电子信息工程综合实践中信号处理系统的应用

摘 要随着社会的不断发展，信息化水平的不断提高，计算机技术在当今社会发挥着难以替代的作用。当计算机技术应用到现实的各行各业中时，就少不了数字信号处理系统的作用了。有了数字信号处理系统才可以实现现实与计算机之间的通信，也才能实现计算机对各种系统的控制。本文讨论了数字信号处理系统在电子信息工程应用的优势，并分析了数字信号处理系统当今电子信息工程领域的发展。

【关键词】电子信息工程 信号处理 实践应用

数字信号处理系统在计算机系统、电力电子和通信等领域应用十分广泛，可以说没有数字信号处理系统这些领域的发展将受到严重的阻碍。由于计算机只能识别数字式的机器语言，对于现实中产生的许多变化无法识别，所以必须通过数字信号处理系统将现实中的变化转变成计算机能够识别的语言计算机才能发挥作用。而数字信号处理系统便是将大量的数字信号进行处理，传输给能够识别并且对相关信号产生相应指令的计算机。由此可见数字信号处理系统在计算机控制与外界信号处理之间起到了一个连接的桥梁作用，同时它的出现也使信号处理技术得到了更加深入的发展。

1 数字信号处理系统在电子信息工程应用的优势

数字信号处理系统的出现，为数字信号信号处理技术提供了一个更加广泛而开阔的平台。这个系统之所以能够在电子信息工程中发挥着巨大的作用，就是因为数字信号处理系统在电子信息工程的发展中有着更大的优势。

1.1 数字信号系统能够实现可程控制

电子信息工程是通过捕获外界的信号，通过计算机或者微信计算机技术对外界信号处理并控制其他设备做出反映的一种信息工程技术，在这个技术中最关键的便是获取与外界的通信。正如我们所知外界的各中信号是以一种物理量的形式存在的，而计算机技术所能够处理的是计算机语言中的数字信号，计算机要想识别外界信息就需要通过数字信号处理技术将从外界获取的信息转换成数字量并且传送给计算机，这便是数字信号处理技术的最重要的应用。将数字信号处理系统应用于电子信息工程中能够根据自己的需要通过各种应用软件将不同类型的信号信息进行处理。并且这中信号处理可以通过程序进行控制，在不改变内部硬件结构的基础上，改变编程的程序，进而改变数字信号处理的能力。这在其使用的灵活性上面比其他的信号处理技术有了更加方便的可控制性，应用前景也将更加广泛。

1.2 处理速度更快

数字信号处理系统是一种特别适合于数字信号处理运算的微处理器，而且具有高速的处理能力，這主要得益于它的构造设计。它的数据空间和程序是分开存储的，系统可以同时访问执行指令和数据。而且该系统具有片内RAM，可以通过独立的数据总线在两块中同时进行访问。该系统内部采取并行通信的方式，通信时间比串行通信快了许多。另外在程序中采用快速的中断处理方式和硬件通信口的支持，当产生中断指令时可以快速的进入中断并更具优先级执行中断内部程序。数字信号处理系统内核中一般会有硬件乘法器，能够通过硬件直接进行乘法或者累乘累加的操作。这些硬件基础和内部编程的优势便保证了数字信号处理系统对于数字信号处理的快速性和可靠性，是对数字信号处理的不二选择。

1.3 集成度高、方便实用

数字信号处理系统的芯片其实质上就是一种可以高速运行的单片机，它是利用大规模集成电路将各种逻辑电路集成在一个小小的芯片上，实现对数字信号的逻辑处理。我们可以看到许多芯片都是很小的体积，但是它却可以实现非常复杂的逻辑运算。相比起以前的那种电子管电路来说，这种芯片形式具有更小的体积、更好的性能和更加便宜的采购价格，适合大规模的应用，在今后的发展中也将更加实用。

1.4 可以实现模拟系统无法实现的复杂处理功能

模拟系统只能对信号进行一些简单的处理，如放大、滤波、经典的调制与解调等。但是，数字信号处理系统可以实现很多模拟系统无法实现的现代处理功能。例如，解卷积、时分复用、特高选择性滤波、严格的线性相位特性、复杂的数学运算、信号的任意存取、各种复杂的处理与变幻（电视系统中的多画面、各种特技效果、特殊的音响和配音效果等）。

