TLC320AD50C與DSP接口設(shè)計(jì)

1、TLC320AD50C與 DSP接口設(shè)計(jì)摘 要： DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）具有強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理能力，在其應(yīng)用系統(tǒng)中，大多 由 ADC和 DAC通道來完成對(duì)模擬信號(hào)的數(shù)字化處理。本文介紹了一種集成ADC和 DAC于一體的 TLC320AD50C模擬接口電路與 TMS320VC5402定點(diǎn) DSP接口電路的硬件設(shè)計(jì)方法， 并結(jié)合一個(gè)具體的軟件實(shí)例說明主從模式下軟件的實(shí)現(xiàn)方法。關(guān)鍵詞 ： TLC320D50C； DSP；主從模式引言 在許多應(yīng)用系統(tǒng)中，為了應(yīng)用 DSP卓越的數(shù)字信號(hào)處理能力，我們必須先將模擬信號(hào)進(jìn) 行數(shù)字化（ A/D 轉(zhuǎn)換），再對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的算法處理，最后經(jīng)過數(shù)字信號(hào)模擬化

2、（D/A 轉(zhuǎn)換）后輸出。在這些 DSP應(yīng)用系統(tǒng)中的關(guān)鍵問題是怎樣十分容易和高效地實(shí)現(xiàn)這 些轉(zhuǎn)換，因此必然涉及到接口電路的設(shè)計(jì)。本文介紹一種單片內(nèi)集成了ADC通道和 DAC通道的模擬接口電路 TLC320AD50C（以下簡(jiǎn)稱 AD50）與 TMS320VC5402緩沖串口的接口的 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法，然后，基于這種接口電路的硬件設(shè)計(jì)，通過軟件編程實(shí)現(xiàn)語音信號(hào)的采 集與回放。1 芯片簡(jiǎn)介TMS320VC5402是 TI 公司生產(chǎn)的從屬于 TMS320C54x系列的一個(gè)工作靈活、高速、具有較 高性價(jià)比、低功耗的 16 位定點(diǎn)通用 DSP芯片。其主要特點(diǎn)包括：采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)， 1 條程序總線（ PB），

3、 3條數(shù)據(jù)總線（ CB、DB、EB）和 4 條地址總線（ PAB， CAB， DAB， EAB），帶有專用硬件邏輯 CPU，片內(nèi)存儲(chǔ)器，片內(nèi)外圍專用的指令集，專用的匯編語言 工具等。 TMS320VC5402含 4K字節(jié)的片內(nèi) ROM和 16K字節(jié)的雙存取 RAM，1個(gè) HPI（ Host Port Interface ）接口， 2 個(gè)多通道緩沖單口 MCBS（P Multi-Channel Buffered Serial Port ），單周期指令執(zhí)行時(shí)間 10ns，雙電源（ 1.8V 和 3.3V ）供電，帶有符合 IEEE1149.1 標(biāo)準(zhǔn)的 JTAG邊界掃描仿真邏輯。AD50是 TI 公

4、司生產(chǎn)的一個(gè) 16 位、音頻范圍（采樣頻率為 2K 22.05KHZ）、內(nèi)含抗混疊 濾波器和重構(gòu)濾波器的模擬接口芯片，它有一個(gè)能與許多DSP芯片相連的同步串行通信接口。 AD50C片內(nèi)還包括一個(gè)定時(shí)器（調(diào)整采樣率和幀同步延時(shí)）和控制器（調(diào)整編程放 大增益，鎖相環(huán) PLL，主從模式）。 AD50有 28 腳的塑料 SOP封裝（帶 DW后綴）和 48 腳 的塑料扁平封裝（帶 PT 后綴），體積較小，適應(yīng)于便攜設(shè)備。AD50的工作溫度范圍是070，單一 5V 電源供電或 5V 和 3.3V 聯(lián)合供電，工作時(shí)的最大功耗為120 mW。2 硬件設(shè)計(jì)2.1 AD50 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖 1 最上面第一通道為

