數(shù)字信號處理論文范文第1篇

另外一類是需要用復(fù)雜算法對大量數(shù)據(jù)進行處理的應(yīng)用，例如聲納探測和地震探測等，也需要用DSP器件。該類設(shè)備的批量一般較小、算法要求苛刻、產(chǎn)品很大而且很復(fù)雜。所以設(shè)計工程師在選擇處理器時會盡量選擇性能最佳、易于開發(fā)并支持多處理器的DSP器件。有時，設(shè)計工程師更喜歡選用現(xiàn)成的開發(fā)板來開發(fā)系統(tǒng)而不是從零開始硬件和軟件設(shè)計，同時可以采用現(xiàn)成的功能庫文件開發(fā)應(yīng)用軟件。

在實際設(shè)計時應(yīng)根據(jù)具體的應(yīng)用選擇合適的DSP。不同的DSP有不同的特點，適用于不同的應(yīng)用，在選擇時可以遵循以下要點。

算法格式

DSP的算法有多種。絕大多數(shù)的DSP處理器使用定點算法，數(shù)字表示為整數(shù)或-1.0到+1.0之間的小數(shù)形式。有些處理器采用浮點算法，數(shù)據(jù)表示成尾數(shù)加指數(shù)的形式：尾數(shù)×2指數(shù)。

浮點算法是一種較復(fù)雜的常規(guī)算法，利用浮點數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)大的數(shù)據(jù)動態(tài)范圍(這個動態(tài)范圍可以用最大和最小數(shù)的比值來表示)。浮點DSP在應(yīng)用中，設(shè)計工程師不用關(guān)心動態(tài)范圍和精度一類的問題。浮點DSP比定點DSP更容易編程，但是成本和功耗高。

由于成本和功耗的原因，一般批量產(chǎn)品選用定點DSP。編程和算法設(shè)計人員通過分析或仿真來確定所需要的動態(tài)范圍和精度。如果要求易于開發(fā)，而且動態(tài)范圍很寬、精度很高，可以考慮采用浮點DSP。

也可以在采用定點DSP的條件下由軟件實現(xiàn)浮點計算，但是這樣的軟件程序會占用大量處理器時間，因而很少使用。有效的辦法是“塊浮點”，利用該方法將具有相同指數(shù)，而尾數(shù)不同的一組數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)塊進行處理�！皦K浮點”處理通常用軟件來實現(xiàn)。

數(shù)據(jù)寬度

所有浮點DSP的字寬為32位，而定點DSP的字寬一般為16位，也有24位和20位的DSP，如摩托羅拉的DSP563XX系列和Zoran公司的ZR3800X系列。由于字寬與DSP的外部尺寸、管腳數(shù)量以及需要的存儲器的大小等有很大的關(guān)系，所以字寬的長短直接影響到器件的成本。字寬越寬則尺寸越大，管腳越多，存儲器要求也越大，成本相應(yīng)地增大。在滿足設(shè)計要求的條件下，要盡量選用小字寬的DSP以減小成本。

在關(guān)于定點和浮點的選擇時，可以權(quán)衡字寬和開發(fā)復(fù)雜度之間的關(guān)系。例如，通過將指令組合連用，一個16位字寬的DSP器件也可以實現(xiàn)32位字寬雙精度算法(當(dāng)然雙精度算法比單精度算法慢得多)。如果單精度能滿足絕大多數(shù)的計算要求，而僅少量代碼需要雙精度，這種方法也可行，但如果大多數(shù)的計算要求精度很高，則需要選用較大字寬的處理器。

請注意，絕大多數(shù)DSP器件的指令字和數(shù)據(jù)字的寬度一樣，也有一些不一樣，如ADI(模擬器件公司)的ADSP-21XX系列的數(shù)據(jù)字為16位而指令字為24位。

DSP的速度

處理器是否符合設(shè)計要求,關(guān)鍵在于是否滿足速度要求。測試處理器的速度有很多方法，最基本的是測量處理器的指令周期，即處理器執(zhí)行最快指令所需要的時間。指令周期的倒數(shù)除以一百萬，再乘以每個周期執(zhí)行的指令數(shù)，結(jié)果即為處理器的最高速率，單位為每秒百萬條指令MIPS。

但是指令執(zhí)行時間并不能表明處理器的真正性能，不同的處理器在單個指令完成的任務(wù)量不一樣，單純地比較指令執(zhí)行時間并不能公正地區(qū)別性能的差異�，F(xiàn)在一些新的DSP采用超長指令字(VLIW)架構(gòu)，在這種架構(gòu)中，單個周期時間內(nèi)可以實現(xiàn)多條指令，而每個指令所實現(xiàn)的任務(wù)比傳統(tǒng)DSP少，因此相對VLIW和通用DSP器件而言，比較MIPS的大小時會產(chǎn)生誤導(dǎo)作用。

即使在傳統(tǒng)DSP之間比較MIPS大小也具有一定的片面性。例如，某些處理器允許在單個指令中同時對幾位一起進行移位，而有些DSP的一個指令只能對單個數(shù)據(jù)位移位；有些DSP可以進行與正在執(zhí)行的ALU指令無關(guān)的數(shù)據(jù)的并行處理(在執(zhí)行指令的同時加載操作數(shù))，而另外有些DSP只能支持與正在執(zhí)行的ALU指令有關(guān)的數(shù)據(jù)并行處理；有些新的DSP允許在單個指令內(nèi)定義兩個MAC。因此僅僅進行MIPS比較并不能準確得出處理器的性能。

