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Digital Signal Prozessoren in der digitalen Datenverarbeitung

Der größte Teil an elektronisch verarbeiteten Daten erfolgt heutzutage über die digitale Datenverarbeitung. Für die Verarbeitung datenintensiver Informationen wie beispielsweise Audio- und Videosignalen werden aus diesem Grunde spezielle Prozessoren eingesetzt, die für die Verarbeitung dieser Art von Daten konstruiert wurden. Ein Grund für die hohen Anforderungen an solche Prozessoren stellt die Signalverarbeitung in Echtzeit dar. Ein weiterer Grund sind die in der modernen Datenverarbeitung und Datenübertragung häufig genutzten Kompressionsverfahren für digitale Signale, deren Kompression bzw. Dekompression häufig ebenfalls in Echtzeit erfolgen muss. Neben vielen Einsatzgebieten im Bereich der Unterhaltungselektronik und Informatik werden digitale Signalprozessoren auch in der Messtechnik eingesetzt. In allen diesen Bereichen erfolgt häufig auch eine Umwandlung von analogen Signalen in digitale oder umgekehrt. Auch diese Aufgabe wird häufig von digitalen Signalprozessoren übernommen. Besonders die Verarbeitung ursprünglich analoger Signale in rein analoger Form wäre häufig viel zu aufwendig, um kostengünstig realisiert zu werden. Deshalb werden auch in diesen Bereichen digitale Signalprozessoren eingesetzt, auch wenn dazu der zusätzliche Schritt der Umwandlung analoger Daten in digitale erforderlich wird.

Die Unterschiede digitaler Signalprozessoren gegenüber der analogen Signalverarbeitung

Um auf digitalem Wege verarbeitet werden zu können, müssen die vorliegenden analogen Signale zunächst in digitale Signale umgewandelt werden. Nach dieser Umwandlung werden ausschließlich die digitalen Signale vom Signalprozessor verarbeitet. Nach der Verarbeitung werden die digitalen Signale wieder in analoge Signale umgewandelt. Diese Vorgehensweise ist stets gleich.

Der wichtigste Punkt ist die Signalverarbeitung selbst, die ausschließlich digital erfolgt. In der Audiotechnik beispielsweise können entsprechende Tonsignale auf die unterschiedlichste Weise verändert oder manipuliert werden. So ist es durchaus möglich, spezielle Toneffekte mithilfe eines digitalen Signalprozessors mit relativ geringem Aufwand zu realisieren. Zahlreiche Effekte lassen sich ausschließlich per Software umsetzen, während in der reinen Analogtechnik dazu aufwendige Schaltungen notwendig wären. Das Gleiche gilt übrigens auch für die digitale Verarbeitung von Videosignalen.

Ein wichtiger Zwischenschritt in der Verarbeitung digitaler Signale, ganz gleich zu welchem Zweck, ist sicherlich auch die Speicherung dieser Daten. Auch hier bietet die Digitaltechnik gegenüber der Analogtechnik erhebliche Vorteile. So können beispielsweise digitale Daten ohne Qualitätsverlust kopiert bzw. (zwischen-) gespeichert werden.

Mikrocontroller und die digitale Signalverarbeitung

Auch zahlreiche Mikrocontroller besitzen eingebaute Komponenten für die digitale Signalverarbeitung. So können Messschaltungen mithilfe dieser Bauteile relativ einfach und kostengünstig realisiert werden, was in der reinen Analogtechnik mit einem wesentlich höheren Aufwand erfolgen müsste.

Bei der Entwicklung geeigneter Software für diese Mikrocontroller können speziell auf diese Bauteile ausgerichtete Entwicklungsumgebungen in Form von Softwarepaketen und Testplatinen wertvolle Dienste leisten. Diese Entwicklungsumgebungen beinhalten die entsprechenden Komponenten, welche für diesen Zweck erforderlich sind.

Solche Entwicklungsumgebungen eignen sich übrigens nicht nur für die Entwicklung geeigneter Programme zur Nutzung auf Mikrocontrollern, sondern auch sehr gut als Experimentierumfeld im Bereich der technischen Schulung.