基于DSP芯片的音頻信號(hào)的分析器的設(shè)計(jì)

1、洛 陽(yáng) 理 工 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 題目： 基于DSP的音頻信號(hào)處理姓 名 ： 馬新峰 系 （部）： 電氣工程與自動(dòng)化 專(zhuān) 業(yè) ： 應(yīng)用電子技術(shù)指導(dǎo)教師 ： 趙小明年 月 日摘要DSP 技術(shù)在音頻處理領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣。目前，在很多語(yǔ)音處理系統(tǒng)中都用到了語(yǔ)音分析模塊，采集現(xiàn)場(chǎng)的聲音并進(jìn)行頻譜分析。語(yǔ)音處理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、功耗、體積、以及對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的保真度都是很影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素。因此，音頻信號(hào)的分析器的設(shè)計(jì)是非常必要的。本設(shè)計(jì)采用的高速TMS320C5416DSP芯片，最高頻率能達(dá)到160MIPS，能夠很好的解決系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性；采用的數(shù)字編解碼芯片TLV320AIC23(以下簡(jiǎn)稱(chēng)A

2、IC23)具有1632位采樣精度，采樣頻率范圍從8kHz96kHz。因此，該音頻編解碼芯片與TMS320C5416DSP的結(jié)合是可移動(dòng)數(shù)字音頻錄放系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)語(yǔ)音分析系統(tǒng)的理想解決方案。本文首先介紹了基于TMS320C5416DSP芯片的語(yǔ)音分析系統(tǒng)的工作原理，給出了整體設(shè)計(jì)方案和工作框圖，然后給出了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方案； 接著介紹了基于TMS320C5416DSP芯片的語(yǔ)音錄放系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們采用了TLV320AIC23DSP芯片為核心音頻錄放接口器件，結(jié)合TMS320C5416DSP芯片，語(yǔ)音數(shù)據(jù)存儲(chǔ)FLASH存儲(chǔ)器等進(jìn)行了硬件設(shè)計(jì)。軟件部分則采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，用C語(yǔ)

3、言來(lái)實(shí)現(xiàn)。 該語(yǔ)音錄放器的設(shè)計(jì)能夠完成語(yǔ)音采集，存儲(chǔ)，濾波，頻譜分析，基本實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音分析功能。 關(guān)鍵詞：TMS320C5416，TLV320AIC23，DSP，語(yǔ)音分析THE DESIGN OF SPEECH ANALYSOR BASED ON TMS320C5416 DSP CHIPABSTRACTThe use of DSP technology in the field of audio processing is increasingly wider. At present, many speech processing systems are used in speech-analy

4、sis module, acquisition scene speech and stored for speech-process. Speech-processing System with real-time, power consumption, size, and the speech signal fidelity is a key factor which is affecting system performance. Therefore, speech recording and playing design is very necessary.The design of h

5、igh-speed chip used TMS320C5416 DSP, the maximum frequency can reach 160 MIPS , which is a good solution to the real-time system; the figures used in the codec chip TLV320AIC23 (hereinafter referred AIC23) is 16 32 Sampling precision, sampling frequencys range from 8kHz96kHz. Therefore, The Audio De

6、coder Chip and the combination TMS320C5416 DSP Mobile Digital Speech-analysis System Speech Acquisition scene, is the ideal solution.This paper firstly introduces the Speech-analysis of principle based on TMS320C5416 DSP chip, given the overall design of the plan and diagram, and then gives the syst

7、em hardware design program; Secondly Speech-analysis System software design based on TMS320C5416 DSP chip . Throughout the design process, we used TLV320AIC23 DSP core chips for audio-recording device interface, TMS320C5416 DSP combination of chips, Speech Data Storage Flash memory, and so on the ha

8、rdware design. Software is a modular design method, the C language to achieve. The speech recording of the design is to complete speech acquisition, storage, filtering, spectrum-analysis. The basic realization of the Speech-analysis functionKEY WORDS：TMS320C5416，TLV320AIC23，DSP，Speech-analysis目錄前言.1

9、 第1章 語(yǔ)音分析的技術(shù)方案及硬件電路設(shè)計(jì).2 器的性能指標(biāo)和硬件方案 .2 語(yǔ)音分析器的性能指標(biāo).2 硬件設(shè)計(jì)方案.3系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì).4 TMS320C5416DSP數(shù)字信號(hào)處理接口電路模塊.5 TLV320AIC23語(yǔ)音采集、回放接口電路模塊.9 存儲(chǔ)接口電路模塊 .12 音頻接口電路模塊 .13 電源接口電路模塊.15 第2章 語(yǔ)音分析器的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì).17 2.1 語(yǔ)音分析器應(yīng)用軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案.17 2.2 主程序模塊.17 2.3 語(yǔ)音分析模塊的程序設(shè)計(jì).20 MCBSP的初始化.20 2.3.2 AIC23 的初始化 .22結(jié)論 .27參考文獻(xiàn) .27 致謝 .31附錄 3

10、3前言DSP處理速度快，功耗低，性能好，基于TMS320C5416DSP芯片的語(yǔ)音存儲(chǔ)容量大，具有很好的通信音質(zhì)等特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域中。 本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的語(yǔ)音分析系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：1音頻數(shù)據(jù)占用資源少2音質(zhì)通信級(jí)3開(kāi)發(fā)難度低4語(yǔ)音芯片與DSP接口電路簡(jiǎn)單5體積小在論文完成過(guò)程中，我首先在圖書(shū)館查閱相關(guān)書(shū)籍研究如何進(jìn)行基于TMS320C5416DSP芯片的語(yǔ)音錄放器的方案設(shè)計(jì)，然后對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部所需要的各個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)并對(duì)芯片做了詳細(xì)研究；其次參閱相關(guān)資料在計(jì)算機(jī)和實(shí)驗(yàn)板上進(jìn)行應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)、編程與調(diào)試，然后在老師指導(dǎo)下進(jìn)行硬件與軟件的聯(lián)合調(diào)試；最后自己對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)資料進(jìn)行整理，總結(jié)，完成畢業(yè)