解決上述問題的方法之一是采用一個基本的操作(而不是指令)作為標準來比較處理器的性能。常用到的是MAC操作，但是MAC操作時間不能提供比較DSP性能差異的足夠信息，在絕大多數(shù)DSP中，MAC操作僅在單個指令周期內(nèi)實現(xiàn)，其MAC時間等于指令周期時間，如上所述，某些DSP在單個MAC周期內(nèi)處理的任務(wù)比其它DSP多。MAC時間并不能反映諸如循環(huán)操作等的性能，而這種操作在所有的應(yīng)用中都會用到。

最通用的辦法是定義一套標準例程，比較在不同DSP上的執(zhí)行速度。這種例程可能是一個算法的“核心”功能，如FIR或IIR濾波器等，也可以是整個或部分應(yīng)用程序(如語音編碼器)。圖1為使用BDTI公司的工具測試的幾款DSP器件性能。

在比較DSP處理器的速度時要注意其所標榜的MOPS(百萬次操作每秒)和MFLOPS(百萬次浮點操作每秒)參數(shù)，因為不同的廠商對“操作”的理解不一樣，指標的意義也不一樣。例如，某些處理器能同時進行浮點乘法操作和浮點加法操作，因而標榜其產(chǎn)品的MFLOPS為MIPS的兩倍。

其次，在比較處理器時鐘速率時，DSP的輸入時鐘可能與其指令速率一樣，也可能是指令速率的兩倍到四倍，不同的處理器可能不一樣。另外，許多DSP具有時鐘倍頻器或鎖相環(huán)，可以使用外部低頻時鐘產(chǎn)生片上所需的高頻時鐘信號。

存儲器管理

DSP的性能受其對存儲器子系統(tǒng)的管理能力的影響。如前所述，MAC和其它一些信號處理功能是DSP器件信號處理的基本能力，快速MAC執(zhí)行能力要求在每個指令周期從存儲器讀取一個指令字和兩個數(shù)據(jù)字。有多種方法實現(xiàn)這種讀取，包括多接口存儲器(允許在每個指令周期內(nèi)對存儲器多次訪問)、分離指令和數(shù)據(jù)存儲器(“哈佛”結(jié)構(gòu)及其派生類)以及指令緩存(允許從緩存讀取指令而不是存儲器，從而將存儲器空閑出來用作數(shù)據(jù)讀取)。圖2和圖3顯示了哈佛存儲器結(jié)構(gòu)與很多微控制器采用的“馮·諾曼”結(jié)構(gòu)的差別。

另外要注意所支持的存儲器空間的大小。許多定點DSP的主要目標市場是嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)，在這種應(yīng)用中存儲器一般較小，所以這種DSP器件具有小到中等片上存儲器(4K到64K字左右)，備有窄的外部數(shù)據(jù)總線。另外，絕大多數(shù)定點DSP的地址總線小于或等于16位，因而可外接的存儲器空間受到限制。一些浮點DSP的片上存儲器很小，甚至沒有，但外部數(shù)據(jù)總線寬。例如TI公司的TMS320C30只有6K片上存儲器，外部總線為24位，13位外部地址總線。而ADI的ADSP2-21060具有4Mb的片上存儲器，可以多種方式劃分為程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。

選擇DSP時，需要根據(jù)具體應(yīng)用對存儲空間大小以及對外部總線的要求來選擇。

開發(fā)的簡便性

對不同的應(yīng)用來說，對開發(fā)簡便性的要求不一樣。對于研究和樣機的開發(fā)，一般要求系統(tǒng)工具能便于開發(fā)。而如果公司在開發(fā)下一代手機產(chǎn)品，成本是最重要的因素，只要能降低最終產(chǎn)品的成本，一般他們愿意承受很煩瑣的開發(fā)，采用復(fù)雜的開發(fā)工具(當(dāng)然如果大大延遲了產(chǎn)品上市的時間則是另一回事)。

因此選擇DSP時需要考慮的因素有軟件開發(fā)工具(包括匯編、鏈接、仿真、調(diào)試、編譯、代碼庫以及實時操作系統(tǒng)等部分)、硬件工具(開發(fā)板和仿真機)和高級工具(例如基于框圖的代碼生成環(huán)境)。利用這些工具的設(shè)計過程如圖4所示。

選擇DSP器件時常有如何實現(xiàn)編程的問題。一般設(shè)計工程師選擇匯編語言或高級語言(如C或Ada)，或兩者相結(jié)合的辦法。現(xiàn)在大部分的DSP程序采用匯編語言，由于編譯器產(chǎn)生的匯編代碼一般未經(jīng)最優(yōu)化，需要手動進行程序優(yōu)化，降低程序代碼大小和使流程更合理，進一步加快程序的執(zhí)行速度。這樣的工作對于消費類電子產(chǎn)品很有意義，因為通過代碼的優(yōu)化能彌補DSP性能的不足。

