【正文】 26 第 五 章 系統(tǒng) 測試 測試內(nèi)容 本次測試將應(yīng)用程序下載到 DSP 中，然后用杜邦線連接 ISD4004 開發(fā)板，進(jìn)行功能測試。停止當(dāng)前操作 PLAY3: JNB STOP,REC6 。從當(dāng)前地址放音 11110 X A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 PLAY1: CLR LED 。關(guān)片選 ACALL STOPP 。 CLR LED 。SETREC 16 位 。 AJMP MAIN。 C5402McBSP 初始化程序主要完成對 DSP 的 McBSP 進(jìn)行設(shè)置，使其工作在以下狀態(tài) :以 SPI 模式運(yùn)行，每幀一段，每段 1字，每字 16位。只需把事先編輯好的語音信息的準(zhǔn)確地址傳送到 ISD4004 的控制口 就可以實(shí)現(xiàn)指定地址的放音。我們需要知道每一時(shí)刻的錄音信息在芯片存儲(chǔ)器中所處的位置，這樣有利于我們實(shí)時(shí)地監(jiān)控 ISD4004 語 音芯片工作的位置，從而能夠知道所錄的每段信息的開頭和結(jié)尾的準(zhǔn)確地址，便于我們對已錄入的信息進(jìn)行管理。刪除語音可通過將相應(yīng)語音行全置零來完成。 ISD4004 共 2400 行，實(shí)際只需要 12 位地址即可完成尋址。 數(shù)據(jù)在時(shí)鐘上升沿移入 ,在下降沿移出。商業(yè)級(jí) 芯片在整個(gè)溫度和電壓范圍內(nèi) , 頻率變化在 +%內(nèi)。 串行輸出 (MISO) ISD 的串行輸出端。 CCS 的主要功能 CCS 的功能十分強(qiáng)大，它集成了代碼的編輯、編譯、鏈接和調(diào)試等諸多功能，而且支持 C/C++和匯編的混合編程，其主要功能如下： 具有集成可視化代碼編輯界面，用戶可通過其界面直接編寫 C、匯編、 .cmd文件等； 含有集成代碼生成工具，包括匯編器、優(yōu)化 C 編譯器、鏈接器等，將代碼的編輯、編譯、鏈接和調(diào)試等諸多功能集成到一個(gè)軟件環(huán)境中； 高性能編輯器支持匯編文件的動(dòng)態(tài)語法加亮顯示，使用戶很容易閱讀代碼，發(fā)現(xiàn)語法錯(cuò)誤； 工程項(xiàng)目管理工具可對用戶程序?qū)嵭许?xiàng)目管理。 BCLKX能夠被設(shè)置為輸入或輸出，復(fù)位后被配置為輸入信號(hào)。 REDAY: 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好信號(hào)。 5402 復(fù)位時(shí)總線保持功能無 效，但可以通過分區(qū)轉(zhuǎn)換控制寄存器（ BSCR）的 BH 位使能 /無效。其獨(dú)立的程序和數(shù)據(jù)總線 ,允許同時(shí)訪問程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 ,實(shí)現(xiàn)高速并行操作。這是因?yàn)椋旱谝唬瑪?shù)字技術(shù)能夠完成許多很復(fù)雜的信號(hào)處理工作；第二，通過語音進(jìn)行交換的信息本質(zhì)上具有離散的性質(zhì)，因?yàn)檎Z音可以看成是因素的組合，這就特別適合于數(shù)字處理；第三，數(shù)字系統(tǒng)具有高可靠性、價(jià)廉、緊湊、快速等特點(diǎn)，很容易完成實(shí)時(shí)處理任務(wù)；第四，數(shù)字語音適合于在強(qiáng)干擾通信中傳輸，易于和數(shù)據(jù)一起在通信網(wǎng)中傳輸，也易于進(jìn)行加密傳輸。一方面，對聲音語音學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的研究逐漸深入，魯棒的語音 識(shí)別、基于語音段的建模方法及隱馬爾可夫模型與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合成為研究的熱點(diǎn)。