第4章 實(shí)驗(yàn)5-1 語(yǔ)音信號(hào)采集與回放實(shí)驗(yàn)教材

實(shí)驗(yàn)4語(yǔ)音信號(hào)采集與回放實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?、?shí)驗(yàn)原理三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)思考題

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)習(xí)并掌握進(jìn)行信號(hào)采集與輸出方法2.學(xué)習(xí)并掌握A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的初始化設(shè)置3.了解DSP片上外設(shè)McBSP(多通道緩沖串行口)結(jié)構(gòu)及工作原理、編程方法1.DSP進(jìn)行信號(hào)采集與輸出方法模擬信號(hào)x(t)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)x[k],由DSP讀入；DSP對(duì)x[k]進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，得到y(tǒng)[k](仍為數(shù)字信號(hào))；y[k]經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)y(t)。利用DSP實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬信號(hào)的數(shù)字處理一般框圖DSP進(jìn)行信號(hào)采集與輸出方法模擬信號(hào)x(t)經(jīng)過(guò)TLV320AIC23B(內(nèi)含A/D轉(zhuǎn)換器)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)x[k],由DSP的片上外設(shè)McBSP1讀入；讀入的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理得到y(tǒng)[k]，從McBSP1發(fā)出到TLV320AIC23B(內(nèi)含D/A轉(zhuǎn)換器)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)y(t)。本實(shí)驗(yàn)利用DSP對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行處理的模塊信號(hào)輸入輸出電路圖信號(hào)源toDSP

McBSP1fromDSP

McBSP1輸出①②①②AIC23(紅色為輸入路徑，藍(lán)色為輸出路徑)信號(hào)輸出端口AIC23AIC23輸出①②信號(hào)輸入輸出電路圖1.TLC320AIC23的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理2.A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的初始化與編程3.McBSP結(jié)構(gòu)及工作原理4.CSL庫(kù)中MCBSP模塊調(diào)用5.McBSP的初始化與編程二、實(shí)驗(yàn)原理在實(shí)驗(yàn)4信號(hào)發(fā)生實(shí)驗(yàn)中介紹過(guò)，從略。1.TLV320AIC23B的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理2.A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的初始化與編程在實(shí)驗(yàn)4信號(hào)發(fā)生實(shí)驗(yàn)中介紹過(guò)，從略。McBSP：是DSP的片上外設(shè)之一。McBSP：多通道緩沖串行口(Multi-channelBufferedSerialPort)，是串行口的一種。TMS320VC5501/5502/5503/5507/5509/5510DSPMultichannelBufferedSerialPort(McBSP)ReferenceGuide，SPRU592E.pdf3.McBSP的結(jié)構(gòu)及工作原理

VC5502有3個(gè)緩沖多通道串行口：McBSP0(本板與外擴(kuò)接口相連)、McBSP1(本板和Codec相連)和(McBSP2本板和UART復(fù)用)McBSP：多通道緩沖串行口(Multi-channelBufferedSerialPort)，是串行口的一種。

McBSP特點(diǎn)全雙工同步串行口：接口：可直接與系統(tǒng)中的其它C55x器件、編碼解碼器、串行A/D、D/A轉(zhuǎn)換器以及其它的串行器件直接接口。支持傳輸?shù)臄?shù)據(jù)字長(zhǎng)：8bit、12bit、16bit、20bit、24bit或32bit。內(nèi)置μ-律和A-律壓擴(kuò)硬件。3.McBSP的結(jié)構(gòu)及工作原理McBSP通道：一個(gè)數(shù)據(jù)通道和一個(gè)控制通道數(shù)據(jù)通道功能：完成數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收?？刂仆ǖ拦δ埽喊▋?nèi)部時(shí)鐘的產(chǎn)生、幀同步信號(hào)產(chǎn)生、對(duì)這些信號(hào)的控制以及多通道的選擇等?？刂仆ǖ肋€負(fù)責(zé)產(chǎn)生接口信號(hào)送往CPU，產(chǎn)生同步事件通知DMA控制器。3.McBSP的結(jié)構(gòu)及工作原理