使用高級語言編譯器的設(shè)計工程師會發(fā)現(xiàn)，浮點DSP編譯器的執(zhí)行效果比定點DSP好，這有幾個原因：首先，多數(shù)的高級語言本身并不支持小數(shù)算法；其次，浮點處理器一般比定點處理器具有更規(guī)則的指令，指令限制少，更適合編譯器處理；第三，由于浮點處理器支持更大的存儲器，能提供足夠的空間。編譯器產(chǎn)生的代碼一般比手動生成的代碼更大。

不管是用高級語言還是匯編語言實現(xiàn)編程，都必須注意調(diào)試和硬件仿真工具的使用，因為很大一部分的開發(fā)時間會花在這里。幾乎所有的生產(chǎn)商都提供指令集仿真器，在硬件完成之前，采用指令集仿真器對軟件調(diào)試很有幫助。如果所用的是高級語言，對高級語言調(diào)試器功能進行評估很重要，包括能否與模擬機和/或硬件仿真器一起運行等性能。

大多數(shù)DSP銷售商提供硬件仿真工具，現(xiàn)在許多處理器具有片上調(diào)試/仿真功能，通過采用IEEE1149.1JTAG標準的串行接口訪問。該串行接口允許基于掃描的仿真，即程序員通過該接口加載斷點，然后通過掃描處理器內(nèi)部寄存器來查看處理器到達斷點后寄存器的內(nèi)容并進行修改。

很多的生產(chǎn)商都可以提供現(xiàn)成的DSP開發(fā)系統(tǒng)板。在硬件沒有開發(fā)完成之前可用開發(fā)板實現(xiàn)軟件實時運行調(diào)試，這樣可以提高最終產(chǎn)品的可制造性。對于一些小批量系統(tǒng)甚至可以用開發(fā)板作為最終產(chǎn)品電路板。

支持多處理器

在某些數(shù)據(jù)計算量很大的應(yīng)用中，經(jīng)常要求使用多個DSP處理器。在這種情況下，多處理器互連和互連性能(關(guān)于相互間通信流量、開銷和時間延遲)成為重要的考慮因素。如ADI的ADSP-2106X系列提供了簡化多處理器系統(tǒng)設(shè)計的專用硬件。

電源管理和功耗

DSP器件越來越多地應(yīng)用在便攜式產(chǎn)品中，在這些應(yīng)用中功耗是一個重要的考慮因素，因而DSP生產(chǎn)商盡量在產(chǎn)品內(nèi)部加入電源管理并降低工作電壓以減小系統(tǒng)的功耗。在某些DSP器件中的電源管理功能包括：a.降低工作電壓：許多生產(chǎn)商提供低電壓DSP版本(3.3V,2.5V,或1.8V)，這種處理器在相同的時鐘下功耗遠遠低于5V供電的同類產(chǎn)品。

b.“休眠”或“空閑”模式：絕大多數(shù)處理器具有關(guān)斷處理器部分時鐘的功能，降低功耗。在某些情況下，非屏蔽的中斷信號可以將處理器從“休眠”模式下恢復(fù)，而在另外一些情況下，只有設(shè)定的幾個外部中斷才能喚醒處理器。有些處理器可以提供不同省電功能和時延的多個“休眠”模式。

c.可編程時鐘分頻器：某些DSP允許在軟件控制下改變處理器時鐘，以便在某個特定任務(wù)時使用最低時鐘頻率來降低功耗。

d.控制：一些DSP器件允許程序停止系統(tǒng)未用到的電路的工作。

不管電源管理特性怎么樣，設(shè)計工程師要獲得優(yōu)秀的省電設(shè)計很困難，因為DSP的功耗隨所執(zhí)行的指令不同而不同。多數(shù)生產(chǎn)商所提供的功耗指標為典型值或最大值，而TI公司給出的指標是一個例外，該公司的應(yīng)用實例中詳細地說明了在執(zhí)行不同指令和不同配置下的功耗。

成本因素

在滿足設(shè)計要求條件下要盡量使用低成本DSP，即使這種DSP編程難度很大而且靈活性差。在處理器系列中，越便宜的處理器功能越少，片上存儲器也越小，性能也比價格高的處理器差。

封裝不同的DSP器件價格也存在差別。例如，PQFP和TQFP封裝比PGA封裝便宜得多。

在考慮到成本時要切記兩點。首先，處理器的價格在持續(xù)下跌；第二點，價格還依賴于批量，如10,000片的單價可能會比1,000片的單價便宜很多。

數(shù)字信號處理論文范文第2篇

關(guān)鍵詞：數(shù)字信號處理 課程考核 改革

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2023）08（a）-0241-01

課程考核是教學(xué)工作中檢查教學(xué)效果、鞏固學(xué)生知識、改進教學(xué)方法、保證教學(xué)質(zhì)量和督促教學(xué)目標實現(xiàn)的重要手段。但是，目前許多高校實施的課程考核方案卻存在著對考核目的認識不足、考核內(nèi)容筆記化、考核方式單一等問題。該文對《數(shù)字信號處理》課程考核方式進行了分析和改革，以此提高該課程教學(xué)效果和學(xué)生自主創(chuàng)新能力。