11、設(shè)計(jì)論文。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，本文首先介紹了基于TMS320C5416DSP芯片的語(yǔ)音錄放系統(tǒng)的工作原理，給出了整體設(shè)計(jì)方案和工作框圖，然后給出了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方案；在硬件設(shè)計(jì)中，我們采用了TLV320AIC23DSP芯片為核心音頻錄放接口器件，結(jié)合TMS320C5416DSP芯片，語(yǔ)音數(shù)據(jù)存儲(chǔ)FLASH存儲(chǔ)器等基本完成了語(yǔ)音錄放器硬件的設(shè)計(jì)過(guò)程；最后介紹了基于TMS320C5416DSP芯片的語(yǔ)音錄放系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，軟件部分主要是在CCS環(huán)境下用C語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)。將外部輸入的模擬語(yǔ)音信號(hào)，經(jīng)由高保真語(yǔ)音芯片AIC23進(jìn)行采樣后保存在外擴(kuò)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)空間中，然后這些存儲(chǔ)的數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)過(guò)DSP帶緩沖

12、串口MCBSP 2 讀入DSP，經(jīng)過(guò)FIR數(shù)字低通濾波器濾除語(yǔ)音信號(hào)中高頻部分及其它噪聲，最后對(duì)這些語(yǔ)音信號(hào)的FFT變換。該語(yǔ)音分析器的設(shè)計(jì)能夠完成語(yǔ)音采集，播放，存儲(chǔ)，頻譜分析，基本實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音分析功能。隨著技術(shù)的進(jìn)步，TMS320C5416DSP與TLV320AIC23的結(jié)合的語(yǔ)音編碼方案將會(huì)有更好的應(yīng)用前景。第1章 語(yǔ)音分析器的技術(shù)方案及硬件電路設(shè)計(jì)在當(dāng)今的數(shù)字化時(shí)代背景下，DSP已成為通信、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品等領(lǐng)域的基礎(chǔ)器件，是集成電路中發(fā)展最快的電子產(chǎn)品，并成為電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的決定因素。DSP芯片已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于當(dāng)今技術(shù)革命的各個(gè)領(lǐng)域，而且DSP技術(shù)也正以極快的速度被應(yīng)用在通信

13、、電子系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)等許多領(lǐng)域中。 基于TMS320C5416DSP芯片的語(yǔ)音分析器的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主要功能對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣濾波后FFT變換，然后觀察其頻譜分布。通過(guò)該分析器可觀察到語(yǔ)音信號(hào)頻譜特征的觀察，從而為語(yǔ)音的編解碼，壓縮，解壓縮，語(yǔ)音編碼，語(yǔ)音識(shí)別語(yǔ)音合成，語(yǔ)音增強(qiáng)等實(shí)時(shí)語(yǔ)音處理方法的實(shí)現(xiàn)及參數(shù)的選取提供依據(jù)。本系統(tǒng)是一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)，是電子技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)與計(jì)算技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，也是一個(gè)軟硬件結(jié)合的系統(tǒng)。器的性能指標(biāo)和硬件方案 語(yǔ)音分析器的主要性能本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的語(yǔ)音錄放器具有如下主要性能：1由于語(yǔ)音信號(hào)的頻率范圍為300Hz-3400Hz（人說(shuō)話(huà)聲音）或20Hz-20kHz（

14、音樂(lè)，占音頻信號(hào)全頻率），根據(jù)采樣定理，為保證信息不失真，確定系統(tǒng)的采樣頻率為8KHz或96kHz;2結(jié)合系統(tǒng)采用的TMS320C5416芯片處理速度以及信號(hào)采樣頻率的要求，采用TLV320AIC23DSP芯片作為系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換芯片;3根據(jù)上述技術(shù)指標(biāo)確定TMS320C5416系統(tǒng)的外圍接口方式。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的語(yǔ)音分析系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：1音頻數(shù)據(jù)占用資源少2音質(zhì)通信級(jí)高3開(kāi)發(fā)難度低4語(yǔ)音芯片與DSP 接口電路簡(jiǎn)單5體積小 硬件設(shè)計(jì)方案DSP 技術(shù)在音頻處理領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣。目前，在很多語(yǔ)音處理系統(tǒng)中都用到了語(yǔ)音分析模塊，采集現(xiàn)場(chǎng)的聲音并存儲(chǔ)起來(lái)對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的頻譜特征進(jìn)行觀察，為確定最佳的語(yǔ)音壓

15、縮的方法和參數(shù)的選擇提供依據(jù)。語(yǔ)音處理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、功耗、體積、以及對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的保真度都是很影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素。本系統(tǒng)用DSP芯片TMS320C5416與音頻編解碼芯片TLV320AIC23 實(shí)現(xiàn)硬件接口和軟件設(shè)計(jì), 并在此硬件基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)的采集、播放、存儲(chǔ)、回放。本系統(tǒng)包括音頻采集、DSP對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的處理、Flash存儲(chǔ)三部分。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1-1所示: 圖1-1 總體設(shè)計(jì)圖TMS320C5416作為主芯片實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)采集、存儲(chǔ)和各模塊之間的通信等控制，其主要功能有：上電自舉，將采集壓縮后的音頻信號(hào)存儲(chǔ)在Flash中。AIC23的語(yǔ)音信號(hào)輸入可以是麥克輸入也可以是線(xiàn)路輸入，這可以通過(guò)

16、配置寄存器選擇。當(dāng)能過(guò)麥克輸入人的說(shuō)話(huà)聲時(shí)，綜合人聲的頻率、數(shù)據(jù)量大小的要求，采樣頻率不需要太高，設(shè)定為8KHz比較合適。實(shí)驗(yàn)證明，在這個(gè)采樣頻率下能清晰地采集、回放人的說(shuō)話(huà)聲，并且具有較好的保真度。當(dāng)輸入為音樂(lè)或歌曲的線(xiàn)路輸入時(shí)，為了保證音質(zhì)不失真，采樣頻率可以設(shè)定為96KHz。在總體設(shè)計(jì)圖中，AIC23是一種高性能的立體聲音頻Codec芯片作為從設(shè)備，主要完成輸入語(yǔ)音信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換，語(yǔ)音采樣編解碼及濾波處理，該芯片構(gòu)成簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大；TMS320C5416DSP芯片有三個(gè)MCBSP(多通道緩沖串口) ，MCBSP0和MCBSP1可完成對(duì)AIC23的控制，MCBSP0為語(yǔ)音數(shù)據(jù)接口，完成語(yǔ)

