【文章內(nèi)容簡介】 1個串行EEPROM 和主機處理器的連通。 德州儀器的 eXpress 軟件開發(fā)工具可為 TMS320C67x DSP 系列提供支持，這些工具包括一個高度優(yōu)化的 C/C++編譯器，代碼組合 Studio 集成開發(fā)環(huán)境（ IDE）的 JTAG 為基礎的仿真和實時調(diào)試，和 DSP/BIOS 內(nèi)核。 TMS320C67x 處理器主要由三部分組成：即 CPU內(nèi)核、外設和存儲器。 CPU中 8個功能單元可以并行操作。 CPU具有兩組寄存器，每組寄存器由 16個 32位寄存器組成。 TMS320C67x 芯片包括片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器；外設包括直接存儲器訪問（ DMA）、外設存儲器接口（ EMIF）、低功耗邏輯、擴展總線、串口、主機口和定時器等。如圖 6為 TMS320C6713結(jié)構(gòu)框圖。 圖 6 TMS320C6713結(jié)構(gòu)框圖 外圍接口 TMS320C6713的芯片內(nèi)部集成了許多外圍設備接口，可以方便地連接片外存儲器、主機、串行設備等外設。所有外部接口都是由一些信號線和控制寄存器組成，開發(fā)人員對接口設計的主要工作就是完成接口連線和寫控制寄存器兩項工作 ,使得擴展外設變得更加容易。 C6713片內(nèi)集成的一個 32 bit 的外部存儲器接口 EMIF(External Memory Interface)，可以外擴 8 bit、 16 bit、 32 bit 并行存儲器。內(nèi)部的 16個獨立的擴展直接存儲器訪問通道 EDMA(Enhanced DirectMemoryAccess)大大提高了存儲器訪問的效率 ,EDMA 面向?qū)崟r信號處理 ,可以在 CPU 后臺高效完成存儲空間中數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移 ,具有高效的傳輸速率 ,C621x 和 671x 的數(shù)據(jù)傳輸率可高達 1 200 MB/s。2個 McASP(multichannel audio serial port) ； 2 個 McBSP(multichannel buffered serial port)，可以模擬幾乎所有形式的串行接口； 2個 I2C總線接口；2個 32 bit 的通用定時器； 16通道通用 I/O 口 GPIO(generalpurpose input/output)；一個 16 bit 的主機接口 HPI(HostPort Interface)；還包括程序和數(shù)據(jù)存儲器控制器、中斷控制器、定時器、時鐘發(fā)生器、 PLL(鎖相環(huán)控制發(fā)生器 )及掉電邏輯等功能單元。 TMS320C6000的 EMIF 接口 ,即外部存儲器接口（ The External Memory Interface），支持各種外部器件的無縫接口，包括：流水線式同步猝發(fā) SRAM（ SBSRAM）；同步器件 SBSRAM、 SDRAM；異步器件 SIAM、 ROM 和 FIFO 等以及外部共享存儲器。 EMIF 接口將各類存儲器的控制信號合并復用 , 由于不需要進行后臺刷新 , 系統(tǒng)允許同時具有這 3 種類型的存儲器。 EMIF 接口具有 32位數(shù)據(jù)總線 , 20位地址總線 , 4個存儲空間選通信號和 4個字節(jié)使能信號。 EMIF 允許高度的可編程性以用于異步訪問。對于異步訪問的 建立時間、猝發(fā)時間和保持時間可以進行編程設置 , 讀寫訪問可以得到單獨的建立時間、猝發(fā)時間和保持時間參數(shù)。 