McBSP的結(jié)構(gòu)功能框圖

數(shù)據(jù)流DatainDataout6個(gè)引腳信號(hào)用于與其它設(shè)備的通訊：DR：

串行數(shù)據(jù)接收引腳，輸入

DX：

串行數(shù)據(jù)發(fā)送引腳，輸出

CLKX：發(fā)送時(shí)鐘，輸入或輸出，可編程

CLKR：接收時(shí)鐘，輸入或輸出，可編程

FSX：

發(fā)送幀同步信號(hào)，輸入或輸出，可編程

FSR：

接收幀同步信號(hào)，輸入或輸出，可編程

McBSP接口提供6個(gè)引腳信號(hào)數(shù)據(jù)接收，即讀外部數(shù)據(jù)：外部數(shù)據(jù)從DR引腳進(jìn)入，首先存放在接收移位寄存器RSR[1,2]中，當(dāng)一個(gè)完整的字接收完畢后，結(jié)果將被復(fù)制到接收緩沖寄存器RBR[1,2]，最后再由RBR[1,2]復(fù)制到DRR[1,2]中，供CPU或DMA控制器訪問(wèn)。發(fā)送數(shù)據(jù)，即寫(xiě)操作：與讀操作相仿。來(lái)自DSP的CPU或DMA的數(shù)據(jù)首先寫(xiě)入DXR[1,2]，然后送入發(fā)送移位寄存器XSR[1,2]，通過(guò)移位最后送到DX。發(fā)送和接收部分相對(duì)獨(dú)立，可實(shí)現(xiàn)全雙工通信。(注：當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)<=16bit時(shí)，用[1]；>16且<=32時(shí)，用[1,2])McBSP接口的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送McBSP接收/發(fā)送數(shù)據(jù)的最大速度此外，每幀F(xiàn)S(R/X)之間DR/DX數(shù)據(jù)可以插入空白bit,寄存器RCR2/XCR2的RDATDLY[1:0]或XDATDLY[1:0]決定(可以是0~3)。本實(shí)驗(yàn)中mcbsp.c中定義了：MCBSP_RCR2_RDATDLY_1BIT

//RDATDLY=1，1-bitdatadelayMCBSP_XCR2_XDATDLY_1BIT

//XDATDLY=1，1-bitdatadelayDRR1和DRR2：數(shù)據(jù)接收寄存器DXR1和DXR2：數(shù)據(jù)發(fā)送寄存器SPCR1和SPCR2：串行口控制寄存器RCR1和RCR2：接收控制寄存器XCR1和XCR2：發(fā)送控制寄存器SRGR1和SRGR2：抽樣率發(fā)生寄存器MCR1和MCR2：多通道控制寄存器PCR：管腳控制寄存器

RCERA~RCERH：接收通道使能寄存器XCERA~XCERH：發(fā)送通道使能寄存器

詳見(jiàn)TMS320VC5501/5502/5503/5507/5509/5510DSPMultichannelBufferedSerialPort(McBSP)ReferenceGuide，SPRU592E.pdfMcBSP寄存器4.CSL庫(kù)中MCBSP模塊調(diào)用CSL庫(kù)提供MCBSP模塊，此模塊基于句柄，要求(1)和(2)，然后讀寫(xiě)MCBSP端口(3):(1)調(diào)用MCBSP_open();//配置MCBSP寄存器(2)配置MCBSP結(jié)構(gòu)，調(diào)用MCBSP_Config();//將句柄傳給具體的MCBSP端口，如MCBSP0/MCBSP1/MCBSP2，

