基于tlv320aic23的語(yǔ)音系統(tǒng)設(shè)計(jì)(doc畢設(shè)論文)(已修改)
2025-07-01 12:40 本頁(yè)面
【正文】 摘 要本設(shè)計(jì)采用的高速TMS320C5509DSP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)AIC23)具有16~32位采樣精度，采樣頻率范圍從8kHz~96kHz。因此，該音頻編解碼芯片與TMS320C5509DSP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TMS320C5509DSP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TMS320C5509DSP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TMS320C5509DSP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)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：TMS320C5509芯片；TLV320AIC23音頻編解碼芯片；I2C總線；語(yǔ)音系統(tǒng)目 錄1 TLV320AIC23語(yǔ)音系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)及目的………………………………………………1 TLV320AIC23語(yǔ)音系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)………………………………………………..…1 TLV320AIC23語(yǔ)音系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的………………………………………………..…1 TLV320AIC23語(yǔ)音系統(tǒng)介紹………………………………………………..…………12 語(yǔ)音系統(tǒng)的技術(shù)方案及硬件電路設(shè)計(jì)……………………………………………………2 語(yǔ)音系統(tǒng)的性能指標(biāo)………………………………………..…………………………2 …………………………………………2 ………………………………………………………………2 ……………………………………..……………………………………2…………………………………………………………………..…3 C5509與音頻編解碼器的接口設(shè)計(jì)……………………………………………………3 系統(tǒng)的存儲(chǔ)器擴(kuò)展 …………………………………………………………………..5 C5509的電源與時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)…………………………………………………………53 芯片的硬件結(jié)構(gòu)………………………………………..……..………………..………..…6 TLV320AIC23的硬件結(jié)構(gòu) …………………………………………….. ……………..6 .1 AIC23的管腳及外圍接口…………………………………………………………7 AIC23的控制接口 ………………………………………………………………….8 TMS320C5509的硬件結(jié)構(gòu)………………………………………..……………….84 TLV320AIC23語(yǔ)音系統(tǒng)設(shè)計(jì)的CCS實(shí)現(xiàn)………………………………………………..11………………………………………..………..…………………. ……11 CCS配置 ………………………………………..………. ………….………..……….12 程序調(diào)試及運(yùn)行結(jié)果…………………………………………………………………...145 結(jié) 論…………………………………….. ………………………………………………15參考文獻(xiàn)…………………………………………..………..………………….………..……16致謝………………………………………..………..………………………………………17附錄A………………………………………………..………..………………..………..…18附錄B………………………………………………..………..……………..………..………25基于TLV320AIC23的語(yǔ)音系統(tǒng)設(shè)計(jì)1 TLV320AIC23語(yǔ)音系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)及目的 TLV320AIC23語(yǔ)音系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)課程設(shè)計(jì)是實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。學(xué)生通過(guò)動(dòng)手做軟件和硬件設(shè)計(jì)，能夠熟練掌握數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，增加對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的消化和理解。 TLV320AIC23語(yǔ)音系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的（1）完成硬件設(shè)計(jì)；（2）完成TLV320AIC23的初始化；（3）進(jìn)行語(yǔ)音信號(hào)的采集與播放。 TLV320AIC23語(yǔ)音系統(tǒng)介紹在當(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、電子系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)等許多領(lǐng)域中。 基于TMS320C5509DSP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)。2 語(yǔ)音系統(tǒng)的技術(shù)方案及硬件電路設(shè)計(jì) 語(yǔ)音系統(tǒng)的性能指標(biāo)：(1)由于語(yǔ)音信號(hào)的頻率范圍為300Hz3400Hz（人說(shuō)話聲音）或20Hz20kHz（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TMS320C5509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TMS320C5509系統(tǒng)的外圍接口方式。：(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)體積小系統(tǒng)框圖如圖1所示，音源(如麥克風(fēng))發(fā)出的音頻信號(hào)經(jīng)音頻處理器的A／D部分轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后進(jìn)人DSP，完成數(shù)據(jù)的采集工作，由系統(tǒng)的模式識(shí)別部分決定對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行何種處理(如濾波等)，處理后的信號(hào)再通過(guò)音頻編解碼器的D／A部分還原為模擬的聲音信號(hào)送往揚(yáng)聲器輸出。 系統(tǒng)框圖系統(tǒng)的核心芯片選用，TI公司的TMS320VC5509。TMS320VC5509(以下簡(jiǎn)稱(chēng)C5509)是，TI推出的高性能的定點(diǎn)DSP，是，TI公司55xx系列的代表之一，最高可以運(yùn)行在144MHz的主頻，它是基于TMS320C5509DSP的核，因而具有高效且低功耗的特點(diǎn)，非常適合便攜設(shè)備使用。C5509采用統(tǒng)一編址的方式來(lái)劃分存貯空間，程序與數(shù)據(jù)總線均能對(duì)其訪問(wèn)，從而使C5509便于大量數(shù)據(jù)的處理與程序的優(yōu)化。C5509片內(nèi)集成了128K16Bits的SRAM，并具有外部存儲(chǔ)器接口(EMIF：External Memory Interface)，可以與靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SRAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、閃存存儲(chǔ)器(FLASH)、同步突發(fā)靜態(tài)存儲(chǔ)器(SBSRAM)和同步動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器(SDRAM)等器件進(jìn)行無(wú)縫連接。與C5502和C5510等相比，C5509具有更加豐富的片內(nèi)外設(shè)。C5509具有以下的外設(shè)：1個(gè)通用串行總線(USB)接口、2個(gè)多媒體卡控制器(MMC／SD)的標(biāo)準(zhǔn)接口、1個(gè)I2C總線接口、3個(gè)多通道緩沖串口(McBSP)、1個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)接口等。這些特點(diǎn)使得設(shè)計(jì)出來(lái)的系統(tǒng)具有很高的擴(kuò)展性，也使得C5509非常適合于MP3等音頻處理的便攜設(shè)備的開(kāi)發(fā)。 C5509與音頻編解碼器的接口設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的音頻編解碼器選用，TI公司的TLV320AIC23。TLV320AIC23(以下簡(jiǎn)稱(chēng)AIC23)是，TI公司推出的一款高性能的立體聲音頻編解碼(Codec)芯片，芯片內(nèi)置了耳機(jī)輸出放大器，并支持MIC和LINE IN兩種輸入方式(二選一)，且對(duì)輸入和輸出都具有可編程增益調(diào)節(jié)。AIC23的模數(shù)轉(zhuǎn)(ADC)和數(shù)模轉(zhuǎn)換(DAC)部件集成在芯片內(nèi)部，采用了先進(jìn)的Sigma—delta過(guò)采樣技術(shù)
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