基于DSP的有源降噪系統(tǒng)分析與研究

2 有源降噪系統(tǒng)的硬件設(shè)計

為實現(xiàn)此系統(tǒng)，其硬件設(shè)計框圖如圖2所示。

圖1中的傳聲器MIC1、MIC2拾取的噪聲信號和誤差信號，經(jīng)過三極管放大后，進(jìn)行防折疊濾波處理以及模-數(shù)轉(zhuǎn)換，將數(shù)字信號直接送入DSP和主機(jī)中，對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將得到的控制信號進(jìn)行數(shù)-模轉(zhuǎn)換，經(jīng)平滑濾波、放大后驅(qū)動圖1中的揚(yáng)聲器S,使控制信號和噪聲信號相疊加，完成有源降噪的過程。

2.1 ADSP-2111信號處理器

系統(tǒng)中數(shù)字信號處理器選用AD公司的16位定點的ADSP-2111芯片，其核心結(jié)構(gòu)如圖3所示,特點如下：

(1)ADSP-2111芯片采用哈佛結(jié)構(gòu)，片內(nèi)有6條總線(1條程序總線、2條數(shù)據(jù)總線、2條地址總線和1條DMA總線)，這種分離的程序總線和數(shù)據(jù)總線，可允許同時獲取指令字(來自程序存儲器)和操作數(shù)(來自數(shù)據(jù)存儲器)，而互不干擾。這樣可以在1個周期內(nèi)同時準(zhǔn)備好指令和數(shù)據(jù)，對于數(shù)字信號處理中的許多運(yùn)算，要比一般的單片機(jī)速度快得多，這對于實時性要求非常高的噪聲控制來說，是非常必要的。

(2)ADSP-2111采用流水線操作，以減少指令的執(zhí)行時間。執(zhí)行一條指令要通過取指令、譯碼、取操作數(shù)和執(zhí)行幾個階段，流水線操作使4條不同的指令處于激活狀態(tài)，這極大地提高了運(yùn)算速度，體現(xiàn)了DSP的優(yōu)越性能。同時，其內(nèi)部含有硬件乘法/累加器，從硬件上實現(xiàn)了乘法器和累加器的并行工作，可在單指令周期內(nèi)完成1次乘法并將運(yùn)行乘積求和的運(yùn)算。

(3)ADSP-2111是帶有主機(jī)接口HIP(Host Interface Port)的芯片,能較方便地與PC機(jī)接口。HIP為并行I/O口，允許ADSP-2111做主機(jī)存儲器映像的外設(shè)，其操作速度與ADSP-2111的總線速度相似，主機(jī)對DSP程序的加載及與DSP之間的數(shù)據(jù)通信均通過HIP接口來完成。