【正文】 號(hào)通 過(guò) DSP 進(jìn)行處理的依賴程度也日益增加。TMS320C5402。因?yàn)閷?duì)語(yǔ)音的采樣頻 率一般為 8kHz ,如果每個(gè)樣本用 8bit 表示 ,則一秒鐘語(yǔ)音就需要 64kbit 的存儲(chǔ)空間 ,對(duì)于外接存儲(chǔ)器來(lái)講 ,使用過(guò)多 ,不但成本高 ,而且占用空間。 TMS320VC5402（以下簡(jiǎn)稱 C5402）是 TI（德州儀器）公司 1999 年 10 月推出的性價(jià)比極高的定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器（ DSP）。目前，在很多語(yǔ)音處理統(tǒng)中都用到了語(yǔ)音錄放模塊 ，采集現(xiàn)場(chǎng)的聲音并存起來(lái)供以后回放。其市場(chǎng)前景廣闊。 TLC320AD50 通過(guò)同步串行接口與 DSP 相連接。 McBSP 多通道緩沖串口 C54X 提供高速、雙向、多通道帶緩沖串口 McBSP(Multichannel buffered serial port)。如圖 所示，數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程為：首先寫(xiě)數(shù)據(jù)于數(shù)據(jù)發(fā)送寄存器 DXR[1， 2]，然后通過(guò)發(fā)送移位寄存器 XSR[1， 2]將數(shù)據(jù)經(jīng)引腳 DX移出發(fā)送。這種方法的好處是可以將多 個(gè)寄存器映射到一個(gè)較小的存儲(chǔ)器空間。 McBSP 中各個(gè)模塊的啟動(dòng) /激活次序?qū)Υ诘恼２僮鳂O為重要。如果McBSP 收發(fā)部分的時(shí)鐘和幀同步信號(hào)都是由外部輸入，則這一步可省略。如果 FSGM=0，將在每次 DXR 向 XSR 中復(fù)制數(shù)據(jù)時(shí)產(chǎn)生幀同步， /FRST 位無(wú)效。其原理是在芯片的輸入 /輸出引腳內(nèi)部安排存儲(chǔ)單元，用來(lái)保存引腳狀態(tài)，并在內(nèi)部將這些存儲(chǔ)單元連接在一起，通過(guò)一個(gè) 輸入腳 TDI引入和一個(gè)輸出腳 TDO 引出。 E M U 0E M U 1T R S TT M ST D IT D OT C K仿真器接頭E M U 0E M U 1/ T R S TT M ST D IT D OT C KT C K R E TGNDGNDGNDGNDP D ( V c c )V c cV c cTMS320C5402123457891011 121314 圖 距離大于 時(shí)加入緩沖驅(qū)動(dòng)器 圖 E M U 0E M U 1T R S TT M ST D IT D OT C K仿真器接頭E M U 0E M U 1/ T R S TT M ST D IT D OT C KT C K R E TGNDGNDGNDGNDP D ( V c c )V c cV c cTMS320C5402123457891011 121314 如圖 距離小于 時(shí)不加緩沖驅(qū)動(dòng)器 圖 第 13 頁(yè) 共 27 頁(yè) 167。 圖 內(nèi)部振蕩電路 圖 圖 晶體振蕩電路 圖 復(fù)位電路設(shè)計(jì) C54X DSP 可以通過(guò)復(fù)位引腳 /RS 使‘ C54X 復(fù)位到一個(gè)已知狀態(tài)。工作中復(fù)位則要求復(fù)位的低電平至少保持 6個(gè)時(shí)鐘周期，以使芯片的初始化能夠正確完成。復(fù)位門(mén)限選擇范圍 — ，步長(zhǎng)為 100mV。大多數(shù) SOT 封裝的復(fù)位芯片可提供 5 種標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)位門(mén)限。如 MAX1691 內(nèi)含有一個(gè) 3V、 125mA/h 的鋰電池，具有對(duì) CMOS、 SRAM、或 EEPROM寫(xiě)保護(hù)以及看門(mén)狗等功能。所以 TI 和其他公司也提供了許多單路或雙路電源電壓供電芯片。 167。 程序框圖 主程序 中斷服務(wù)程序 圖 41 軟件總程序框圖 第 20 頁(yè) 共 27 頁(yè) 167。 第 25 頁(yè) 共 27 頁(yè) 硬件調(diào)試 首先測(cè)試電壓是否正確 。編寫(xiě)完畢后就可在仿真器上調(diào)試該軟件。中斷設(shè)置 。 用信號(hào)發(fā)生器分別輸 入不同頻率的正弦波信號(hào) ,用失真度測(cè)試儀分別檢驗(yàn)原始第 26 頁(yè) 共 27 頁(yè) 信號(hào)和重放信號(hào)的失真度 ,檢驗(yàn)結(jié)果如表 1 所示。為避免數(shù)字信號(hào)對(duì)模擬信號(hào)的干擾 ,數(shù)字信號(hào)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離模擬信號(hào) ,數(shù)字信號(hào)不能穿越模擬地等等 .在軟件方面要根據(jù)硬件配置 CMD文件以及 BOOTLOAD的方式等等 . 本系統(tǒng)主要包括 :對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn) 行放大、濾波、采樣、 A/D 轉(zhuǎn)換等的預(yù)處理部分 。 北京，電子工業(yè)出版社， 2020 [17]. 戴明楨 周建江《 TMS320C54xDSP結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用》北航出版社 [18].Pohlmann .