1 《數(shù)字信號處理》課程考核模式存在的問題

《數(shù)字信號處理》是電子信息工程專業(yè)學(xué)科的專業(yè)必修基礎(chǔ)課。它涉及到的內(nèi)容非常廣泛，主要包括數(shù)字信號的一些基本理論和基本分析方法。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生要掌握數(shù)字信號分析的基本理論和基本分析方法，并能理論聯(lián)系實際處理工程中的問題，尤其是數(shù)字濾波器的設(shè)計與實現(xiàn)。目前我�！稊�(shù)字信號處理》課程考核成績是以學(xué)生考勤（5%）、課堂作業(yè)（5%）、實驗課成績（10%）、期末考試成績（80%）等四個方面組成的。但通過調(diào)查和走訪，發(fā)現(xiàn)該考核方式存在許多突出問題：絕大多數(shù)學(xué)生不注重平時知識積累，尤其是這門課程本身數(shù)學(xué)化，理論化，到了期末考試才忙于背公式，記重點，死記硬背。此外，《數(shù)字信號處理》課程教學(xué)內(nèi)容多，教學(xué)時間有限，專業(yè)性和數(shù)學(xué)理論知識都較強。因此，如何解決課程考核內(nèi)容不全面，理論性強，知識難消化、難掌握、理論結(jié)合實踐等問題，就需要對課程的考核內(nèi)容和考核方法進行改革[1-6]。力求通過改革培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生對該課程的興趣和熱情，提高學(xué)生對該課程難點的掌握效率，及認識其在整個課程體系中的地位，達到良好的教學(xué)目的，完成教學(xué)任務(wù)，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。

2 《數(shù)字信號處理》課程考核方式改革模式

教學(xué)過程中的有效互動和考核方式的科學(xué)合理及教授方法的多樣性，能有利于教學(xué)質(zhì)量的提高及考核目標的最終達成。

2.1 變傳統(tǒng)的先講授再考核為邊講授邊考核

數(shù)字信號處理是綜合性和理論知識特別是數(shù)學(xué)知識很強的課程，該課程前小半部分的內(nèi)容已在前修的信號與系統(tǒng)中涉及過。但數(shù)字信號處理是以時域離散信號為處理對象，與連續(xù)信號與系統(tǒng)中的計算方法大相徑庭。例如，信號與系統(tǒng)中大量用到了積分，而在數(shù)字信號處理中就是迭分（累加求和），信號與系統(tǒng)中的微分，在數(shù)字信號處理就變?yōu)椴罘值�，很多學(xué)生很難一下子轉(zhuǎn)變觀念。此外，數(shù)字信號處理中的DFT，DTFT，F(xiàn)FT三者變換之間的聯(lián)系和區(qū)別更是難中之難。

該課程傳統(tǒng)的考核辦法常常是先講授所有的知識點再統(tǒng)一綜合考核―閉卷考試。這種方法雖能在最后的考試成績中反映學(xué)生對該課程某些難點和重點知識的掌握，卻忽略了數(shù)字信號處理知識多樣性特點，特別是實際設(shè)計部分。因此，在考核時，只顧及所謂的“重點、難點”而舍棄“綜合性、多樣性”是不夠完善的。我們應(yīng)該每講解一個獨立知識點就進行及時的考核檢驗，這種邊講授邊考核的方式既能更好的檢驗每位學(xué)生對小知識點掌握的深度，又不影響該知識點與整個課程的聯(lián)系。

2.2 變傳統(tǒng)的筆試考核為理論考核+設(shè)計實踐考核

《數(shù)字信號處理》是以課堂理論和設(shè)計實踐兼顧的課程，如何解決課程理論部分內(nèi)容綜合龐雜，專業(yè)性強，信息量過大，理論結(jié)合實際設(shè)計等是個關(guān)鍵性的問題。通過教師的理論綱要的講述、課堂訓(xùn)練、實驗操作和手工建模的多種教學(xué)方法，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)課程基本知識的積極性，激發(fā)學(xué)生的設(shè)計興趣和熱情，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新思維。在實際設(shè)計內(nèi)容教學(xué)中，學(xué)生在課堂中的練習(xí)和仿真實踐是衡量教學(xué)效果的重要標準，在此過程中，教師與學(xué)生應(yīng)進行不斷的溝通與互動，共同完成設(shè)計課題。

然而《數(shù)字信號處理》課程教學(xué)內(nèi)容多、時間短，除離散信號與系統(tǒng)的時域、頻域、復(fù)頻域分析外，還重點闡述了數(shù)字濾波器設(shè)計等的綜合性知識，這些都需要學(xué)生了解，掌握并能利用MATLAB進行仿真試驗。要在課堂教學(xué)中完成教學(xué)大綱要求的基本知識點的訓(xùn)練和應(yīng)用有一定難度，教學(xué)任務(wù)很重。如何在有限的教學(xué)時間內(nèi)完成基本教學(xué)內(nèi)容，又兼顧該門課程的專業(yè)性、綜合性及工程實踐性，同時又能考核學(xué)生的對專業(yè)難點，橫縱向知識點的邏輯掌握是核心關(guān)鍵的問題。

為解決課程教學(xué)中的矛盾，在課程考核中，帶領(lǐng)學(xué)生把部分課堂搬到具體的實際設(shè)計中，讓學(xué)生親歷課程中的理論內(nèi)容和實際的結(jié)合，由此輕松記憶教學(xué)中的難點和重點。再從學(xué)生“教”和“學(xué)”的過程中，從而解決教學(xué)中專業(yè)性、綜合性及實踐性的問題，同時亦可解決時間短、教學(xué)內(nèi)容多的問題。