2 数字信号处理系统在电子工程领域的发展

2.1 数字信号处理系统应用于电子信息工程领域的意义

电子信息工程在当今社会中应用的领域多，使用的范围广，在使用中对其要求也更高。如果采用传统的实验手段以及实验设备应用于电子信息工程中，就会产生许多复杂的步骤和操作。同时传统的实验设备集成度低，而电子信息工程需要的各种模块又比较多，所以很容易造成实验设备的堆积。另外，传统的实验方式虽然在部分环节也应用到了计算机，但是在遇到对信号进行快速的处理时计算机也无法满足速度的需要。数字信号处理系统凭借其对于数字信号处理的快速性、自身集成度高和实用性强的特点，在信息技术发达的现在社会中应用十分广泛。数字信号处理系统很好的弥补了传统的信号处理手段的缺点，使信号的处理能够更加快速和高效。可以说数字信号处理系统推动了电子信息工程的发展，并为电子信息工程技术的不断前进提供了一个更加方便快捷的选择。

2.2 数字信号处理系统在电子信息工程中应用的构想

数字信号处理系统在数字信号处理上有着得天独厚的优势，如果将数字信号作为电子信息工程的一个子系统专门为电子信息系统提供数字信号处理的服务，其信号处理的工程收到计算机模块的控制。也就是说整个电子信息系统有数字信号处理系统和计算机模块组成，数字信号处理系统通过接收端口接收数字信号并根据计算机的控制对数字信号进行处理，处理完成的数字信号通过输出端口发送给计算机，计算机通过对这些信息的分析控制其他设备的运行。这样，各个模块之间分工明确，既发挥了数字信号处理系统对于数字信号处理的高校性的特点，又能使计算机模块节省掉相应的处理时间，更加充分的发挥计算机“大脑模块”的功能去分配各个模块之间的工作，提高了工作效率的同时又能提高运行的可靠性。

2.3 数字信号处理系统的结构及工作

数字信号处理系统作为一个工作的平台和系统也是由不同的工作模块组成的，各个模块负责相应的功能，并且相互之间通过通信协议相互连接，共同构成了信号处理系统。

2.3.1 数字信号处理系统的结构

数字信号处理系统通过通信端口与计算机进行通信连接，在数字信号处理系统中包括输入通道、输出通道、数模转换模块（A/D）、模数转换模块（D/A）、程序存储模块、数据存储模块和数字信号处理器等模块。这些模块之间相互关联，相互之间产生通信连接，将数字处理器处理的信号传递给计算机和输出通道，进而实现计算机对其他模块的控制作用。

2.3.2 各模块的功能作用

首先输入输出通道负责捕获外界信号和发送控制信号。A/D模块的作用是将从外界捕获的模拟信号转换成数字信号，并将其传送给数字信号处理器。D/A模块的作用是将数字信号处理器處理的数字信号转换成为模拟信号并将其传输给控制装置。程序存储模块负责存储相关的控制程序，这些程序控制数字信号处理器进行信号处理，如果要改变处理的方式和要求就可以通过改变里面的程序进行控制。数据存储器用于存储相关的操作数据，将程序存储与数据存储分开可以大大提高运行的速度和处理的效率。数字信号处理器便是将收集到的数字信号进行处理，并将其通过通信端口传输给计算机，再将计算机传回的信号传输给D/A模块。

2.3.3 整体的工作流程

输入通道将捕获的外界信号传输给A/D模块，A/D模块将捕获的外界信号进行处理，转换成数字信号并将其传输给数字信号处理器。数字信号处理器通过程序存储模块和数据存储模块中的程序对数字信号进行处理并将其传输给计算机，计算机会对相应的信号发出相关的操作指令并重新传回数字处理器。数字处理器再将这些信号传送给D/A模块，D/A模块再将信号转换成模拟信号并传送给被控对象。这样就实现了数据的捕获、转化、识别、处理和控制。

整个系统计算机作为控制的大脑，数字信号处理系统作为控制模块的辅助装置，两者相互配合，共同作用。没有计算机模块就无法实现对信号控制，没有数字信号处理系统对数字信号的处理能力就会大大减弱，所以两者缺一不可，二者共同构成了整个电子信息系统，如图1所示。

3 结束语

电子信息工程作为新时代通信和控制工程中必不可少的环节，在越来越多的场合中发挥着巨大的作用。有了电子信息工程的发展才有了今天通信、电子和控制等领域的不断发展，而数字信号处理系统的出现并应用与电子信息工程领域则为后者的不断优化提供了更多可行的方案。数字信号处理系统使电子信息工程的应用更加高效和稳定，在今后的不断研发中，数字信号系统将有更加广泛的应用和发展，也将推动电子信息工程向着更高的方向发展。

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作者简介

江长圣（1995-），男，山东省济南市人。就读陕西省西安市长安区西沣路兴隆段266西安电子科技大学。

作者单位

西安电子科技大学 陕西省西安市 710126