(美 ).Principles of Digital Edition. 北京電子工業(yè)出版社 [19]. 韓少華 陳健 傅豐林《多路音頻模擬接口芯片 TLV320AIC10 與 DSP 串行通信的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》《電子產(chǎn)品世界》 2002/9B [20]. Andrew BatemanIain、 PatersonStephens. The DSP Handbook Algorithims,Applications,and Design Techniques. 機(jī)械工業(yè)出版社， 2020。DSP與 PC的通信部分 。 鑒于語(yǔ)音信號(hào)頻率在 5kHz 左右 ,采用二倍頻進(jìn)行了頻響測(cè)試 ,測(cè)試檢驗(yàn)結(jié)果 由失真度和頻響測(cè)試檢驗(yàn)結(jié)果可以看出 ,系統(tǒng)能較好地完成語(yǔ)音記錄和重放功能。軟硬件聯(lián)合調(diào)試即將所有程序綜合在一起 ,利用仿真器對(duì)硬件系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。由于 DSP 的內(nèi)部存儲(chǔ)器比較大 (64kRAM 和 16kROM) ,所以必須對(duì)程序在存儲(chǔ)器的具體位置進(jìn)行配置 ,在 CCS 下仿真時(shí)就需要編寫(xiě)。之后 ,將仿真系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)連接。主程序是整個(gè)程序的核心，它的作用涉及數(shù)據(jù)的讀 /寫(xiě)和具體的處理過(guò)程以及中斷的設(shè)置、寄存器的配置等；中斷向量表主要作用是告知程序中斷跳轉(zhuǎn)的位置，顯而易見(jiàn)，如果在主程序中已經(jīng)設(shè)置，則不再需要配置中斷向量表；命令鏈接文件（ .cmd）的主要作用是分配存儲(chǔ)空間，比如存儲(chǔ)器的第 0 頁(yè)分配作程序空間，第 1 頁(yè)分配作數(shù)據(jù)空間，以及各個(gè)段將要放在哪兒（如 .text 段放在數(shù)據(jù)空間），這個(gè)文件對(duì)每個(gè)工程來(lái)說(shuō)都是必須的。完全可以滿足設(shè)計(jì)的要求。 TMS320C5402DSP的 CPU工作電壓是 ，片內(nèi) I/O 設(shè)備工作電壓是 。 1234 5678V c cM A X 70 7W D I/ R SXFTMS320C54X 圖 3— 5 專用復(fù)位芯片 MAX706 組成的復(fù)位電路 圖 但考慮到成本因素，本系統(tǒng) 選用了 RC 復(fù)位電路，如果在要求較高的系統(tǒng)里面就應(yīng)該選擇專用復(fù)位芯片了。 （ 2）看門(mén)狗功能 看門(mén)狗用來(lái)監(jiān)視微處理器的狀態(tài)。該功能可以通過(guò)一個(gè)手動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。但其功耗較大，可靠性差；當(dāng)電源出現(xiàn)瞬態(tài)降落時(shí)，由于 RC 的響應(yīng) 速度較慢，無(wú)法產(chǎn)生符合要求的復(fù)位脈沖。當(dāng)復(fù)位發(fā)生時(shí)， DSP 終止程序運(yùn)行，并使程序計(jì)數(shù)器 PC 復(fù)位為 0FF80H，地址總線也變成 0FF80H，數(shù)據(jù)總線為高阻， /PS、 /MSTRB 和 R//W 等信號(hào)為高電平。一種是利用芯片內(nèi)部的振蕩電路與 XX2/CLK引腳之間連接的一只晶體和兩個(gè)電容組成并聯(lián)諧振電路如圖 。 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)公布后， TI 公司為其以后的 DSP 器件均設(shè)置符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的 JTAG 邏輯測(cè)試口，通過(guò) JTAG 測(cè)試口訪問(wèn)和調(diào)試 TI DSP 芯片。 一旦 McBSP 初始化完畢，每一次數(shù)據(jù)單元的傳輸都會(huì)觸發(fā)相應(yīng)的中斷，可以在中斷服務(wù)程序中完成 DXR 的寫(xiě)入或是 DRR 的讀出。 5) 在中斷選擇寄存器中，映射 XINT0/1 和（或） RINT0/1 中斷。 如果采用中斷方式，需設(shè)置 SPCR 寄存器的（ R/X） INTM=00B，這樣當(dāng) DRR寄存器中數(shù)據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)備好或可以向 DXR中寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)允許 McBSP產(chǎn)生中斷。當(dāng)向 SPSDx 寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)送入前面子地址寄存器中所指定的內(nèi)嵌數(shù)據(jù)第 10 頁(yè) 共 27 頁(yè) 寄存器；當(dāng)從 SPSDx 讀取數(shù)據(jù)時(shí)，也接入前面子地址寄存器中所指定的內(nèi)嵌數(shù)據(jù)寄存器。這個(gè)過(guò)程允許內(nèi)部或外部數(shù)據(jù)通信同時(shí)進(jìn)行。 （ 1） McBSP 特點(diǎn) C54X的多通道帶緩沖串口 McBSP是在標(biāo)準(zhǔn)串行口的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的， McBSP特點(diǎn)如下： ? 全雙工通信； ? 雙緩沖發(fā)送和三緩沖接收數(shù)據(jù)寄存器，允許連續(xù)的數(shù)據(jù) 流； ? 獨(dú)立的收發(fā)幀信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)； ? 可以與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的編 /解碼器、 AICS（模擬接口芯片）以及其他串行 A/D、 D/A 芯片接口； ? 數(shù)據(jù)傳輸可以用外部時(shí)鐘，也可由內(nèi)部可編程時(shí)鐘產(chǎn)生； ? 當(dāng)利用 DMA 為 McBSP 服務(wù)時(shí)，串行口數(shù)據(jù)讀 /寫(xiě)具有自動(dòng)緩沖能力； ? 支持多種方式的傳輸接口； ? 可與 128 個(gè)通道進(jìn)行收發(fā)； ? 支持傳輸?shù)臄?shù)據(jù)字長(zhǎng)可以是 8 位、 12 位、 16 位、 20 位、 24 位、或 32 位； 第 7 頁(yè) 共 27 頁(yè) ? 內(nèi)置 u 律和 A 律硬件壓擴(kuò)； ? 對(duì) 8 位數(shù)據(jù)的傳輸，可選擇 LSB 先傳或 MSB 先傳； ? 可設(shè)置幀同步信號(hào)和數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)的極性； ? 內(nèi)部傳輸時(shí)鐘和幀同步信 號(hào)的可編程發(fā)生器。 TLC320AD50 具有如下特征： （ 1） 要求直流 的數(shù)字供電和直流 5V 的模擬供電 （ 2） 同步串行接口 （ 3） 要求一階抗混疊濾波器 第 5 頁(yè) 共 27 頁(yè) （ 4） 2 補(bǔ)碼數(shù)據(jù)格式的 88 dB 動(dòng)態(tài)范圍的 ADC 和 DAC （ 5） 可編程的 ADC 和 DAC 轉(zhuǎn)換率 （ 6） 可編程的輸入和輸出增益控制 （ 7） 最大轉(zhuǎn)換速率為 可以使用同步串行口來(lái)發(fā)送控制配置和執(zhí)行 參數(shù)的信息，并由多個(gè)數(shù)據(jù)寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)。 第三章 系統(tǒng) 硬件設(shè)計(jì) TMS320C54X硬件系統(tǒng)基本組成如圖所示，根據(jù)本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，下面將選擇性的介紹其中部分原理和設(shè)計(jì)方法 第 4 頁(yè) 共 27 頁(yè) 圖 31 TMS320C54X硬 件系統(tǒng)基本組成 圖 167。本設(shè)計(jì)采用的高 速 54xDSP 芯片，最高頻能達(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 TMS320C5402 (以下簡(jiǎn)稱 5402 有 16~32 位采樣精度，錄音回放模式下僅 23mW 的耗。 本系統(tǒng)主要研究在 TMS320VC5402 數(shù)字信號(hào)處理器從多路模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)通道獲取信息，并將經(jīng) DSP 處理后的數(shù)字信號(hào)傳送到多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器（ DAC）通道。 DSP 技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣，尤其在音頻處理領(lǐng)域。 AIC 。本設(shè)計(jì) 介紹了以 TI公司的 TMS320C5402 和 AIC（模擬接口電路）芯片 TLC320AD50C 實(shí)現(xiàn)對(duì)音頻信號(hào)的采集與回放的方法，其中著重介紹了系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)及 TMS320C5402 和TLC320AD50C 實(shí)現(xiàn)音頻采集并實(shí)時(shí)回放的軟件設(shè)計(jì)流程。 系統(tǒng)的失真度和頻響檢驗(yàn) 25 總 結(jié) 27 參考文獻(xiàn) 28 致 謝 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 時(shí)鐘及復(fù)位電路設(shè)計(jì) 13 13 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 13 167。第 I 頁(yè) 共 III 頁(yè) 《 基于 DSP 語(yǔ)音錄放電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 》 目錄 摘 要 II ABSTRACT III 第一章 概 述 1 167。 JTAG 在線仿真調(diào)試接口電路設(shè)計(jì) 11 167。 直觀的聽(tīng)覺(jué)檢驗(yàn) 25 167。使用快速成本低的 DSP 芯片和精密音頻接口芯 片對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行處理，能滿足現(xiàn)代大眾對(duì)視聽(tīng)高質(zhì)量享