1.2 DSP系统
1.2.1 DSP系统的构成
通常,典型的DSP系统组成如图1-3所示,包括抗混叠滤波器、模/数转换器、数字信号处理器、数/模转换器和抗镜像滤波器。
图1-3 DSP系统组成图
当DSP系统输入一个模拟信号,如音视频信号时,抗混叠滤波器将输入的模拟信号中高于奈奎斯特频率的分量滤掉,以防止信号频谱的混叠;然后,模/数转换器将模拟信号转换成数字信号;数字信号处理器完成数字信号的相关处理算法;最后,经过处理的数字信号经数/模转换器转换为模拟信号,并经由抗混叠滤波器完成模拟信号的重建,得到平滑的波形输出。其中,并不是所有的DSP系统都包含上述所有组成部分,且上述数字信号处理器是由DSP芯片及外围电路组成的。
1.2.2 DSP系统的特点
由于DSP系统是以数字信号为处理对象,因此与模拟信号处理系统相比,具有以下特点:
(1)接口方便,易于模块化设计和集成。
DSP系统提供了灵活的接口,可与其他DSP系统相互兼容,且DSP芯片有高度的规范性,易于模块化设计和大规模集成。
(2)可编程,易于重复使用。
可编程DSP芯片使得设计人员在开发DSP系统时,可对程序软件进行重定义和修改,使得DSP系统易于重复使用。
(3)快速稳定、精度高。
DSP系统结合数字信号处理特点设计,运行速度较高,且噪声对数字信号处理的影响较小,可靠性高,抗环境干扰能力强。
当然,由于现实世界的信号都以模拟形式存在,相比模拟信号处理系统,在简单的处理任务中,由于DSP系统构成复杂,其成本和开发复杂度较高,且DSP的高速时钟可能带来高频干扰和电磁泄漏等问题。
1.2.3 DSP系统的设计过程
DSP系统的一般设计开发过程如图1-4所示,其具体设计步骤如下:
(1)根据需求确定DSP系统的性能指标。首先根据待开发系统要实现的功能和目标,划分任务,进行方案设计和算法描述,以满足性能指标。
(2)算法研究及模拟实现和功能验证。根据算法描述,使用MATLAB和C语言模拟实现相应算法,并确定相关参数,进行功能验证及性能评价。
(3)选择合适的DSP芯片和外围组件。根据算法要求,选择合适的DSP芯片及外围组件,包括外部存储器、ADC、DAC和电源管理芯片等。
(4)软件设计及调试。使用DSP汇编语言、C语言、混合汇编和C嵌套的方法进行算法实现,编译生成可执行程序,用DSP软件模拟器或DSP仿真器进行程序调试。
(5)硬件设计及调试。根据选定的DSP芯片及外围组件,绘制电路原理图,设计制作PCB,器件安装并上电调试。
图1-4 DSP应用系统设计流程图
(6)系统集成及测试。将软件加载到硬件系统中,并通过DSP仿真器等手段测试整个软硬件系统运行是否正常、稳定,是否达到所要求的性能指标。