数字信号处理入门指南

什么是DSP?

数字信号处理器(DSP)接收经数字化处理的语音、音频、视频、温度、压力或位置等现实世界信号,然后以数学方式进行操作处理。DSP可以非常迅速地执行“加”、“减”、“乘”、“除”之类数学运算功能。

信号需要经过处理,才能显示其中所含的信息、进行信号分析或转换成另一种能够使用的信号类型。在实际应用中,模拟产品检测声、光、温度或压力等信号,然后进行操作处理。接着由模数转换器等转换器接收,将其转换为1和0的数字格式。随后,由DSP捕获数字化信息并加以处理。最后,它将数字化信息反馈回现实世界使用。这个过程可通过两种方式来实现,一是数字方式,二是经过数模转换器,转成模拟格式。二者均以高速完成。

通过下图可以清楚了解MP3播放器中DSP的工作原理。在录制阶段,模拟音频通过接收器或其他来源输入。模拟信号接着通过一个模数转换器转换为数字信号,再传至DSP。DSP进行MP3编码,然后将文件保存至内存。在回放阶段,文件从内存中取出,由DSP解码,再经数模转换器转回模拟信号。这样模拟信号就可以通过音响系统输出。在更复杂的例子中,DSP将执行其他功能,如音量控制、均衡和用户界面。

DSP is used in an MP3 audio player

电脑可以利用DPS信息来控制安保、电话、家庭影院系统及视频压缩等功能。信号可以经过压缩,这样就能将信号从某处快速高效地传送到另一处(例如:电话会议可以通过电话线传送语音和视频)。还可以增强或操纵信号,提高其质量或是提供人类感知不到的信息(如消除手机回声或通过电脑提高医疗图像画质)。尽管能以模拟形式处理现实信号,但数字化处理同时还具备高速准确的优势。

因为可对DSP进行编程,所以DSP应用范围广泛。您可以创建自己的软件,或使用ADI及其第三方提供的软件完成具体应用的DSP解决方案设计。

有关使用DSP处理现实信号优势的更多详情,请阅读Analog Dialogue文章“数字信号处理101——DSP系统设计入门课程的第一部分:为什么要使用DSP?”。

DSP内部结构如何?

DSP包含以下这些重要元件:

  • 程序存储器: 储存DSP将用来处理数据的程序
  • 数据存储器: 储存将要处理的信息
  • 计算引擎: 进行数学处理、访问程序存储器中的程序及数据存储器中的数据。
  • 输入/输出: 提供一系列功能,与外部连接
A DSPs Components

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