通過上述考核方法和內(nèi)容的改革，強調(diào)知識的實際應(yīng)用、學(xué)生技能的考核，加強學(xué)生自主創(chuàng)新和設(shè)計能力的培養(yǎng)，從而提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，特別是針對《數(shù)字信號處理》這門課程特點所建立的多樣性考核評價體系的實施，真正把考核變成學(xué)生學(xué)習(xí)的動力，培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新能力的一個重要環(huán)節(jié)。

參考文獻

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數(shù)字信號處理論文范文第3篇

摘 要：目前《底中藕糯理》課程教學(xué)面臨的困難主要表現(xiàn)為：概念抽象、公式繁多、公式推導(dǎo)繁瑣、數(shù)學(xué)要求高等，在教學(xué)過程中增加應(yīng)用背景，并通過MATLAB語言將抽象理論及處理方法圖示化。實踐表明，該方法不僅能更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生對理論知識的掌握也更加透徹，且學(xué)生的動手能力也有明顯提高，總的教學(xué)質(zhì)量有很大提高。

關(guān)鍵詞：數(shù)字信號處理 教學(xué)方法改革 MATLAB

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2023）09（c）-0070-02

《數(shù)字信號處理》是電子信息工程及通信工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。它的基本概念、基本分析方法已經(jīng)滲透到了信息與通信工程、生物醫(yī)學(xué)工程、語音、雷達、導(dǎo)航、電磁場與微波技術(shù)、水聲工程、電氣工程、航空工程、環(huán)境工程等眾多領(lǐng)域。隨著計算機科學(xué)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)得到越來越廣泛的應(yīng)用，尤其在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中，數(shù)字信號處理的作用越來越突出。

《數(shù)字信號處理》課程涉及的主要內(nèi)容為：離散時間信號與系統(tǒng)、z變換、離散傅里葉變換及其快速算法、經(jīng)典數(shù)字濾波器的設(shè)計等[1，2]。從早期的教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，由于該課程概念比較抽象，數(shù)學(xué)公式繁多，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的畏難情緒比較明顯，學(xué)習(xí)效果欠佳。因此在教學(xué)過程中首先嚴抓數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，增加課程應(yīng)用背景，能提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，并引入MATLAB仿真，用簡單的函數(shù)將抽象的概念和復(fù)雜的公式用圖形的方式演示出來，使抽象問題直觀化，加深對理論知識的理解[3]。

1 嚴抓數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、增加應(yīng)用背景

由于《數(shù)字信號處理》課程對學(xué)生的數(shù)學(xué)要求較高，而大部分同學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)并不是很理想，因此在課堂教學(xué)中首先對重要的數(shù)學(xué)步驟和數(shù)學(xué)方法進行強化訓(xùn)練，要求學(xué)生一定掌握必要的數(shù)學(xué)方法，直至達到運用自如的熟練程度。

其次，通過增加應(yīng)用背景來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。興趣是最好的老師，因此，如果能夠讓學(xué)生清晰地了解到所學(xué)習(xí)的數(shù)字信號處理的有關(guān)知識和人們?nèi)粘Ｉ�活的很多方面都是息息相關(guān)的，也是今后走上工作崗位的需要，就會激發(fā)起學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程的興趣和動力。另外，《數(shù)字信號處理》理論具有廣泛的應(yīng)用背景，如在通信方面可應(yīng)用于數(shù)據(jù)加密、可視電話和擴頻通信等，在圖形圖像方面可應(yīng)用于二維三維圖像處理、圖像壓縮與傳輸、動畫與機器人視覺等，在自動控制方面可應(yīng)用于聲控、自動駕駛等，以及其他諸多先進技術(shù)方面。如何讓學(xué)生既感受到最新發(fā)展的脈搏，又能饒有興趣地學(xué)習(xí)相對乏味的基礎(chǔ)理論，成為教學(xué)成敗的關(guān)鍵。這就要求教師盡最大努力將新技術(shù)、新工藝、新材料等注入課程中，讓學(xué)生領(lǐng)略數(shù)字信號處理的強大生命力，了解其在諸多領(lǐng)域中的重要作用和意義，這樣也會激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、主動性和創(chuàng)造性。

2 《數(shù)字信號處理》與MATLAB的結(jié)合

MATLAB是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，代表了當(dāng)今國際科學(xué)計算軟件的先進水平。MATLAB功能強大、簡單易學(xué)，且編程效率高。

《數(shù)字信號處理》的教學(xué)與MATLAB的結(jié)合主要體現(xiàn)在教師在講解公式推導(dǎo)和基本理論知識的同時，用MATLAB將運算步驟和結(jié)果以圖示的形式直觀地展現(xiàn)出來。如要設(shè)計一個巴特沃斯型數(shù)字低通濾波器，設(shè)采樣率為8 000 Hz，fp=2100 Hz，fs=2500 Hz，Rp=3 dB，Rs=25 dB。MATLAB程序如下[4]：

f_N=8000；

f_p=2100； f_s=2500； R_p=3； R_s=25；

Ws=f_s/（f_N/2）； Wp=f_p/（f_N/2）；

[n， Wn]=buttord（Wp，Ws，R_p，R_s）；

[b，a]=butter（n， Wn）；

freqz（b，a， 1000， 8000）

subplot（2，1，1）； axis（[0 4000 -30 3]）

其中用freqz實現(xiàn)了幅頻、相頻特性作圖。程序運行后所設(shè)計出的巴特沃斯低通數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)如圖1所示。從圖中看出，頻率響應(yīng)滿足設(shè)計要求。