在軟件部分本文首先對 TI 公司的 DSP 開發(fā)工具 CCS 作了介紹，接著對 DSP 軟件開發(fā)流程進(jìn)行了簡要的敘述，然后就詳細(xì)的分別對 DSP 的初始化、音頻采集、 TMS320VC5402 的并行引導(dǎo)裝載程序進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì)。ISD4004。因此很多資料均是ISD 系列芯片與單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)，而 ISD40000 系列芯片與 DSP 的應(yīng)用文獻(xiàn)幾乎沒有。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的 設(shè)計(jì)一個(gè)基于 DSP 的語音錄放系統(tǒng)，語音錄放模塊由單片語音錄放芯片ISD4004 及其外圍電路組成；控制電路是由 DSP 編程控制實(shí)現(xiàn)。從而使處理器具有在單個(gè)周期內(nèi)同時(shí)執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算 ,邏輯運(yùn)算 ,位移操作 ,乘法累加運(yùn)算以及訪問程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的強(qiáng)大功能。這四個(gè)中斷請求信號(hào)都 6 可以用中斷屏蔽寄存器（ IMR）和中斷方式位屏蔽。 BCLKR0~BCLKR1: 接收時(shí)鐘輸入。 BFSX0~BFSX1：用于數(shù)據(jù)輸入 /輸出的幀同步脈沖。芯片采用多電平直接模擬量存儲(chǔ)技術(shù) , 每個(gè)采樣值直接存貯在片內(nèi)閃爍存貯器 中 ,因此能夠非常真實(shí)、自然地再現(xiàn)語音、音樂、音調(diào)和效果聲 ,避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮 造成的量化噪聲和 金屬聲 。 ISD 在任何操作 (包括快進(jìn) )中檢測到 EOM 或 OVF 時(shí) ,本端變低并保 持。在不外接地時(shí)鐘時(shí) ,此端必須接地。因此要注意移入的數(shù)據(jù)是否與器件當(dāng)前進(jìn)行的操作兼容。以行地址為表項(xiàng)的 MAT，所要求的存儲(chǔ)空間是較大的。 串行時(shí)鐘（ SCLK）由 DSP 主時(shí)鐘產(chǎn)生。對器件尋址，就是選擇一行，從行首開始錄、放操作，而每行中的各列是不可尋址的。最后， ISD4004采樣得到的語音信號(hào)相對 “ 干凈 ” 。下程序段完成了 McBSP 的 SPI 模式設(shè)置（單幀數(shù)據(jù)為 24bit，串行時(shí)鐘上升沿發(fā)送數(shù)據(jù)，時(shí)鐘頻率為 40kHz）： STM SPCR1,McBSP1_SPSA STM 0000h,McBSP1_SPSD 。 MOV BDX, 0FFH。 CLR 。 REC4: JNB INT,REC7 。延時(shí)錄音 JB AN,REC6 。STOP=0 停止放音 JB INT,PLAY2 。 SETB SS 。 經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我不論是從理論知識(shí)還是從實(shí)際操縱中都學(xué)到了不少知識(shí)，我接觸到更多平時(shí)沒有接觸過的科學(xué)儀器設(shè)備、元器件，并且獲得了相關(guān)的儀器調(diào)試經(jīng) 驗(yàn)，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了自己在這方面的很多不足之處。發(fā) 0X11 0XXX ACALL ISDX 。時(shí)鐘 SCLK=0 SETB SCLK 。等待 AN=1 DJNZ 36H,REC9。中斷 RESET JB AN,REC5 。關(guān)片選 。等按 AN 鍵 DJNZ 3AH,MAS1 。