模集成电路技术和计算机技术发展起来的高速高位单片计算机。它体积小,功能强,功耗小,系统化好,使用方便,性价比很高,得到了广泛的应用。
二、“电子信息工程综合实践”平台的总体方案
1、DSP用于系统平台的意义
“电子信息工程综合实践”课程,涉及的内容覆盖面较广,使用传统的实验设备及实验手段完成这些实践内容,实现过程较复杂,实验设备较分散,可操作性也不好。有的实践课程,特别是涉及到复杂数字信号处理,传统的实验设备和手段难以胜任。虽然一些实践过程借助于计算机进行,但有的实践,例如既涉及到要对信号的实时处理,又常常用到卷积、滤波、快速傅氏变换、希尔伯特变换、矩阵求逆等等高速运算的实践,用计算机处理也面临困难,这就迫切要求改进实践环境,适应新的实验需要。
DSP器件高速的数字信号处理能力以及它和外围信号处理电路方便的接口设计,使得它在信号处理特别是实时高速的信号处理领域越来越广泛地被应用。“电子信息工程综合实践”涉及的许多信号处理算法都可以用DSP来实现,再加上DSP的可程控性,使得大部分的综合实践都可以在一块DSP芯片上完成。因此,实现DSP处理器和PC微机的结合,充分利用计算机强大的操作功能和DsP的高速信号处理能力及可程控特性,就可以达到“电子信息工程综合实践”课程的大部分应用要求,就能够实现这门实践课程的系统化、综合化。
2、系统的总体方案
系统的总体方案是要构建一个以DSp为核心信号处理单元,结合以计算机为控制及人机对话操作单元的通用信号处理平台。整个系统由OSP单元和微机单元两部分组成,如图l一l所示。DSP处理部分是数字信号处理的核心,大部分的信号处理任务在DSP上完成。图1一1上半部分的输入、输出通道,提供为实时信号的处理和观察。图1一1下半部分图示了DS尸处理器和PC微机的连接。DS尸和计算机之间主要是进行数据交换和控制。在系统工作中,陀微机和DSP扮演着主从的角色,OSP处理部分接受计算机的操作控制,完成数据传输、处理、控制等不同的任务。DSP既可以处理输入、输出通道送来的实时数据,也可以处理计算机传送的模拟数据。处理完成后既可以将结果送计算机作进一步的处理,也可以送给DSP处理板上的实时通道。PC微机主要是进一步加工DSP送回的处理数据,如作波形显.示,数值分析等等,同时它还控制和管理DS尸的操作。DSP处理器的应用程序,由PC进行管理并根据实验需要传送给DSP。这样,通过DS尸灵活的软件加载,让平台实现不同的“电子信息工程综合实践”内容。
参考文献:
【1】王念旭.DS尸基础与应用系统设计.北京:北京航空航天大学出版社,2002
【2】李广军,王厚军.实用接口技术.成都:电子科技大学出版社,1997.12一62
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文