17、音數(shù)據(jù)的交換數(shù)據(jù)發(fā)送與接收，MCBSP1為數(shù)據(jù)控制接口，主要對(duì)AIC23寫(xiě)控制字；語(yǔ)音數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊選用Flash存儲(chǔ)器，它是一種可在線(xiàn)進(jìn)行電擦寫(xiě)可快速訪(fǎng)問(wèn)，掉電后信息不會(huì)丟失的非易失性存儲(chǔ)器，具有可靠性穩(wěn)定性，低成本低功耗，高密度大容量可達(dá)幾個(gè)GB，抗震性，尺寸小重量輕等多種先進(jìn)特性，燒錄技術(shù)以Flash閃存為載體進(jìn)行讀取和存儲(chǔ)。該系統(tǒng)的工作原理是：語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)話(huà)筒從線(xiàn)路或麥克輸入口輸入音頻信號(hào)送到AIC23中，AIC23控制芯片內(nèi)寄存器，使輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，一方面將轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)送到TMS320C5416DSP的Flash存儲(chǔ)器暫存起來(lái)，每收夠一幀就調(diào)用語(yǔ)音壓縮程序進(jìn)行編

18、碼，編碼后得到的數(shù)據(jù)被TMS320C5416DSP送到Flash存儲(chǔ)器存儲(chǔ)起來(lái)；另一方面調(diào)用語(yǔ)音濾波和FFT變換程序?qū)φZ(yǔ)音數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析。放音時(shí)，先從Flash存儲(chǔ)器中讀出壓縮數(shù)據(jù)送到DSP中，TMS320C5416DSP調(diào)用解壓縮程序還原出語(yǔ)音信號(hào)，還原后的語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)耳機(jī)發(fā)送出來(lái)。1.2 語(yǔ)音分析系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用的高速TMS320C5416DSP芯片（該芯片的用途和優(yōu)點(diǎn)及結(jié)構(gòu)功能在后面的器件選擇中有詳細(xì)闡述），最高頻率能達(dá)到160MIPS，能夠很好的解決系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性；采用的數(shù)字編解碼芯片TLV320AIC23(該芯片的用途和優(yōu)點(diǎn)及結(jié)構(gòu)功能也在后面的器件選擇中有詳細(xì)闡述，以下簡(jiǎn)

19、稱(chēng)AIC23)具有1632位采樣精度。因此，該音頻編解碼芯片與TMS320C5416DSP的結(jié)合是可移動(dòng)數(shù)字音頻錄放系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)語(yǔ)音采集系統(tǒng)的理想解決方案。語(yǔ)音分析器的具體實(shí)現(xiàn)原理圖見(jiàn)附錄。TMS320C5416有3個(gè)MCBSP (多通道緩沖串口)。可以方便地利用其中2個(gè)MCBSP完成對(duì)AIC23的控制和通信。AIC23芯片是一個(gè)可編程芯片,內(nèi)部有11個(gè)16位寄存器,控制接口具有SPI和I2C工作方式,這兩種工作方式由MODE引腳(MODE為串行接口輸入模式選擇引腳)來(lái)選擇,即:MODE=0為I2C模式;MODE=1為SPI模式。AIC23有獨(dú)立的控制接口和數(shù)據(jù)接口，控制口用于接收控制器的命令字

20、，數(shù)據(jù)接口與DSP完成語(yǔ)音數(shù)據(jù)的交換。AIC23的工作時(shí)鐘由外接的一個(gè)11.2896M的晶振提供。DSP的工作時(shí)鐘是由12M外部晶振提供。本系統(tǒng)用到了利用C5416DSP的MCBSP0和MCBSP1，分別與AIC23 的控制和數(shù)據(jù)接口相連。C5416DSP與AIC23的接口電路如圖1-2所示。 圖1-2 TMS320C5416DSP與TLV320AIC23的接口電路框圖 TMS320C5416DSP數(shù)字信號(hào)處理接口電路模塊系統(tǒng)采用的主芯片是TI 公司的一款16位定點(diǎn)DSP：TMS320C5416(以下簡(jiǎn)稱(chēng)C5416)，主要是考慮到C5416片內(nèi)具有128K*16位的內(nèi)部RAM，這對(duì)提高系統(tǒng)總體

21、性能和集成度有很大的幫助。另外C5416還具有3個(gè)MCBSP多通道緩沖串口，該串口與SPI器件兼容，提供多達(dá)128個(gè)發(fā)送和接收通道。與其他C54xDSP芯片一樣C5416具有功耗低、運(yùn)算速率高、性?xún)r(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)。另外C5416具有如下特點(diǎn)：當(dāng)核電壓為1.6伏特時(shí)的工作頻率可達(dá)到160MIPS；能訪(fǎng)問(wèn)64K數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間、64K I/O空間、以及192K程序存儲(chǔ)空間。TMS320C5416作為主芯片實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)采集、存儲(chǔ)和各模塊之間的通信等控制，其主要功能有：上電自舉，讀取鍵盤(pán)值并初始化音頻編碼芯片和液晶屏，控制AIC23并通過(guò)液晶屏顯示AIC23 的工作狀態(tài)，將采集壓縮后的音頻信號(hào)存儲(chǔ)在Flash

22、 中。TMS320C5416通過(guò)以下引腳與TLV320AIC23連接。BCLKX0/BCLKX1:緩沖串口0和1的發(fā)送時(shí)鐘,用于對(duì)來(lái)自緩沖串行口發(fā)送移位 寄存器和傳送至數(shù)據(jù)發(fā)送引腳的數(shù)據(jù)進(jìn)行定時(shí)；BDX0/BDX1:緩沖串行口數(shù)據(jù)發(fā)送端,來(lái)自緩沖串行口發(fā)送移位寄存器中的數(shù)據(jù)經(jīng)該引腳串行發(fā)送；BFSX0/BFSX1:用于發(fā)送輸出的幀同步脈沖；BDR0: 緩沖串行口數(shù)據(jù)接收端；BFSR0: 用于接收輸入的幀同步脈沖；X2/CLKIN:由晶振接到內(nèi)部振蕩器的輸入引腳。TMS320C5416與FLASH存儲(chǔ)器連接時(shí)，DSP采集到的32位語(yǔ)音數(shù)據(jù)通過(guò)外部數(shù)據(jù)總線(xiàn)的低8位分4次，從左聲道的高8位到右聲道的

23、低8位依次寫(xiě)入Flash。DSP提供工作時(shí)鐘由外接的一個(gè)晶振提供，DSP的工作時(shí)鐘是5倍頻后的時(shí)鐘：。TMS320C5416主電路模塊電路如圖1-3所示。1C5416DSP芯片的總線(xiàn)結(jié)構(gòu)DSP芯片的基本特點(diǎn)是采用了哈佛總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，C5416DSP芯片的結(jié)構(gòu)是以8組16位總線(xiàn)為核心，形成了支持高速指令執(zhí)行的硬件基礎(chǔ)。8組總線(xiàn)分為1組程序總線(xiàn)，3組數(shù)據(jù)總線(xiàn)和4組地址總線(xiàn)。2C5416DSP芯片的中央處理器中央處理器CPU是DSP器件的核心部件，它的性能直接關(guān)系到DSP器件的性能。為了滿(mǎn)足處理速度的要求，TMS320C5416DSP芯片的CPU采用了流水線(xiàn)指令執(zhí)行結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的并行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其能在一個(gè)