XWDLEN1=100,發(fā)送數(shù)據(jù)每幀 24bit STM XCR2,McBSP1_SPSA STM 0001h,McBSP1_SPSD STM SRGR1,McBSP1_SPSA STM 00ffh,McBSP1_SPSD ； CLKGDV=0xFF,SPI 的時(shí)鐘 =DSP 時(shí)鐘 /256 STM SRGR2,McBSP1_SPSA STM 20xxh,McBSP1_SPSD STM PCR,McBSP1_SPSA STM 0a08h,McBSP1_SPSD 。有時(shí)喇叭放音會(huì)出現(xiàn)失真現(xiàn)象，這是可能是運(yùn)放的增益過高所致，需要在 1腳和 8腳之間加一個(gè) 10uF電容或串聯(lián)一個(gè) 10K電位器調(diào)整一下。因此，微控制器很容易通過軟件查詢 RAC的方法來確定何時(shí)已到達(dá)行末。放音時(shí)按下 NUM 即開始，遇以語句 EOM 時(shí)自動(dòng)停止放音。要播放第幾條語句，則尋找第幾個(gè) bit15 為 1的表項(xiàng)。 ISD4004 內(nèi)部存儲(chǔ)器分為 2400 行，每行 1600 列。本端接 VCCA 則禁止自動(dòng)靜噪。每個(gè) RAC 周期表示 ISD 存儲(chǔ)器的操作進(jìn)行了一行 (ISD4004 系列中的 存貯器共 2400 行 )。差分驅(qū) 10 動(dòng)時(shí) ,信號(hào)最大幅度為峰峰值 16mV，為 ISD33000 系列相同。代 碼調(diào)試工具是對可執(zhí)行程序進(jìn)行調(diào)試，使其能夠達(dá)到預(yù)計(jì)目標(biāo)。 BFSR0~BFSR1: 用于接收輸入的幀同步脈沖。當(dāng) RS 有效，強(qiáng)迫程序計(jì)數(shù)器變成 0FF80h，當(dāng) RS 變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，處理器從程序存儲(chǔ)器的 0FF80h 單元開始執(zhí)行程序。 D15~D0 用于 CPU 與外部數(shù)據(jù) /程序存儲(chǔ)器或 I/O 設(shè)備之間傳送數(shù)據(jù)。技術(shù)關(guān)鍵是理解 ISD4004 語音芯片操作功能的時(shí)序圖，內(nèi)部地址構(gòu)架，以及與 DSP 之間的 SPI 通信模式。 1939 年產(chǎn)生了一種概念全新的語音處理技術(shù)，這就是著名的通道聲碼器技術(shù)。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)處理和信息技術(shù)的發(fā)展，語音交互已經(jīng)成為人機(jī)交互的必要手段，而語音信號(hào)的采集處理是人機(jī)交互的前提和基礎(chǔ)。 I 基于 DSP 的最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 摘要 語音信號(hào)處理就是研究如何能更加有效地產(chǎn)生、傳輸和獲取語音信息的學(xué)科。對頻域分析處理，即對信號(hào)的頻率特性在頻譜中加以分析研究，這拓展了信號(hào)分析的范圍，是對不確定信號(hào)分析的主要方法。這種 “ 波形原則 ”幾乎統(tǒng)治了其后整整一百年。在實(shí)際生活中，本系統(tǒng)可以應(yīng)用在汽車倒車系統(tǒng)、家庭安防系統(tǒng)、公交車報(bào)站以及醫(yī)院的病房室等應(yīng)用之中。 D15(MSB)~ D0(LSB):16 位并行數(shù)據(jù)總線。 RS 有效時(shí)， DSP 結(jié)束當(dāng)前正在執(zhí)行的操作， CPU 和外設(shè)重新初始化。串行數(shù)據(jù)由 BDR0/BDR1 端接收后，傳送到緩沖串行口接收移位寄存器（ BRSR）。代碼生成工具是將源程序進(jìn)行編譯、匯編并鏈接成可執(zhí)行程序。單端輸入時(shí) , 信號(hào)由耦合電容輸入 ,最大幅度為峰峰值 32mV,耦合電容和本端的 3KΩ 電阻輸入阻抗決定了芯片頻帶的 低端截止頻率。 行地址時(shí)鐘 (RAC) 漏極開路輸出。 