例如：hMcbsp=MCBSP_open(MCBSP_PORT1,MCBSP_OPEN_RESET);//MCBSP_PORT1=1表示打開(kāi)MCBSP1口；MCBSP_OPEN_RESET規(guī)定則端口上電、中斷禁止并清除。Mcbsp_Config(hMcbsp);

//把句柄傳遞給端口1，配置端口1的各寄存器。參見(jiàn)：TMS320C55xChipSupportLibraryAPIReferenceGuide,SPRU433I.pdf4.CSL庫(kù)中MCBSP模塊調(diào)用(3)讀寫(xiě)MCBSP端口:DataTempLeft=MCBSP_read16(hMcbsp);

//將句柄指定的MCBSP端口(此處為端口1)的接收寄存器DRR(此處為DRR1)中的內(nèi)容以16位數(shù)據(jù)方式讀到DataTempLeft中。MCBSP_write16(hMcbsp,DataTempLeft);

//將DataTempLeft中的數(shù)據(jù)以16位數(shù)據(jù)方式寫(xiě)到句柄指定的MCBSP端口(此處為端口1)的發(fā)送寄存器DXR(此處為DXR1)中。參見(jiàn)：TMS320C55xChipSupportLibraryAPIReferenceGuide,SPRU433I.pdf5.McBSP寄存器部分配置/*CSL庫(kù)函數(shù)，查詢McBSP控制寄存器SPCR1(RRDY位)中是否有數(shù)據(jù)*/#defineMCBSP_rrdy(_MCBSP)\MCBSP_FGETH(_MCBSP,SPCR1,RRDY)/*CSL庫(kù)函數(shù)，查詢McBSP控制寄存器SPCR2(XRDY位)中是否有數(shù)據(jù)*/#defineMCBSP_xrdy(_MCBSP)\MCBSP_FGETH(_MCBSP,SPCR2,XRDY)(以上在csl_mcbsp.h中)其中:CSL庫(kù)中MCBSP_rrdy()函數(shù)：從McBSP控制寄存器SPCR1的RRDY狀態(tài)位讀數(shù)據(jù)。MCBSP_xrdy()函數(shù)：從McBSP控制寄存器SPCR2的XRDY狀態(tài)位讀數(shù)據(jù)。MCBSP_FGETH()函數(shù)格式：Uint16MCBSP_FGETH(MCBSP_HandlehMCBSP,REG,FIELD)C程序調(diào)用McBSP寄存器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸//OpenMcBSPport1andgetaMcBSPtypehandle

hMcbsp=MCBSP_open(MCBSP_PORT1,MCBSP_OPEN_RESET);//ConfigureMcBSPport1Mcbsp_Config(hMcbsp);

//接收l(shuí)inein(J5)左聲道數(shù)據(jù)

while(!MCBSP_rrdy(hMcbsp)){};DataTempLeft=MCBSP_read16(hMcbsp);//將接收到的linein(J5)左聲道數(shù)據(jù)，從Headphone(J6)發(fā)送出去while(!MCBSP_xrdy(hMcbsp)){};MCBSP_write16(hMcbsp,DataTempLeft);語(yǔ)音壓縮、存儲(chǔ)和回放實(shí)驗(yàn)流程初始化BJTU-DSP5502板初始化A/D和D/A語(yǔ)音經(jīng)A/D輸入數(shù)據(jù)壓縮數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解壓縮經(jīng)D/A回放開(kāi)始三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.編寫(xiě)CODEC程序，在BJTU-DSP5502板上調(diào)試運(yùn)行。(1)在MIC端(J5端口)接入Linein信號(hào)采集信號(hào)(來(lái)自計(jì)算機(jī)麥克風(fēng)輸出)。(2)利用CCS圖形觀察工具觀察語(yǔ)音信號(hào)頻譜成分。(3)在Headphone信號(hào)輸出端(J6端口)接入揚(yáng)聲器，試聽(tīng)語(yǔ)音信號(hào)輸出的效果。2.在MIC端(J5端口)接入1000Hz的正弦信