24、指令周期內(nèi)，高速地完成多項(xiàng)算術(shù)運(yùn)算。CPU的基本組成如下：40位算術(shù)邏輯運(yùn)算單元（ALU）；2個(gè)40位累加器（ACCA，ACCB）；1個(gè)支持1630位移位的桶形移位寄存器；乘法器加法器單元（MAC）；比較選擇和存儲(chǔ)單元（CSSU）；指數(shù)編碼器；CPU狀態(tài)和控制寄存器。3C5416DSP芯片的存儲(chǔ)空間結(jié)構(gòu)TMS320C5416DSP芯片共有192千字的可尋址存儲(chǔ)空間。這192千字的存儲(chǔ)空間分為3個(gè)獨(dú)立的可選擇空間，分別為：64千字的程序存儲(chǔ)空間；64千字的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間；64千字的I/O空間。所有的TMS320C5416DSP芯片都包括內(nèi)部隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）和只讀存儲(chǔ)器（ROM）。內(nèi)部隨機(jī)存儲(chǔ)器

25、RAM又分為單尋址RAM（SARAM）和雙尋址RAM(DARAM)兩種類(lèi)型。通常，SARAM和DARAM被映射到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，也可以映射到程序空間用來(lái)存儲(chǔ)程序代碼。TMS320C5416DSP芯片的并行結(jié)構(gòu)和內(nèi)部隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM的雙尋址能力，可使CPU在任何一個(gè)給定的機(jī)器周期內(nèi)同時(shí)執(zhí)行4次存儲(chǔ)器操作，包括1次取指，2次讀操作數(shù)和1次寫(xiě)操作數(shù)。4C5416DSP芯片的片內(nèi)外設(shè)電路為了滿(mǎn)足數(shù)據(jù)處理的需要，TMS320C5416DSP芯片提供了必要的片內(nèi)外部設(shè)備。這些外部設(shè)備主要包括：通用I/O引腳；定時(shí)器；時(shí)鐘發(fā)生器；主機(jī)接口HPI；串行通信接口；軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器；可編程分區(qū)轉(zhuǎn)

26、換邏輯。5C5416DSP芯片的系統(tǒng)控制TMS320C5416DSP芯片的系統(tǒng)控制是由程序計(jì)數(shù)器（PC），硬件堆棧，PC相關(guān)的硬件，外部復(fù)位信號(hào)，中斷，狀態(tài)寄存器和循環(huán)計(jì)數(shù)器（RC）等組成的。6TMS320C5416DSP芯片的外部總線(xiàn)TMS320C5416DSP芯片的外部總線(xiàn)具有很強(qiáng)的系統(tǒng)接口能力，可與外部存儲(chǔ)器以及I/O設(shè)備相連，能對(duì)64K字的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，64K字的程序存儲(chǔ)空間，以及64K字的I/O空間進(jìn)行尋址。獨(dú)立的空間選擇信號(hào)DS，PS和IS允許進(jìn)行物理上分開(kāi)的空間選擇。接口的外部數(shù)據(jù)準(zhǔn)備輸入信號(hào)（READY）與片內(nèi)軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器一道，可以使處理器與各種不同速度的存儲(chǔ)器和I

27、/O設(shè)備連接。接口的保護(hù)方式能使外設(shè)對(duì)TMS320C5416DSP芯片的外部總線(xiàn)進(jìn)行控制，使外部設(shè)備可以訪(fǎng)問(wèn)程序，數(shù)據(jù)和I/O空間的資源。C5416DSP芯片是一種特殊結(jié)構(gòu)的微處理器,為了快速實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算,采用了流水線(xiàn)指令結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的并行處理結(jié)構(gòu),可在一個(gè)周期內(nèi)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行高速的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。C5416采用先進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，具有片內(nèi)存儲(chǔ)器、中斷、串口、并口等豐富的資源，加上高度專(zhuān)業(yè)化的指令系統(tǒng)，使C5416具有很高的性?xún)r(jià)比，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于通信、語(yǔ)音處理、圖像處理、儀器儀表等無(wú)線(xiàn)電通信系統(tǒng)中。 TLV320AIC23語(yǔ)音采集及回放接口電路模塊從適應(yīng)語(yǔ)音信號(hào)頻率、滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性、降低成本、簡(jiǎn)

28、化設(shè)計(jì)的要求出發(fā)，本系統(tǒng)選擇TLV320AIC23。AIC23是一種高性能的立體聲音頻Codec芯片作為從設(shè)備，主要完成輸入語(yǔ)音信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換，語(yǔ)音采樣編解碼及濾波處理，該芯片構(gòu)成簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大。AIC23工作電壓3.3 伏特，能在數(shù)字和模擬電壓下工作，與TMS320C5416 的I/O 電壓相兼容，其控制接口和數(shù)字接口與DSP 的MCBSP 端口能夠無(wú)縫連接。AIC23的模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADCs）和數(shù)模轉(zhuǎn)換（DACs）部件高度集成在芯片內(nèi)部，采用了先進(jìn)的Sigma- delta 過(guò)采樣技術(shù)（Sigma- delta一般用于ADC中，是高精度的A/D轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)是將絕大多數(shù)的噪聲從動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)

29、移到阻態(tài)），可以在8K到96K的頻率范圍內(nèi)提供16bit、20bit、24bit和32bit的采樣，ADC和DAC的輸出信噪比分別可以達(dá)到90dB和100dB。TLV320AIC23通過(guò)以下引腳與TMS320C5416連接。BCLK:I2S(一種AIC23的數(shù)字音頻接口支持的通用的音頻格式)串行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)鐘,當(dāng)AIC23為主模式時(shí)BCLK由AIC23產(chǎn)生并提供給DSP,頻率為主時(shí)鐘的1/4,當(dāng)從模式時(shí)由DSP產(chǎn)生；DIN: I2S格式串行數(shù)據(jù)輸入端,送入立體聲DAC；DOUT: I2S格式串行數(shù)據(jù)輸出端,由立體聲ADC產(chǎn)生；LRCIN/LRCOUT: I2S格式數(shù)據(jù)輸入/出幀同步信號(hào)；SCLK