簡單來說， EMIF 接口就相當于一個可配置的總線接口，其接口上面的信號線基本囊括了各種存儲器（ SRAM、 Flash RAM、 DDRRAM 等）的讀寫接口信號。通過軟件配置相應的寄存器，可以使 EMIF 接口工作于和設計中使用的外部存儲器相匹配的固定的接口形式。但是與其他固定接口不同的是， EMIF 接口讀寫時序中的高低電平的保持時間是可以通過寄存器設置的。 圖 7 TMS320C6713 的 EMIF 接口信號示意 圖 如果多個請求服務同時到達， EMIF 會根據(jù)每個請求優(yōu)先級來進行處理。最高為 HOLD，最低為刷新。對 EMIF 編程時，必須了解外部存儲器地址如何分配給片使能空間，即 CE 空間，每個 CE 空間可以同那些類型的存儲器連接，以及用那些寄存器位來配置 CE空間。 下面就本次設計使用的 TMS320C6713 為例詳細介紹一下 EMIF。 TMS320C6713的 EMIF 可以通過下面兩種請求器處理外部總線請求：片內(nèi)加強型直接存儲器存取 EDMA 控制器；外部共享存儲器的設備控制器。如圖 7 所示是 320C6713 的 EMIF接口信號示意圖。 圖 7 中， ECLKIN 信號是系統(tǒng)提供的一個外部時鐘源。 ECLKOUT 信號是由內(nèi)部產(chǎn)生（基于 ECLKIN），所有與本控制器 EMIF接口對接的存儲器必須工作在 ECLKOUT下。 SBSRAM 接口、 SDRAM 接口和異步接口的信號合并復用。這里的 CE1 片選空間支持所有的 3 種存儲器接口。 表 2 列出 TMS320C6713 的 EMIF 存儲器映射寄存器。通過設置這些寄存器，既可以將 EMIF 配置成為不同類型、不同位寬的總線接口，又可以配置總線讀寫時序的速度。由于 EMIF 接口的這一優(yōu)勢，設計者使用集成 EMIF 接口的控制芯片時，無論是 擴展外部存儲設備，還是利用 EMIF 接口進行外部設備的讀取，其難度都大大降低。這在一定程度上也使得具有 EMIF 接口的高速控制核（ TMS320C6000 系列的 DSP）在將來能夠得到更加廣泛的應用。 表 2 TMS320C6713 的 EMIF 存儲器映射寄存器 在實際生活中，當聲源遇到物體時，會發(fā)生反射。反射的聲波和聲源聲波一起傳輸，聽者會發(fā)現(xiàn)反射聲波部分比聲源波慢一些，類似人們對山體高聲呼喚后，可以再過一會聽到回聲的現(xiàn)象。聲音遇到較遠的物體產(chǎn)生的反射，回比遇到較近的物體的反射波晚些到達聲源位置，所以回聲和原生的延遲會隨物體的距離大小改變。同時反射聲音的物體對聲波的反射能力，決定了聽到回聲的強弱和質(zhì)量。另外，生活中回聲的成分比較復雜，有反射、漫反射、折射，還有回聲的多次反、折效果。已知一個數(shù)字音源，可以利用計算機的處理能力，用數(shù)字的方式通過計算模擬回聲效應。也就是 說可以在原聲音流中疊加延遲一段時間的聲流，實現(xiàn)回聲的效果。當然通過復雜的運算，可以計算各種效應的混響效果。如此產(chǎn)生的回聲，我們稱之為數(shù)字回聲。 該回音系統(tǒng)中的 I2C 接口 模塊 由串行數(shù)據(jù) SDA和串行時鐘 SCL 組成， SDA 和SCL均為雙向接口。連接在同一總線上的 I2C設備可以工作在多主線工作模式下。包括 TMS320C6713 DSP 在內(nèi)的每個 I2C 設備都有唯一的設備地址可供軟件尋址。其中，主設備用于發(fā)送時鐘并啟動數(shù)據(jù)傳輸，被主設備尋址的 則為從設備。這些設備根據(jù)各自的功能，既可以作為發(fā)送器，也可以作為接收器。 