5、模擬信號(hào)輸入監(jiān)控通道，第二通道為模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)（ A/D）通道，第三通道為數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)（D/A）通道，最下面一路是 AD50的工作頻率和采樣頻率控制通道。本文所述的輸入時(shí)鐘（MCLK）為 8.192MHz，A/D與 D/A的采樣頻率為 MCLK/（ 128*N） Hz（ N為 AD50C的第 4 個(gè)寄存器 46 位所設(shè)）。2.2 AD50 與 DSP的引腳連接方式AD50與 TMS320VC5402是以 SPI 方式連接的。 AD50工作在主機(jī)模式（ M/S=1），提供 SCLK （數(shù)據(jù)移位時(shí)鐘）和 FS（幀同步脈沖）。 TMS320VC5402工作于 SPI 方式的從機(jī)模式

6、， BCLKX1和 BFSX1為輸入引腳，在接數(shù)據(jù)和發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)都是利用外界時(shí)鐘和移位脈沖。3 軟件設(shè)計(jì)3.1 軟件編制過程 一旦完成了正確的硬件連接，接下來就可以進(jìn)行軟件編程調(diào)試了。要完成的工作包括： （1）TMS320VC5402串口的初始化。首先將 DSP串口 1 復(fù)位，再對(duì)串口 1 的 16 個(gè)寄存器 進(jìn)行編程，使 DSP串口工作在以下狀態(tài)：以 SPI 模式運(yùn)行，每幀一段，每段一個(gè)字，每 字 16 位，采樣率發(fā)生器由 DSP內(nèi)部產(chǎn)生，幀同步脈沖低電平有效，并且?guī)叫盘?hào)和移 位時(shí)鐘信號(hào)由外部產(chǎn)生。 DSP給 AD50C編程用查詢方式，接收 A/D 轉(zhuǎn)換的 D 信號(hào)和發(fā)送 D/A 轉(zhuǎn)換的 D

7、 信號(hào)用 DMA方式。（2）AD50初始化。該初始化操作過程包括通過TMS320VC5402的同步串口發(fā)送兩串 16 位數(shù)字信息到 AD50。第一串為 0000 0000 0000 0001B ，最低有效位 （bits0） 說明下一個(gè)要 傳輸?shù)臄?shù)據(jù)字屬于二次通信（關(guān)于一次通信和二次通信的內(nèi)容請(qǐng)參閱參考文獻(xiàn) 3 ）。第 二個(gè)數(shù)據(jù)值用來對(duì) AD50的 4 個(gè)數(shù)據(jù)寄存器的某一個(gè)進(jìn)行配置。 Bits15 11 位為 0， Bits10 8 位為所選寄存器地址值， Bits7 0 位為所選中寄存器的編程值。 4 個(gè)用戶可編 程寄存器的描述如下： R1 中包含模擬輸入通道選擇，硬件/ 軟件編程方式選擇；

8、R2進(jìn)行單機(jī) / 從機(jī)工作和電話模式（電話模式內(nèi)容請(qǐng)參閱參考文獻(xiàn) 3 ）選擇； R3 控制帶從 機(jī)個(gè)數(shù)選擇； R4用來設(shè)置模擬信號(hào)可編程放大增益和A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換頻率。其它兩個(gè)寄存器 R5、 R6是廠家留著測(cè)試用的，用戶不可以對(duì)其編程。我們?cè)谝韵吕讨袑?duì)4 個(gè)可編程寄存器編程，使 AD50C工作在以下狀態(tài)：選擇 INP/INM 為工作模擬輸入， 15+1 位 ADC和 15+1 位 DAC模式，不帶從機(jī)，采樣頻率為 10.67KHz，模擬信號(hào)輸入和輸出放大增益均為 0dB。（ 3）用戶代碼的編寫。完成音頻信號(hào)采集與回放代碼的編制。本設(shè)計(jì)給AD50編程用查詢方式，接收 A/D 轉(zhuǎn)換的 D信