30、:控制端口移位時(shí)鐘；SDIN:控制端口串行數(shù)據(jù)輸入,用來(lái)傳輸配置AIC23內(nèi)部寄存器數(shù)據(jù)；/CS:控制端口輸入和地址鎖存選擇端,在SPI控制模式下,作為數(shù)據(jù)鎖存控制端,在I2C模式下,定義外設(shè)的7位地址；XTI/MCLK:晶體或外部時(shí)鐘輸入端,AIC23內(nèi)部時(shí)鐘由它產(chǎn)生。AIC23的工作時(shí)鐘由外接的一個(gè)11.2896M的晶振提供，TLV320AIC23從電路模塊電路如圖1-4所示。 圖1-4 TLV320AIC23從電路模塊電路1AIC23的管腳及外圍接口(1) 數(shù)字音頻接口：主要管腳為 BCLK數(shù)字音頻接口時(shí)鐘信號(hào)（bit時(shí)鐘），當(dāng)AIC23為從模式時(shí)（通常情況），該時(shí)鐘由DSP產(chǎn)生；AIC

31、23為主模式時(shí)，該時(shí)鐘由AIC23產(chǎn)生； LRCIN數(shù)字音頻接口DAC方向的幀信號(hào)（I2S模式下word時(shí)鐘） LRCOUT數(shù)字音頻接口ADC方向的幀信號(hào) DIN數(shù)字音頻接口DAC方向的數(shù)據(jù)輸入 DOUT數(shù)字音頻接口ADC方向的數(shù)據(jù)輸出 這部分可以和DSP的McBSP（Multi-channel buffered serial port，多通道緩存串口）無(wú)縫連接，唯一要注意的地方是McBSP的接收時(shí)鐘和AIC23的BCLK都由McBSP的發(fā)送時(shí)鐘提供。(2) 麥克風(fēng)輸入接口：主要管腳為 MICBIAS提供麥克風(fēng)偏壓，通常是3/4 AVDD MICIN麥克風(fēng)輸入(3)LINE IN輸入接口：主要

32、管腳為 LLINEIN左聲道LINE IN輸入 RLINEIN右聲道LINE IN輸入 (4) 耳機(jī)輸出接口：主要管腳為 LHPOUT左聲道耳機(jī)放大輸出 RHPOUT右聲道耳機(jī)放大輸出 LOUT左聲道輸出 ROUT右聲道輸出 (5) 配置接口：主要管腳為 SDIN配置數(shù)據(jù)輸入 SCLK配置時(shí)鐘 DSP通過(guò)該部分配置AIC23的內(nèi)部寄存器，每個(gè)word的前7bit為寄存器地址，后9bit為寄存器內(nèi)容。(6) 其他：主要管腳為 MCLK芯片時(shí)鐘輸入(、11.2896M、16.9344M) VMID半壓輸入，通常由一個(gè)10U和一個(gè)0.1U電容并聯(lián)接地 MODE芯片工作模式選擇，Master或者Sla

33、ve CS片選信號(hào)（配置時(shí)有效） CLKOUT時(shí)鐘輸出，可以為MCLK或者M(jìn)CLK/22AIC23的控制接口AIC23有兩個(gè)數(shù)字接口，其一是由CS(控制信號(hào))、SDIN(信號(hào)數(shù)據(jù)輸入)、SCLK(信號(hào)時(shí)鐘)和MODE(模式)構(gòu)成的數(shù)字控制接口，通過(guò)它將芯片的控制字寫(xiě)入AIC23，從而控制AIC23功能；另一組是由LRCIN(左右聲控制輸入)、DIN(數(shù)據(jù)輸入)、LROUT(左右聲輸出)、DOUT(數(shù)據(jù)輸出)和BLCK(時(shí)鐘)組成的數(shù)字音頻接口，AIC23的數(shù)字音頻信號(hào)從這個(gè)接口接收或發(fā)出。AIC23內(nèi)部還包含兩個(gè)A/D、D/A 變換器，其字長(zhǎng)可以是16、20、24、32，同時(shí)AIC23內(nèi)部的時(shí)

34、鐘可以通過(guò)XTI(晶振時(shí)鐘輸入)、XTO(時(shí)鐘輸出)和外接晶振構(gòu)成時(shí)鐘，也可以由外部直接輸入時(shí)鐘信號(hào)。AIC23內(nèi)部還包含有MIC偏置電路，使用外接MIC無(wú)需外置偏置電路。存儲(chǔ)接口電路模塊 考慮到存儲(chǔ)器芯片的容量、系統(tǒng)供電、以及對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的讀取速率，本系統(tǒng)采用了具有32M*8位存儲(chǔ)空間的Flash。錄音系統(tǒng)和放音系統(tǒng)的語(yǔ)音數(shù)據(jù)均存儲(chǔ)在Flash存儲(chǔ)器上。Flash存儲(chǔ)器是一種可在線(xiàn)進(jìn)行電擦寫(xiě)可快速訪(fǎng)問(wèn)，掉電后信息不會(huì)丟失的非易失性存儲(chǔ)器，具有可靠性穩(wěn)定性，低成本低功耗，高密度大容量可達(dá)幾個(gè)Gb，抗震性，尺寸小重量輕等多種先進(jìn)特性，燒錄技術(shù)以Flash閃存為載體進(jìn)行讀取和存儲(chǔ)。本次設(shè)計(jì)的Flas

35、h存儲(chǔ)模塊電路如圖1-5所示：圖1-5 Flash存儲(chǔ)模塊電路Flash 以容量大價(jià)格低的優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用在便攜式設(shè)備中，同時(shí)Flash存儲(chǔ)器在寫(xiě)入時(shí)需要復(fù)雜的操作命令，這樣確保了數(shù)據(jù)寫(xiě)入的正確性。Flash有8位I/O 端口，地址、命令字以及數(shù)據(jù)復(fù)用這8位I/O 端口。它采用復(fù)雜的操作順序來(lái)區(qū)分地址、命令、數(shù)據(jù)信息。DSP采集到的32位語(yǔ)音數(shù)據(jù)通過(guò)外部數(shù)據(jù)總線(xiàn)的低8位分4次，從左聲道的高8位到右聲道的低8位依次寫(xiě)入Flash。 音頻接口電路模塊AIC23有獨(dú)立的控制接口和數(shù)據(jù)接口，控制口用于接收控制器的命令字，數(shù)據(jù)接口與DSP完成語(yǔ)音數(shù)據(jù)的交換。語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)話(huà)筒從麥克或線(xiàn)路輸入口輸入音頻信號(hào)送