當系統(tǒng)進行初始化配置時， DSP通過 I2C總線將配置命令發(fā)送 TLV320AIC23，并在配置完成后 TLVAIC23開始工作。 對于 DSP 的多通道緩沖串口 (McBSP)設置，由于 TLV320AIC23采樣輸出的是串行數(shù)據(jù)，因此，需要協(xié)調(diào)好與之相配的 DSP 的串行傳輸協(xié)議。因而必須對 DSP的串口進行正確設置。 McBSP 串口一般可通過六個引腳讓數(shù)據(jù)通路和控制通路與外部設備相連。數(shù)據(jù)經(jīng) McBSP 串口與外沒的通信一般通過 DR 和 DX 腳來傳輸， 控制同步信號則由 CLKX、 CLKR、 FSX、 FSR等四引腳來完成。由于 McBSP 串口的數(shù)據(jù)線 DR 和 DX 帶有緩存寄存器，而幀同步信號 FSX、 FSR以及時鐘信號 CLKX、 CLKR都具有可編程性，因此，它與 TLV320AIC23之間的接口設計非常靈活。從這些特點可以看到：將 McBSP串口設置為 SPI模式，并使串口的接收器和發(fā)送器同步，然后由 TLV320AIC23的幀同步信號 LRCIN、 LRCOUT 啟動串口傳輸，同時將發(fā)送接收的數(shù)據(jù)字長設定為 32 Bit (左聲道 16Bit，右聲道 16 Bit)單幀模式，就可以方便地實現(xiàn)與 TLV320AIC23之間的無縫連接。 輸入語音信號時， TLV320AIC23先通過其中的 AD 轉(zhuǎn)換采集輸入的語音信號，每采集完一個信號便將數(shù)據(jù)發(fā)送到 DSP 的 McBSP 接口上，以便 DSP可以讀取語音數(shù)據(jù)。每個數(shù)據(jù)均為 16位無符號整數(shù)，左右通道各有一個數(shù)值。 語音信號輸出時，可由 DSP 將語音數(shù)據(jù)通過 McBSP 接口發(fā)送給 TLV320AIC23，再由 TLV320AIC23的 DA 器件將他們變成模擬信號輸出。 本系統(tǒng)是基于 ICETEKC6713PCI 評估板來實現(xiàn)的。 TVL320AIC23 與 C6713的接口有兩種：數(shù)據(jù)接口（輸入和輸出 A/D、 D/A的數(shù)據(jù)）和控制接口（設置芯片參數(shù)改變工作狀態(tài)）。 AIC23 的數(shù)據(jù)口有四種工作方式，一般采用的模式為 DSP 模式。本文設計系統(tǒng)為 DSP 模式（ TI 的 DSP 的專門連接模式）。數(shù)據(jù)接口的連接方式如圖 9所示，其中 BCLK 為數(shù)據(jù)口位時鐘信號。 LRCIN 為 DAC 輸出的幀同步信號； LRCOUT 為 ADC輸入的幀同步信號； DIN 為 DAC輸出的串行數(shù)據(jù)的輸入； DOUT 為 ADC輸出的串行數(shù)據(jù)的輸出。 DSP 開發(fā)板采用標準化的擴展總線 , 對地址與數(shù)據(jù)總線 、控制總線及 EMIF 接口進行擴展。 EMIF 是外部存儲器和 TMS320C6713 片內(nèi)運算處理單元間的接口 ,EMIF 通過增強型直接存儲器訪問 (EDMA)控制器處理外部總線請求和數(shù)據(jù)傳輸 。數(shù)據(jù)接口卡包括 EMIF 接口電路、 A/D 轉(zhuǎn)換電路和 D/A 轉(zhuǎn)換電路。 A/ D、D/A 轉(zhuǎn)換功能分別由 ADS5560 和 AD768 實現(xiàn)。 C6713 的多通道緩沖串口 MCBSP 可以配置為 SPI 總線接口、其串行數(shù)據(jù)傳輸格式與 TLV320AIC23 的 DSP 模式兼容 ,此外 ,這兩款芯片的 I/O 電壓兼容，從而使得 C6713 與 TLV320AIC23 可以無縫連接，系統(tǒng)設計簡單。 