TMS320C6713在双通道数字去噪声系统中的应用

1 引言

　　传统的双通道抑制背景噪声是利用两个接收通道同时接收含有背景噪声的目标信号和背景噪声信号，然后通过加法器或减法器尽可能抑制噪声信号。这种方法虽然在一定程度上达到抑制背景噪声的目的，但是，为了保证两个通道所接收的信号具有较好的相关性，需在每次消噪之前对系统中的某些参数进行适当调整，使用很不方便；此外，该方法虽然可以抑制背景噪声中的固定干扰，但对随机噪声却无能为力。由于采用模拟方式抑制背景噪声，电路中采用的元件必然会给系统引人噪声，当目标信号非常微弱时，元件引入的噪声将严重影响目标信号的提取，甚至淹没目标信号。 随着数字信号处理器DSP的快速发展，DSP的处理能力和处理速度日益强大。针对微弱目标信号提取过程中背景噪声(包括随机噪声和固定干扰)的特点，通过选用合适的DSP处理器以及相应的外围电路，利用双通道接收技术以及适当的数字信号处理算法，可有效抑制背景噪声和干扰。

2双通道数字去噪声系统

　　双通道数字去噪声系统利用两个接收通道同时接收含有背景噪声的目标信号和背景噪声信号，经过A／D转换器转换成数字信号，再输入高性能浮点DSP，通过适当的数字信号处理算法抑制背景噪声中的随机噪声和固定干扰，最终从相对强大的背景噪声中提取出微弱的目标信号。

　　双通道数字去噪声系统由A／D转换器、数字信号处理模块、控制模块和主控计算机等部分组成，如图1所示。

 
2.1 TMS320C6713简介

　　DSP作为双通道数字去噪系统的核心元件，根据系统中数字信号处理特点，采用美国德州仪器公司(TI)的6713系列的TMS320C6713BGDP225。其主频为225 MHz，主要特点如下：

　　DSP内核采用超长指令字(VLIW)体系结构，8个功能单元共用32个32 bit通用寄存器，最多可在一个周期内同时执行8条32位指令，从而提高程序的执行速度；

　　具有32 bit外部存储器接口(EMIF)，外部存储器可寻址空间达52 MB。可与SDRAM、SBRAM实现无缝连接，用于大容量高速存储。直接异步存储器接口可与SRAM、EPROM连接，用于小容量数据存储和程序存储；

　　具有16个独立的EDMA传输通道，在CPU不干预的情况下，支持多路数据的独立快速传输；

　　具有两个支持全双工通信的多通道缓冲串口McBSP。

2.2接口设计与实现

　　系统中，主控计算机通过RS232串口将控制命令发送到数字信号处理器(DSP)，DSP根据控制命令接收A／D转换后的数据，经过数字滤波、数字累加、自适应滤波等数字信号处理，最终将处理结果通过USB接口输出到主控计算机。由此可见，DSP分别与A／D转换器、USB以及RS232串口之间的接口设计在整个双通道数字去噪声系统中尤为重要。

2.2.1与A／D转换器的接口实现

　　MD转换器采用美国德州仪器公司(TI)的THS1206的12位A／D转换器，采样速率达6 MS／s，最多可支持4路模拟信号输入，其内部集成一个FIFO，这样减少了A／D转换器和DSP处理器之间的缓冲存储器。THS1206 A／D转换器同DSP的接口电路图如图2所示。

 
　　THS1206采样前，TMS320C6713通过向THS1206的特殊寄存器(地址为0xA000 0000)写入特殊的命令控制字实现对THS1206的复位、清零FIFO以及输入通道设置等初始化操作。在完成设备初始化后，启动TMS320C6713的定时器Timer0，THS1206按照Timer0设定的时钟开始采样背景噪声信号和包含背景噪声的目标信号。当THS1206的FIFO为满时，THS1206产生一个中断信号触发TMS320C6713的外部中断EXT_INT7，从而启动TMS320C6713的第7个EDMA传输通道，将A／D转换器的转换结果传输到TMS320C6713的CPU中进行数字信号处理。

2.2.2与USB的接口实现

　　为避免系统工作时主控计算机的控制命令同DSP处理结果在传输过程中发生冲突，保证DSP处理结果的传输速率满足系统要求，DSP与主控计算机之间采用基于USB2.0接口的数据传输，接口器件采用Cypress公司的CY7C68001，配以Cypress公司的CY37064P100 CPLD进行逻辑控制，其接口原理图如图3所示。TMS320C6713和CY7C68001之间的地址信号定义如表1所示。

 
2.2.3与RS232串口的接口实现

　　利用TMS320C6713的多通道缓冲串口MoBSP，主控计算机的开始采样、停止采样、自检等控制命令通过主控计算机的RS232接口传送到TMS320C6713。由于McBSP和RS232的电平定义存在差异，因此，在TMS320C6713和主控计算机的RS232串口之间必须采用转换器转换电平。系统中使用Maxim公司的MAX3160，其电路图如图4所示。图中的TXD、RXD分别与McBSP0的DX、DR相连，实现串行数据的发送和接收。

 
2.3软件实现

　　TMS320C6713中运行的软件代码包括DSP内部存储空间配置代码、自动加载配置代码、EDMA传输初始化代码、McBSP初始化代码、A／D初始化代码以及数字信号处理主程序代码等。软件使用C语言和汇编语言混合编写，程序开发在CCS(CodeCompose Studio)开发平台上进行。通过CCS平台和硬件系统进行软件开发和调试，待调试成功后将软件代码固化在TMS320C6713的ROM中，以便在DSP上电时自动执行。

3结束语

　　双通道数字去噪声系统与传统的模拟去噪声系统相比具有明显的优势，给出的硬件与软件设计完全满足系统的基本要求。在具体应用中，还可根据需要通过采用高性能A／D转换器、高性能的DSP以及先进的数字信号处理算法进一步提高噪声抑制的效果。