36、到AIC23中,其中麥克輸入電路和線(xiàn)路輸入模塊電路分別如圖1-6，1-7所示。 圖1-7線(xiàn)路輸入模塊電路 MCBSP1接AIC23 的控制接口，AIC23提供SPI和I2C兩種控制接口方式，該器件的模式終端狀態(tài)(MODE)決定了控制接口的形式。本設(shè)計(jì)將MODE引腳接高選擇SPI方式，SPI模式的特點(diǎn)是只在片選信號(hào)有效時(shí)鎖存進(jìn)數(shù)據(jù)，由于也是同步串口，所以通過(guò)配置MCBSP為Clock Stop Mode（時(shí)鐘在幀信號(hào)有效時(shí)產(chǎn)生，其他時(shí)間沒(méi)有時(shí)鐘信號(hào)）可以無(wú)縫與AIC23連接。這時(shí)，MCBSP的幀信號(hào)連接SPI的CS信號(hào)，時(shí)鐘和數(shù)據(jù)信號(hào)與SPI一一對(duì)應(yīng)。這種連接只需MCBSP設(shè)置的寄存器，使用比較

37、簡(jiǎn)單可靠。 DSP與AIC23的數(shù)據(jù)交換是通過(guò)串口0實(shí)現(xiàn)的，其中MCBSP多通道緩沖串口數(shù)據(jù)的接收是通過(guò)三級(jí)緩沖完成的，即引腳DR上的數(shù)據(jù)先到達(dá)移位寄存器RSR，當(dāng)收到一個(gè)滿(mǎn)字之后數(shù)據(jù)被裝載到數(shù)據(jù)接收寄存器RBR中，最后數(shù)據(jù)才被拷貝到接收數(shù)據(jù)寄存器DRR中。DSP通過(guò)串口0 接收AIC23采集的語(yǔ)音數(shù)字信號(hào)，并且在回放模式下，通過(guò)串口將語(yǔ)音信號(hào)傳送給AIC23。這時(shí)音頻芯片為主器件，給DSP提供幀同步和時(shí)鐘信號(hào)。語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)還原后由耳機(jī)輸出或線(xiàn)路輸出，其中耳機(jī)輸出模塊電路和線(xiàn)路輸出模塊電路分別如圖1-8，1-9所示。圖1-8耳機(jī)輸出模塊電路 圖1-9線(xiàn)路輸出模塊電路 DSP模式下的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序如

38、圖1-10所示： 圖1-10 DSP模式下的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序由DSP模式下的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序圖可看出，在幀同步信號(hào)(LRCIN/LRCOUT)作用下，串行口先傳送左聲道數(shù)據(jù)再傳送右聲道數(shù)據(jù)，C5416的MCBSP口每接收一個(gè)字，內(nèi)部會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)通知DSP保存數(shù)據(jù)，為下一步數(shù)據(jù)處理做好準(zhǔn)備，同時(shí)DSP通過(guò)MCBSP口向AIC23發(fā)送數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換就可以回放語(yǔ)音信號(hào)。 電源接口電路模塊TMS320C5416DSP芯片采用低電壓設(shè)計(jì)，并且采用雙電源供電，即內(nèi)核電源CVDD和I/O電源DVDD。I/O電源采用3.3V電源供電，而內(nèi)核電源采用1.6V供電，降低內(nèi)核電源的目的是為了降低功耗。由于T

39、MS320C5416DSP芯片采用雙電源供電，使用時(shí)需要考慮它們的加電次序。在理想情況下，DSP芯片上的兩個(gè)電源應(yīng)該同時(shí)加電，但在有些場(chǎng)合很難做到。若不能做到同時(shí)加電，應(yīng)先對(duì)DVDD加電，然后再對(duì)CVDD加電，同時(shí)要求DVDD電壓不超過(guò)CVDD電壓2V。這個(gè)加電次序主要依賴(lài)于芯片內(nèi)部靜電保護(hù)電路，內(nèi)部保護(hù)電路如圖1-11所示。 圖1-11 內(nèi)部靜電保護(hù)電路和1.6V電壓的電路分別如圖1-12，1-13所示。 圖1-12產(chǎn)生3.3V電源電路電路第2章 語(yǔ)音錄放器的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)2.1 語(yǔ)音錄放器應(yīng)用軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案本語(yǔ)音錄放系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境是TI 公司的DSP集成開(kāi)發(fā)環(huán)境CCS2.0。CCS提

40、供了軟件開(kāi)發(fā)、程序調(diào)試和系統(tǒng)仿真環(huán)境。CCS不但能支持匯編語(yǔ)言，而且還支持C/C+語(yǔ)言進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)，因此本語(yǔ)音錄放系統(tǒng)的軟件采用C語(yǔ)言混合編寫(xiě),主程序和子程序用C語(yǔ)言編寫(xiě)。這樣，既容易進(jìn)行調(diào)試,又可以提高軟件的執(zhí)行效率,可達(dá)到充分利用DSP芯片的軟硬件資源。 本系統(tǒng)主要是將現(xiàn)場(chǎng)采集到的語(yǔ)音，即系統(tǒng)采集現(xiàn)場(chǎng)的線(xiàn)路輸入信號(hào)或麥克語(yǔ)音信號(hào)，并存儲(chǔ)在Flash中，F(xiàn)lash中的語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)由濾波后的語(yǔ)音信號(hào)被播放出來(lái)同時(shí)進(jìn)行FFT快速離散傅立葉變換。2.2 主程序模塊語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)話(huà)筒從線(xiàn)路或麥克輸入口輸入音頻信號(hào)送AIC23中，AIC23控制芯片內(nèi)寄存器，使輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，將AD轉(zhuǎn)換得到的數(shù)

41、字語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)由數(shù)字低通濾波器濾波后送到TMS320C5416DSP的Flash存儲(chǔ)器暫存起來(lái)，放音時(shí)，先從Flash存儲(chǔ)器中讀出數(shù)據(jù)通過(guò)耳機(jī)發(fā)送出來(lái)。主程序模塊語(yǔ)音處理工作過(guò)程是：首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，主要包括CPU的時(shí)鐘頻率初始化、AIC23的初始化、MCBSP的初始化、語(yǔ)音緩沖區(qū)和工作變量的初始。主程序模塊如圖2-1所示開(kāi)始初始化CPU頻率AIC23 初始化語(yǔ)音緩沖區(qū)初始化工作變量循環(huán)等待 主程序模塊 語(yǔ)音分析子程序處理過(guò)程是：首先初始化TLV320AIC23為語(yǔ)音采集狀態(tài)，然后讀取語(yǔ)音錄音數(shù)據(jù)放入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，調(diào)用FIR程序?qū)Σ蓸訑?shù)據(jù)進(jìn)行濾波，接著將數(shù)字語(yǔ)音數(shù)據(jù)存入FLASH存儲(chǔ)器，儲(chǔ)存后