9、號(hào)和發(fā)送 D/A 轉(zhuǎn)換的 D信號(hào)用 DMA方式。3.2 軟件具體實(shí)現(xiàn)（ 1） 程序流程圖： （2）部分關(guān)鍵代碼：, TMS320VC5402 中斷及串口初始化stm #0002h, 48hstm #0040h, 49h ; 設(shè)置 DSP串口 1 工作在每幀一個(gè)字，每個(gè)字 16 位模式stm #0006h, 48hstm #0100h, 49h ; 設(shè)置 CLKGDV=，0使串口 1 工作在最大頻率stm #0007h, 48hstm #0a000h, 49h ；設(shè)置 CLKSM=，1 采樣率發(fā)生器時(shí)鐘由 DSP內(nèi)部產(chǎn)生 stm #000eh ， 48hstm #0008h ， 49h ；設(shè)置

10、FSXP=1，使幀同步脈沖低電平有效stm #0080h ，imr ； DMA一通道中斷使能rsbx intm ；開放所有可屏蔽中斷 ， AD50 初始化ld #0001h ， a ；D0=1，請(qǐng)求第二次交流stlm a ， 43h ；向 TLC320AD50C寫數(shù)據(jù)aa： stm #0001h ， 48hldm 49h ， aand #0002h ， abc aa ， aeq ；數(shù)據(jù)是否被 TLC320AD50C接收ld #0180h ，a ；給 TLC320AD50C的寄存器 1 編程，使其復(fù)位 stlm a ， 43hbb：stm #0001h ， 48hldm 49h ， aand #

11、0002h ， abc bb ， aeq ；編程數(shù)據(jù)是否被 TLC320AD50C接收 stm #0100h ，a ； TLC320AD50C脫離復(fù)位并且設(shè)置寄存器 1，使 INP，INM 為輸入stm #0200h ， a ；設(shè)置 TLC320AD50C寄存器 2，使電話模式無效stm #0460h ，a ；設(shè)置 TLC320AD50C寄存器 4，使采樣頻率為10.667KHzstm #0300h ，a ；設(shè)置 TLC320AD50C寄存器 3，使帶 0 個(gè)從機(jī) ， DMA1通道初始化stm #05h ， 55h ；選擇 DMA1通道stm #0041h ， 56h ；設(shè)置串口 1 接收端為

12、 DMA事件的源地址stm #027fh ， 56h ；設(shè)置 DMA事件的目的地址stm #3000h ， 56h ；設(shè)置直接傳送數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)stm #5000h ， 56h ；設(shè)置串口 1 同步模式，一幀接收一個(gè)字stm #404dh ，56h ；設(shè)置 DMA為多幀模式，源地址不調(diào)整目的地址按57h 的值調(diào)整stm #20h ， 55hstm #0001h ， 57h ；設(shè)置目的地址為自動(dòng)加 1 調(diào)整stm #0282h ，54h ；設(shè)置通道 1為高優(yōu)先級(jí)并使能通道 14 實(shí)驗(yàn)結(jié)果下面圖中圖 4 和圖 6 分別為 TLC320AD50C與 TMS320VC5402組成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)同一個(gè) 實(shí)驗(yàn)對(duì)象的語音信號(hào)“您好”和“啊”的采集結(jié)果，圖5和圖 7 分別為 WINDOWS 98附件中的錄音機(jī)所錄下的語音信號(hào)“您好”和“啊”用MATLAB仿真后的圖形結(jié)果。下面圖 8 為 AD50采樣信號(hào)“啊”音的 FFT Magnitude, 圖 9 為 WINDOWS 98附件中的錄音 機(jī)錄制信號(hào)“啊”音的 FFT Magnitude 。