通過用MATLAB語言對數(shù)字信號處理知識進行仿真能更直觀地讓學(xué)生了解到知識的特點，能使學(xué)生對理論知識的掌握更加牢固。

3 結(jié)語

《數(shù)字信號處理課程》理論性強，數(shù)學(xué)公式多，在教學(xué)過程中首先嚴抓數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，并多加入理論知識的應(yīng)用背景尤其是在先進技術(shù)方面的應(yīng)用，這樣能有效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，將被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動學(xué)習(xí)。其次將MATLAB語言與數(shù)字信號處理很好地結(jié)合，能將抽象的理論概念和知識用生動的圖形或動畫展現(xiàn)出來，能讓學(xué)生更直觀地理解理論知識，同時能培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新精神。

參考文獻

[1] 程佩青.數(shù)字信號處理教程[M].4版.北京：清華大學(xué)出版社，2023.

[2] 胡廣書.數(shù)字信號處理導(dǎo)論[M].3版.北京：清華大學(xué)出版社，2005.

數(shù)字信號處理論文范文第4篇

【摘要】伴隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機數(shù)字時代已經(jīng)成為主流，而數(shù)字信號處理技術(shù)則是數(shù)字時代的主力軍，是不可或缺的技術(shù)。所以關(guān)于數(shù)字信號處理的技術(shù)發(fā)展也一直受到人們的關(guān)注，數(shù)字信號的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊，有通信領(lǐng)域，圖像圖形技術(shù)領(lǐng)域，儀表儀器領(lǐng)域，PC領(lǐng)域等等，還有未來不斷挖掘的新應(yīng)用領(lǐng)域，無疑會將數(shù)字信號處理技術(shù)推到高峰。此外，數(shù)字信號處理的計算發(fā)展也一直掌握著處理器DSP的結(jié)構(gòu)演變與發(fā)展。本文就對當(dāng)前的數(shù)字信號處理技術(shù)與發(fā)展作簡要的說明，數(shù)字信號處理技術(shù)的特點，并舉信號處理技術(shù)在短波收信設(shè)備中的應(yīng)用作為重點例子來說明其應(yīng)用，最后再對數(shù)字信號處理技術(shù)的前景作一定展望。希望可以借此讓大家了解數(shù)字信號技術(shù)的重要性。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字信號；處理技術(shù)；應(yīng)用發(fā)展

隨著人們對于通訊，計算機，機械設(shè)備的涉及領(lǐng)域越來越廣，數(shù)字信號處理也逐漸發(fā)展壯大。數(shù)字信號處理技術(shù)就是將如視頻，圖片，聲音等模擬信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息的技術(shù)。而DPS是讓數(shù)字信號處理技術(shù)的功能得以有效使用的處理器或芯片，它們有時候也用作處理信息后再把信息轉(zhuǎn)變成模擬信息輸出。從更大的角度來看，數(shù)字信號處理技術(shù)是數(shù)字信號處理中理論性的實用性很強的應(yīng)用型技術(shù)，這包括如硬件技術(shù)，數(shù)字信號處理理論，軟件技術(shù)以及實現(xiàn)它的途徑等等。下面就讓我們來探討一下關(guān)于數(shù)字信號處理技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。

一、數(shù)字信號處理技術(shù)的特點

數(shù)字信號處理技術(shù)的本質(zhì)是對數(shù)據(jù)進行提取與變換，將信息從各種干擾與噪聲的環(huán)境里提取，然后進行轉(zhuǎn)換，變?yōu)楸阌跈C器或人識別的形式。早些時候的信號處理采用的主要是模擬的方法，但這種方法由于參數(shù)的修改很困難，模擬器對于周邊的環(huán)境變化敏感程度不高，所以漸漸的退出了歷史的舞臺。應(yīng)運而生的數(shù)字信號處理技術(shù)主要采取二值邏輯，對環(huán)境中的電路噪聲，溫度有較強的適應(yīng)能力，不會因為它們的變化導(dǎo)致電路邏輯翻轉(zhuǎn)，具有很強的穩(wěn)定性。數(shù)字信號處理技術(shù)還可以用軟件來修改處理的參數(shù)，有較強的靈活性。隨著芯片技術(shù)的不斷發(fā)展，也為數(shù)字信號處理技術(shù)帶來許多好處與支撐，這表現(xiàn)在集成度高，高速處理能力強，多種并行結(jié)構(gòu)的優(yōu)良繼承電路的推廣與使用，也帶動數(shù)字信號處理能力與響應(yīng)速度的提升。數(shù)字信號處理技術(shù)采用的是數(shù)字的方法，將離散的符號或數(shù)字進行處理的技術(shù)，主要的工作是在剔除混雜在信號中的干擾，減少采集信號的多余成分，被稱為數(shù)字濾波。還有就是可以將分離的多個信息碎片根據(jù)某種方式結(jié)合在一起的信號，或者用來增強一個信號里的某個分量，加強識別和分析。

