基于DSP的數字圖像處理系統中的抗干擾設計

隨著人類文明的進步和電子科技的快速發展，視頻通信作為人類視野的延伸，被廣泛應用于各行各業。應運而生的數字圖像處理技術也就得到了飛速地發展。目前，由于運算速度快、片上資源豐富和能夠實現復雜的線性和非線性算法等原因，DSP已成為通信、計算機和消費電子產品等領域的基礎器件，其中在數字圖像處理技術中顯得尤為突出。然而，由于包括DSP本身在內的所有電子器件都是干擾源，而且系統所處的工作環境中還有很多外界干擾源，再加上數字圖像處理技術對信號噪聲非常敏感，所以在系統設計中必須考慮系統的抗干擾問題。否則，至少會影響系統的處理結果，甚至造成更為嚴重的后果。本文就是介紹基于DSP的數字圖像處理系統中的抗干擾設計。

系統的干擾源和干擾徑

基于DSP的數字圖像處理系統中的干擾源主要有由光和電的基本性質所引起的噪聲、電器的機械運動產生的噪聲、雷電放電造成的大氣噪聲源、太陽黑子運動等造成的天電噪聲源、電阻等電子元器件工作時發熱造成的熱噪聲源、50Hz工頻電網造成的電網干擾源、汽車點火裝置造成的點火系統干擾源、無線通信系統造成的射頻干擾源以及一些人為惡意造成的干擾源等，所有干擾源中高頻脈沖噪聲對數字信號處理系統的危害最大。

以上提到的干擾源都屬于電磁干擾(EMI)。電磁學原理告訴我們：只要有電流存在就會產生磁場，只要有電壓存在就會產生電場。磁場、電場隨時間變化的產生量的多少，就是電磁干擾的根本原因。電磁干擾的概念如圖1所示。

基于DSP的數字圖像處理系統的干擾途徑主要有電源線、輸入/輸出線、接地線、電磁感應、靜電感應、電路的公共阻抗、電源異常等。各種干擾途徑在本系統中所占比例如表1所示。

根據對系統自身、干擾源和干擾途徑的分析，本系統抗干擾措施主要是：①提高系統自身的電磁兼容性;②隔離干擾源;③切斷干擾途徑等3種方案。基于此，本文提出了一些適用于本系統的硬件抗干擾技術和軟件抗干擾技術。

1 電磁兼容

電磁兼容性是指電力、電子、通訊設備或其系統在其設置的場所處于工作狀態時，不對其周圍產生影響，也不被其四周的電磁環境所影響，不產生誤動作和性能降低，按設計獲得其工作能力。也就是說，設備或系統不對外界產生干電磁干擾，而且不受所處環境中電磁干擾影響其的正常工作能力。

2 硬件抗干擾技術

硬件抗干擾具有效率高的特點，可將絕大多數干擾拒之門外，硬件抗干擾技術是設計時的首選，它能有效抑制干擾源，阻斷干擾通道。只要合理布置與選擇有關參數，適當的硬件抗干擾措施就能抑制視頻通信系統的絕大部分干擾。常見的硬件抗干擾技術措施有：濾波(無源濾波和有源濾波)技術、去耦技術、隔離技術和接地技術等。

由于高頻脈沖噪聲對本系統危害最大，為了提高系統的抗干擾性能，在系統中可采取以下措施：

(1) 增加總線的抗干擾能力。采用三態門形式的總線結構，并給總線接上拉電阻，使總線在瞬間處于穩定的高電平而避免總線出現懸空狀態。總線須加緩沖器。

(2) 提高系統控制信號抗干擾能力。在系統中通常有RESET、STB等控制線，當CPU與其控制器件的傳輸距離較遠且控制線阻抗較高時，就容易受到脈沖噪聲干擾。可在被控制器件的輸入端并聯一只20pF的電容，并且在RESET等控制信號線并聯一只0.01μF電容。給控制線加一級緩沖器，使控制線的阻抗變低，也有助于抑制干擾。