1mF 的電容也影響自動(dòng)靜噪電路對信號(hào)幅度的響應(yīng)速度。 DSP 可以通過 SPI 接口獲得每次錄音結(jié)束時(shí)的 ISD 內(nèi)部信息指針，據(jù)此構(gòu)建一個(gè)信息地址表（ MAT），并將此表存入 Flash Memory 中，作為以后錄放、刪除操作時(shí)信息管理的依據(jù)。 表 1 MAT 實(shí)例 MAT bit15 實(shí)際行地址 句 1000 0000 0000 0000 1 0000 0000 0000 0000 1 0000 0000 0000 0001 0 0000 0000 0000 0001 0000 0000 0000 0002 0 0000 0000 0000 0002 1000 0000 0000 0003 1 0000 0000 0000 0003 2 0000 0000 0000 0005 0 0000 0000 0000 0005 0000 0000 0000 0006 0 0000 0000 0000 0006 1000 0000 0000 0004 1 0000 0000 0000 0004 4 0000 0000 0000 0007 0 0000 0000 0000 0007 0000 0000 0000 0008 0 0000 0000 0000 0008 放音時(shí)， DSP 從 MAT 表頭開始搜索 bit15 為 1 的表項(xiàng)。按下 NUM 鍵觸發(fā) INT1 中斷開始錄音，按下 STOP 鍵觸發(fā) INT0 中斷終止錄音。這個(gè)時(shí)鐘相對于微控制器的速度來說較慢，上例為 200ms。本系統(tǒng)采用采用 LM386功率放大器，以提高揚(yáng)聲器的驅(qū)動(dòng)能力。RDATDLY=01 STM XCR1,McBSP1_SPSA STM 0080h,McBSP1_SPSD 。 MAS1: JB AN,MAS0 。 SETB SS 。停止當(dāng)前操作 REC5: JNB STOP,REC6 。延時(shí)錄音 JB AN,REC6 。開片選 CLR SCLK 。停止當(dāng)前操作 STOP 8 位 STOPP: MOV A,30H 。體會(huì)到理論知識(shí)對實(shí)踐有很大的指導(dǎo)作用，只有在正確理論的指引下才能設(shè)計(jì)出合乎實(shí)際需要的硬件電路。關(guān)片選 ACALL YS50 。無 OVF EOM 繼續(xù)放音 SETB LED 。等待 AN=1 DJNZ 36H, REC8。OVF=0 芯片溢出 JNB AN, REC3。 SETB 。 CLR EA。Reset 接收 STM SPCR2,McBSP1_SPSA STM 0000h,McBSP1_SPSD 。在語音播放的模式下，單片機(jī)向 ISD4004發(fā)送播放的地址和語音播放指令后，便可以播放相應(yīng)段的語音。每一行的所有操作都從第一列開始。在 DSP 運(yùn)行于 10MHz 時(shí)，設(shè)置時(shí)鐘分頻因子為 255，得到約 40kHz 的串行傳輸時(shí)鐘，適應(yīng) ISD4004 相對慢速的要求。本例中為 2400 行語句，則要求 MAT 具有 2400 個(gè)表項(xiàng)。當(dāng)然 ,也允許在一個(gè) SPI 周期里 ,同時(shí)執(zhí)行讀狀 態(tài)和開始新的操作 (即新移入的數(shù)據(jù)與器件當(dāng)前的操作可以不兼容 )。 自動(dòng)靜噪 (AMCAP) 當(dāng)錄音信號(hào)電平下降 到內(nèi)部設(shè)定的某一閾值以下時(shí) ,自動(dòng)靜噪功能使信號(hào)衰弱 ,這樣有 助于養(yǎng)活無信號(hào) (靜音 )時(shí)的噪聲。中斷狀態(tài)在下一個(gè) SPI 周期開始時(shí)清除。采樣頻率可,頻率越低 ,錄放時(shí)間越長 ,而音質(zhì)則有所下 降 ,片內(nèi)信息存于閃爍存貯器中 ,可在斷電情況下保存 100 年 (典型值 )，反復(fù)錄音 10 萬次 圖 5 ISD4004 引腳圖 圖 23 ISD4004 管腳分布圖 引