二、數(shù)字信號處理技術(shù)在短波通信中的應(yīng)用

數(shù)字信號處理技術(shù)在短波通信領(lǐng)域中的主要應(yīng)用在信道掃描，信道的數(shù)字化，信道探測，自適應(yīng)呼叫，鏈路質(zhì)量分析，音頻信號處理，擴頻技術(shù)等方面，聲碼話，靜態(tài)圖像傳輸和傳真等等。運用數(shù)字信號處理模塊，是通過模擬前端的射頻信號處理之后，中頻信號在輸入數(shù)字信號后對模塊進行數(shù)字化的處理，最后再輸出音頻信號，數(shù)字量化基帶信號和AGC控制信號三種信號。其中音頻模擬的信號可直接輸出提供給終端用戶使用。AGC的控制信號反映到模擬前端的放大器信號的增益與數(shù)字量的基帶信號，便于波形分析與頻譜分析，這個信號還可以供給給終端設(shè)備使用，避免對于模擬信號的多次量化而引起噪聲。我們采用AD+PDC+DSP的模式進行設(shè)計數(shù)字信號處理模塊中的硬件構(gòu)造，在經(jīng)過放大濾波之后的中頻信號被輸入到高速模數(shù)進行量化，再輸入到下面可編程的變頻器進行降速，濾波，頻譜搬移之后輸出I/O的分量，再經(jīng)過基帶信號至數(shù)模之間的轉(zhuǎn)換之后，完成了解調(diào)信號，輸出最后的兩路模擬量音頻信號的任務(wù)。

三、數(shù)字信號處理技術(shù)的其他應(yīng)用

除了上述數(shù)字信號處理在短波通信中的應(yīng)用，還有許多其他方面的應(yīng)用，現(xiàn)在讓我們再舉幾個例子說明。在測量儀表和測試儀器領(lǐng)域中，隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展，原來的高檔單片機被逐漸取代。將數(shù)字信號處理技術(shù)運用于測試儀器和測量儀表之中，可以大幅度提高產(chǎn)品的功能與檔次。新型的數(shù)字信號處理技術(shù)有豐富的內(nèi)部資源，可以使儀器上硬件電路得到簡化，實現(xiàn)儀器儀表SOC速度和測量精度的準確度�？删幊痰臄�(shù)字信號處理技術(shù)在PC領(lǐng)域中占據(jù)著主流的位置，它將MPEG與高速通信技術(shù)相聯(lián)系，用來實現(xiàn)視頻形式與音頻形式的轉(zhuǎn)換。在以后的PC機中，人們可以根據(jù)自己的需求，處理各種多功能，多樣式的DSP機。由于傳統(tǒng)的助聽器在許多功能上有瑕疵與不足，很難滿足大多數(shù)有聽覺障礙人士的需求，而全新的依靠數(shù)字信號處理技術(shù)的數(shù)碼助聽器就變得非常受重視，因為數(shù)字信號處理系統(tǒng)性能和效果都很好，使得聽覺障礙的患者的聽覺得到較大的改善。

四、數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展展望

數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展大致經(jīng)過四個發(fā)展的階段，第一階段是70年論基礎(chǔ)流行的時期，然后到了80年代數(shù)字信號處理技術(shù)的產(chǎn)品得到廣泛的運用了90年代達到頂峰，第四階段則是新時代再創(chuàng)輝煌的時期。在沒有出現(xiàn)數(shù)字信號處理技術(shù)的時候，對數(shù)字信號的處理只能依靠簡單的微處理器解決，但MPU的處理速度低下，不能達到高時效，高速度的要求，就慢慢的被數(shù)字信號處理技術(shù)所取代，從剛開始的只停留在理論階段，隨著集成電路的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，就迎來了數(shù)字信號處理的春天，DSP（數(shù)字信號處理）芯片的問世是一個重要的里程碑，他昭示著DSP技術(shù)不斷向著小型化轉(zhuǎn)變，而且其技術(shù)也得到了跨越式的進展。然后隨著CMOS技術(shù)的進步，第二代DSP芯片結(jié)合CMOS技術(shù)產(chǎn)生，大大提高了運算速度與儲存容量。隨著科技的發(fā)展，第五代DSP器件也已經(jīng)問世，之后的前景一片光明。

五、總結(jié)

現(xiàn)在的數(shù)字信號處理技術(shù)正在不斷發(fā)展，不斷更新，它就像一個永不枯竭的寶庫，等待著人們不斷的挖掘，發(fā)現(xiàn)。相較于20年前，數(shù)字信號處理的性能提高了不止1500倍，可見其革新的力度，對于如今的消費者來說似乎還有許多其他的技術(shù)選擇，但數(shù)字信號處理技術(shù)占據(jù)主導(dǎo)的位置不會發(fā)生改變。數(shù)字信號處理技術(shù)永遠沒有盡頭，新型的數(shù)字信號處理技術(shù)裝備更加高級的編譯器，不容置疑，它正在向著更高速，更低功耗，更大容量的道路邁開步子。

