关键字:数字信号处理 模拟系统 DSP原理
DSP是Digital Signal Processing(数字信号处理)或Digital Signal Processor(数字信号处理器)的缩写。这一章中我们要讲的内容是,如何开始采用一个或多个数字信号处理芯片对输入信号(数字信号)进行分析、处理。所以在你进行DSP开发之前,你应该明确以下几个问题:
(1).你是否应该或需要使用DSP?
(2).你应该选择哪个型号的DSP?
(3).你熟悉你即将使用的DSP吗?包括它的硬件结构、外设控制、指令系统、寻址方式以及开发环境(工具)?
1-1为什么要采用数字信号处理?
(1)灵活性
在模拟处理系统,当需要改变一个模拟系统的应用时,你可能不得不修改硬件设计,或调整硬件参数。而在数字处理系统,你可以通过改变数字信号处理软件来修改设置,以适应不同的需要。
(2)精度
在模拟处理系统,系统精度受元器件影响,同一批次产品可能有不同的性能。而在数字处理系统中,精度仅与A/D的位数和计算机字长、算法有关,它们是在设计系统是就已经决定了的。
(3)可靠性和可重复性
模拟系统易受环境温度、湿度、噪声、电磁场等的干扰和影响,而数字系统的可靠性和可重复性好。
(4)大规模集成
模拟系统尽管已有一些模拟集成电路,但品种较少、集成度不高、价格较高。而数字系统中DSP体积小、功能强、功耗小、一致性好、使用方便、性能/价格比高。
(5)虚拟特性与升级
一套模拟系统系统只能对应一种功能,升级意味着新型号的系统的研制。而数字系统中一套系统对应多种功能,只要装上不同的软件即可。
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图1:软件使得数字系统更加灵活
(6)特殊应用:有些应用只有数字系统才能实现
例如:信息无失真压缩(LOSSLESS COMPRESSION)、V型滤波器(NOTCH FILTER)、线性相位滤波器(LINEAR PHASE FILTER)等等.
但数字信号处理也有局限性:
(1) 实时性
模拟系统中除开电路引入的延时外,处理是实时的。而数字系统:由计算机的处理速度决定。
(2)高频信号的处理:
模拟系统可以处理包括微波毫米波乃至光波信号,而数字系统:按照奈奎斯特准则的要求,受S/H、A/D和处理速度的限制。
(3)模拟与数字信号的转换
现实世界的信号绝大多数是模拟的(温度、速度、压力等),转换成的电信号也是模拟的(电流、电压等)。要实现数字处理,就必须进行转换。所以一般在一个DSP系统中都有数/模或模/数转换电路,这也限制了DSP的应用。下面是一个采用DSP做信号处理的典型框图:
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采用DSP做信号处理的典型框图
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