42、的數(shù)據(jù)通過(guò)耳機(jī)發(fā)送出來(lái)，另一方面進(jìn)行FFT變換。該子程序模塊流程如下：開(kāi)始讀取語(yǔ)音數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)滿(mǎn)嗎？存入FLASH存儲(chǔ)器 FIR濾波 FFT變換 保存于緩沖區(qū)語(yǔ)音數(shù)據(jù)輸出到MCBSP0中斷結(jié)束濾波器子程序的實(shí)現(xiàn)分為以下兩個(gè)過(guò)程： 1. 濾波器系數(shù)的設(shè)計(jì) 使用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)頻率響應(yīng)的基于窗函數(shù)的FIR濾波器，可以實(shí)現(xiàn)加窗線(xiàn)性相位FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)。 語(yǔ)法： b=fir1 (n , Wn , ftype); b=fir1 (n , Wn , ftype , window); 其中，n為濾波器的階數(shù)，Wn為濾波器的截止頻率，ftype參數(shù)用來(lái)決定濾波器的類(lèi)型，當(dāng)期為high時(shí)，可設(shè)計(jì)高通濾波器，stop時(shí)可

43、以設(shè)計(jì)帶阻濾波器。Window用來(lái)指定濾波器采用窗函數(shù)類(lèi)型，其默認(rèn)值為漢明窗（本程序中使用的是漢明窗）。利用matlab得到系數(shù)放在數(shù)組FHn中存放。2. 循環(huán)緩沖區(qū)法實(shí)現(xiàn)濾波 對(duì)于N級(jí)FIR濾波器，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中開(kāi)辟一個(gè)N單元的緩沖區(qū)，用來(lái)存放最新的N個(gè)輸入樣本。從最新的樣本開(kāi)始取數(shù)，讀完最后一個(gè)樣本后，輸入最新樣本來(lái)代替最老樣本，而其它數(shù)據(jù)位置不變，具體是通過(guò)子程序init for fir（）來(lái)實(shí)現(xiàn)。用濾波器系數(shù)乘以保存的N-1個(gè)輸入值和當(dāng)前輸入值并求和，這一過(guò)程是通過(guò)子程序函數(shù)fir（）實(shí)現(xiàn)的。 FIR濾波子程序模塊流程如下：FIR濾波用濾波器系數(shù)乘以保存的N-1個(gè)輸入值和當(dāng)前輸入值并求

44、和返回計(jì)算結(jié)果 FFT 算法的實(shí)現(xiàn)主要分為三個(gè)步驟：1. 實(shí)現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)的比特反轉(zhuǎn)，輸入數(shù)據(jù)的比特翻轉(zhuǎn)實(shí)際上就是將輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行位碼倒置，以便在整個(gè)運(yùn)算后的輸出序列是一個(gè)自然序列。2. 實(shí)現(xiàn)N點(diǎn)復(fù)數(shù)FFT,這一過(guò)程的實(shí)現(xiàn)分為三個(gè)功能塊，即第一級(jí)蝶形運(yùn)算、第二級(jí)蝶形運(yùn)算、第三級(jí)蝶形運(yùn)算乃至log2N級(jí)蝶形運(yùn)算。對(duì)于任何一個(gè)2的整數(shù)冪N=2m，總可以通過(guò)M次分解到2點(diǎn)的DFT計(jì)算。通過(guò)這樣的M次分解，可構(gòu)成M（log2N）級(jí)迭代計(jì)算，每級(jí)由N/2個(gè)蝶形運(yùn)算組成。3. 功率普計(jì)算，即計(jì)算X(k)=X(n) WNnk ，X（k）一般是由實(shí)部和虛部組成。因此計(jì)算功率普時(shí)，只需將FFT變換好的數(shù)據(jù)，按照實(shí)部和

45、虛部求它們的平方和即可。 FFT子程序流程圖如下：按照編碼逆序排列輸入序列用蝶形算法計(jì)算計(jì)算功率譜返回計(jì)算結(jié)果FFT2.3 語(yǔ)音錄放模塊程序設(shè)計(jì) MCBSP的配置TMS320C5416提供的MCBSP口是一種高速、雙向、多通道帶緩沖的串行接口。它可以與其他C54xDSP器件、編碼器或其他串行接口器件通信。MCBSP的硬件部分是基于標(biāo)準(zhǔn)串行接口的。AIC23的控制口主要是為了接收DSP的控制字，因此這里DSP MCBSP1作為主器件。AIC23有許多可編程特性，其內(nèi)部有11個(gè)9位可編程控制寄存器，DSP通MCBSP1來(lái)訪(fǎng)問(wèn)這些控制寄存器。SDIN為串行數(shù)據(jù)輸入端，它接收DSP串行數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)字長(zhǎng)1

46、6位，其中高7位為地址信息，低9位為AIC23的命令字。SCLK為控制端口串行數(shù)據(jù)時(shí)鐘輸入，DSP串口的采樣率發(fā)生器對(duì)CPU時(shí)鐘分頻后得到串口的發(fā)送時(shí)鐘BCLKX1=225.952KHz，產(chǎn)生的時(shí)鐘通過(guò)SCLK引腳驅(qū)動(dòng)AIC23。AIC23芯片與數(shù)字系統(tǒng)的接口有右判斷模式、左判斷模式、I2S模式和DSP模式四種數(shù)據(jù)格式。數(shù)字音頻接口由時(shí)鐘信號(hào)BCLK、數(shù)據(jù)信號(hào)DIN和DOUT、同步信號(hào)LRCIN和LRCOUT組成。由于DSP的MCBSP接口與該芯片的DSP模式相兼容，因此該音頻模塊采用了DSP模式?，F(xiàn)對(duì)DSP模式進(jìn)行說(shuō)明。該音頻處理模塊采用的是DSP作為從設(shè)備，AIC23 為主設(shè)備。DSP模式