圖 12 AIC23 與 TMS320C6713 的連接 MODE 引腳作為串行接口輸入模式選擇端。 0為 I178。C 模式， 1為 SPI 模式由于C6713 片內(nèi)外設含有 I178。C 模塊，開發(fā)板直接使用 C6713 的 I178。C 模塊來控制TLV320AIC23，此時 C6713 作為 I178。C總線生的主設備， TLV320AIC23 作為從設備，通過編程完成對 TLV320AIC23 的配置。 SPI 模式的數(shù)據(jù)傳輸方式可以參考TLV320AIC23 數(shù)據(jù)手冊。 CS 接地定義 I178。C 總線上 TLV320AIC23 的 7bit 外設地址為“ 0011010”， SCL 和 SDI 分別是 TLV320AIC23 的控制端口和數(shù)據(jù)輸入端，分別和 C6713 的 I178。C 模塊端口 SCL 和 SDA 相連。在配置 TLV320AIC23 的時候，需要注意： （ 1）寫一次地址后，只能對一個寄存器進行寫操作，而不能對所有的寄存器進行操作。 （ 2）在 I178。C 模式下，數(shù)據(jù)是分為 2 個 8bit 寫入的，而 TLV320AIC23 有 7 位 地址和 9 位數(shù)據(jù)，所以在編程的時候需要把數(shù)據(jù)項的最高位補充到前 8bit。 （ 3）在更改控制寄存器的時候，對應于每一次工作狀態(tài)的改變，應對所有的寄存器進行重新寫入，否則系統(tǒng)無法正常工作。而且同時應該寫 Rggister10,同時對所有的寄存器進行復位處理。 在控制接口方面， AIC23 內(nèi)有 11 個可編程的控制寄存器，來控制芯片的左右聲道音量、采樣頻率、立體聲輸入方式等工作狀態(tài)?？刂平涌诳蛇x擇采用 SPI接口和接口，由外部的 MODE 引腳的電平狀態(tài)來決定。本文系統(tǒng)采用接口方（ MODE設為低電平）對 AIC23 進行配置， AIC23 的寄存器是只寫不讀，其控制字的高 7位為寄存器地址，低 9 位為 寫入寄存器的控制數(shù)據(jù)。 AIC23 各控制寄存器 地址及對應的控制內(nèi)容如表 2 所示： 寄存器地址 寄存器 000 0000 左通道音頻輸入音量控制寄存器 000 0001 右通道音頻輸入音量控制寄存器 000 0010 左通道耳機音量控制寄存器 000 0011 右通道耳機音量控制寄存器 000 0100 模擬音頻通道控制寄存器 000 0101 數(shù)字音頻通道控制寄存器 000 0110 電源節(jié)省控制寄存器 000 0111 數(shù)字音頻格式寄存器 000 1000 采樣頻率控制寄存器 000 1001 數(shù)字接口激活寄存器 000 1111 復位寄存器 表 2 控制寄存器 軟件設計 AIC23 是音頻信號處理芯片。其處理過程直接從 AIC23 的模擬信號輸入端輸入，經(jīng)過 AIC23 采樣后，將數(shù)據(jù)傳送到 DSP； DSP應用相應的算法對數(shù)據(jù)進行處理，并將處理后的數(shù)據(jù)傳送到 AIC23 的 D/A 輸入端； AIC23 對收到的數(shù)據(jù)進行數(shù)/模轉(zhuǎn)換，變成聲音信號后輸出到相應的后端處理電路輸入端；最后由后端處理電路將輸入的聲音信號轉(zhuǎn)變成聲音輸出到音響設備。 系統(tǒng)軟件設計基于 DSP 的 CCS 集成開發(fā)環(huán)境 ,采用 C 語言和匯編語言混合方式編寫應用程序。語音輸入信號通過 AIC23 的 A/D 轉(zhuǎn)換采集 ,DSP 通過 MCBSP 接