參考文獻

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數(shù)字信號處理論文范文第5篇

關(guān)鍵詞：數(shù)字信號處理技術(shù) 發(fā)展 應(yīng)用領(lǐng)域

隨著信息化及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，電子信息技術(shù)在全世界范圍內(nèi)取得了長足的發(fā)展，通信和計算機設(shè)備越來越融入到人們的生活中，對數(shù)字信息處理技術(shù)需求也日益強烈。數(shù)字信號處理技術(shù)通俗的來說就是將模擬信號（視頻、圖片、聲音）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的處理技術(shù)，我們將數(shù)字信號處理技術(shù)得以實現(xiàn)的載體稱為DSP（digital signalprocessor），DSP也可以把數(shù)字信號轉(zhuǎn)化成模擬信號輸出。所以說數(shù)字信號處理技術(shù)不是單一學(xué)科的技術(shù)，它是在眾多學(xué)科理論基礎(chǔ)上建立的綜合技術(shù)，涉及到的技術(shù)領(lǐng)域非常廣泛，下面我們通過以下幾部分來探討數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展。

一、數(shù)字信號處理技術(shù)的特點及其發(fā)展歷程

（一）數(shù)字信號處理技術(shù)的特點

最早對信號的處理方式是通過模擬的方法，這種方法對溫度和環(huán)境的變化敏銳度不高，所以逐漸退出了主流的行列，應(yīng)運而生的就是數(shù)字信號處理技術(shù)，它主要采用與計算機一樣的O、1二值邏輯，因此其對溫度的變化以及環(huán)境中的噪聲非常之敏感；最重要的一點就是數(shù)字信號處理技術(shù)一般采用軟硬件結(jié)合的方式，可以通過軟件來修改硬件的參數(shù)，具有較強的靈活性和可修改性；隨著數(shù)字芯片的快速發(fā)展，數(shù)字信號處理芯片的集成度越來越高，處理能力越來越強，這就使得數(shù)字信號處理技術(shù)適用的領(lǐng)域也是日益廣闊。

（二）數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展歷程

任何科學(xué)技術(shù)的發(fā)展都不是一蹴而就的，都得經(jīng)過一定的發(fā)展歷程，數(shù)字信號處理技術(shù)大致可分為三個發(fā)展階段：第一階段從20世紀60年代開始，這個階段可以說是數(shù)字信號處理技術(shù)的理論基礎(chǔ)時期，數(shù)字信號處理技術(shù)的概念首先被提出，這個時期需要借助計算機來實現(xiàn)對信號的處理；第二階段是從20世紀80年代開始，以第一臺數(shù)字信號處理器的誕生為標志，最突出的特點就是這種處理器具有編程能力，數(shù)字信號處理器的誕生使得數(shù)字信號處理技術(shù)廣泛的應(yīng)用到語音通信、醫(yī)療、圖像處理、軍工等領(lǐng)域；第三階段是從20世紀90年代開始，這個階段數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展可謂是日新月異，既表現(xiàn)在理論方面也表現(xiàn)在技術(shù)層面，理論更加豐富能夠在非線性頻譜中應(yīng)用，數(shù)字信號處理器的處理速度更快、精度更高，應(yīng)用范圍更加廣泛。

二、數(shù)字信號處理技術(shù)的應(yīng)用范圍

（一）在通信領(lǐng)域中的應(yīng)用

當(dāng)下，通信領(lǐng)域中的信道掃描、擴頻、音頻信號處理、鏈路質(zhì)量分析、信道探測等通信領(lǐng)域中都在使用數(shù)字信號處理技術(shù)，整個的處理流程就是中頻信號經(jīng)過數(shù)字信號處理系統(tǒng)的數(shù)字化處理后將輸出三種信號分別為數(shù)字量化基帶信號、音頻信號和AGC控制信號，其中音頻信號是終端用戶直接可以使用的信號。

（二）在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用

除了通信領(lǐng)域，數(shù)字信號技術(shù)應(yīng)用最廣闊的就是圖像處理領(lǐng)域，無論是廣播電視、手機圖像、還是衛(wèi)星圖像都會用到活動圖像的壓縮，解壓縮技術(shù)以及圖像的編碼/解碼技術(shù)；在測繪和儀器測量等領(lǐng)域?qū)��?shù)字信號處理技術(shù)的依賴程度越來越高，由于微型化的數(shù)字信號處理芯片可以集成到測繪或者是測量的儀器中，這樣大大提高了測量的精度。在這些領(lǐng)域中數(shù)字信號處理器的運算速度就顯得尤為重要，DSP、FPGA等高運算速度芯片市場逐漸走向成熟，但是相對于對圖像處理技術(shù)的需求來說，其仍有很大的成長空間，潛力巨大。

三、數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展

隨著芯片集成度和運算速度的提升，其體積更加的微型化，所以，數(shù)字信號處理技術(shù)將會在家庭智能化中廣泛應(yīng)用。數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展最終會落實在DSP芯片的發(fā)展上，一方面，通過多線程、多通道、超標量結(jié)構(gòu)等技術(shù)提高芯片的性能；另一方面將著眼于個性化和多元化定制中，可以制作出不同型號的數(shù)字信號處理芯片，供不同各戶的個性需求。

未來數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展將立足于環(huán)保和微型化兩個方面，個性化需求必然會追求更高的運算速度和底功耗以及小尺寸。低功耗是任何一個產(chǎn)品發(fā)展到一定程度的更高需求，只有生產(chǎn)出低功耗的產(chǎn)品才能擴展產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域，產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域的擴展必然會促進產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)，通過大規(guī)模的量產(chǎn)將會使得芯片的DSP器件的購買成本降低。