47、下的數(shù)據(jù)格式為：發(fā)送、接收幀長(zhǎng)度為2個(gè)字，每個(gè)字長(zhǎng)16位。幀同步信號(hào)有效后跟著是兩個(gè)數(shù)據(jù)字。AIC23作為數(shù)據(jù)接口的主器件，為DSP提供發(fā)送接收時(shí)鐘，以及幀同步信號(hào)，在幀同步信號(hào)的下降沿開(kāi)始傳送數(shù)據(jù)，左通道數(shù)據(jù)組成了首先傳送的數(shù)據(jù)字，緊接著傳送右通道的數(shù)據(jù)。傳送字長(zhǎng)32位，其中左通道數(shù)據(jù)16位，右通道數(shù)據(jù)16位。BCLK在主動(dòng)方式下是輸出，而在從動(dòng)方式下是輸入。在LRCIN或LRCOUT的下降沿開(kāi)始數(shù)據(jù)傳輸。DSP為了接收正確的語(yǔ)音數(shù)據(jù)，應(yīng)該將串口的數(shù)據(jù)格式配置為與AIC23相同。幀同步脈沖高電平有效。接收、發(fā)送時(shí)鐘CLKR、幀同步信號(hào)由外部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)。其中幀同步信號(hào)寬度是1個(gè)BCLK時(shí)鐘寬度。

48、幀周期為32個(gè)BCLK時(shí)鐘。在CLKR的上升沿，發(fā)送或采樣接收數(shù)據(jù)。MCBSP的控制模塊包括幀同步信號(hào)發(fā)生器、內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器、以及它們的控制電路和多通道選擇。與MCBSP有關(guān)的控制寄存器是通過(guò)子地址尋址來(lái)訪(fǎng)問(wèn)的，它有28個(gè)子寄存器只占用一個(gè)DSP內(nèi)存地址。MCBSP 的子地址寄存器(SPSA)用來(lái)指向這些使用同一個(gè)內(nèi)存地址的寄存器中的某一個(gè)。MCBSP子數(shù)據(jù)寄存器(SPSDx) 用來(lái)訪(fǎng)問(wèn)選中的寄存器。由于我們利用DSP的MCBSP口來(lái)控制AIC23芯片,而且2個(gè)MCBSP口設(shè)置成不同的工作方式,所以必須把MCBSP初始化為符合AIC23芯片的控制命令時(shí)序和要求的工作模式。由于配置每個(gè)寄存器的代

49、碼段相同，首先指定子地址寄存器地址，接著給數(shù)據(jù)。2.3.2 AIC23的初始化AIC23具有8個(gè)可編程的內(nèi)部寄存器，通過(guò)軟件編程能隨時(shí)控制AIC23 的采樣頻率，高、低通濾波器的截止頻率，模擬輸入及輸出的增益。1AIC23的控制寄存器控制寄存器的地址在表1-1種已詳細(xì)說(shuō)明，下面說(shuō)明各部分意義：(1)左聲道線(xiàn)路輸入控制寄存器LRS：左/右聲道線(xiàn)路輸入增益控制調(diào)節(jié)，0同步調(diào)節(jié)禁止，1同步使能LIM：左聲道線(xiàn)路輸入靜音控制，0正常，1靜音LIV40：左聲道音量控制，1111112dB，0000034.5dB，步距1.5dB/LSBX：保留 (2)右聲道線(xiàn)路輸入控制寄存器(3)左聲道耳機(jī)音量控制寄存器

50、LSR：左/右聲道音量控制同步調(diào)節(jié)，0同步調(diào)節(jié)不使能，1同步調(diào)節(jié)使能LZC：左通道過(guò)零偵測(cè)（防止干擾進(jìn)入耳機(jī)放大器），0關(guān)，1開(kāi)LHV（60）：耳機(jī)音量控制，1111111+6dB，0110000=-73dB(4)右聲道耳機(jī)音量控制寄存器(5)濾波器控制寄存器DACM：D/A 變換電路軟件靜音控制，0不靜音，1軟件靜音DEEMP：去加重控制選擇，00關(guān)，0132kHz，1044kHz，11=48kHzADCHP：A/D 高通濾波器，0關(guān)閉，1開(kāi)(6)休眠控制器OFF：芯片休眠控制，0芯片通電，1芯片休眠CLK：時(shí)鐘控制，0時(shí)鐘開(kāi)啟，1時(shí)鐘關(guān)閉OSC：振蕩器控制，0振蕩器開(kāi)啟，1振蕩器關(guān)閉OUT

51、：輸出控制，0輸出開(kāi)啟，1輸出關(guān)閉DAC：D/A 變換控制，0D/A 變換開(kāi)啟，1D/A 變換關(guān)閉ADC：A/D 變換控制，0A/D 變換開(kāi)啟，1A/D 變換關(guān)閉MIC：話(huà)筒電路控制，0開(kāi)啟，1關(guān)閉LINE：線(xiàn)路輸入控制，0開(kāi)，1關(guān)(7)數(shù)字音頻接口格式控制寄存器MS：主/從模式控制位，0從模式，1主模式LRSWAP：D/A 左右通道交換控制位，0不交換，1交換LRP：D/A 左右數(shù)字聲道幀相位IWL：數(shù)字音頻字長(zhǎng)FOR：數(shù)字音頻接口格式選擇(8)取樣率控制寄存器CLKOUT：輸出時(shí)鐘分頻控制，0不分頻，1二分頻CLKIN：輸入時(shí)鐘分頻控制，0不分頻，1二分頻SR：采樣率控制位，見(jiàn)下表BOSR

52、：超采樣率控制USB/Normal：時(shí)鐘模式，0普通模式，1USB 模式(9)數(shù)字接口激活寄存器ACT：激活接口，0不激活，1激活在程序中若改變其它寄存器位，要激活一次接口，否則接口不工作。(10)復(fù)位寄存器RES：復(fù)位控制，只要向寄存器寫(xiě)一個(gè)數(shù)，芯片內(nèi)寄存器復(fù)位，恢復(fù)默認(rèn)值。2控制寄存器的使用設(shè)計(jì)時(shí), 可以通過(guò)數(shù)據(jù)的串行傳輸來(lái)控制TLV320AIC23。這串?dāng)?shù)據(jù)的前半部分用于控制寄存器的地址, 接下來(lái)的部分對(duì)應(yīng)于該寄存器所要寫(xiě)入的值。對(duì)于這種串行傳輸?shù)目刂茢?shù)據(jù), 可以分為兩個(gè)8Bit進(jìn)行處理?？紤]到實(shí)際情況,使用匯編語(yǔ)言既直觀又方便, 因此, 對(duì)于I2C寫(xiě)入模塊, 可使用匯編語(yǔ)言。下面是以DSP TMS320VC5416芯片為例列出的通過(guò)匯編語(yǔ)言