【正文】 在設(shè)計(jì)中考慮到按鍵抖動(dòng)的問(wèn)題，特設(shè)計(jì)為硬件防抖 ，通過(guò)在按鍵端加入電容，對(duì)抖動(dòng)波紋進(jìn)行積分緩沖處理來(lái)實(shí)現(xiàn)硬件防抖，這里電容容值的大小與系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)鐘頻率有關(guān)，可以通過(guò)計(jì)算得知電容選擇在 103~104 為最佳。語(yǔ)音輸入信號(hào)采用紅色插口，輸出信號(hào)采用青色插口方便識(shí)別。 圖 晶振 在引腳連接時(shí)需注意，為保證復(fù)位可靠， AD50 的 RESET 引腳接入 DSP 的 XF引腳，復(fù)位信號(hào)需要由軟件控制 ,設(shè)計(jì)中采用軟件 2 次通訊方式傳輸數(shù)據(jù)，所以 FC引腳需接地 ,工作在主芯片模式所以 M/S 應(yīng)接高電平，輸入輸出信號(hào)全為差分方式，輸出直接接單向即可。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 20 頁(yè) 圖 模擬地?cái)?shù)字地分離設(shè)計(jì) 語(yǔ)音轉(zhuǎn)換模塊 本設(shè)計(jì)采用 TLC320AD50C 芯片 進(jìn)行 語(yǔ)音信號(hào)的 AD/DA 轉(zhuǎn)換，與 DSP 端通信采用 McBsp1 多緩沖通道 串口 進(jìn)行 數(shù)據(jù) 的收發(fā)， AD50 芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 。 圖 LM386 功率放大 在 供電電路設(shè)計(jì)中采用了最簡(jiǎn)單的電阻分壓方式設(shè)計(jì)，由于本設(shè)計(jì)中的 電源僅作為放大器的參考電平使用，所以設(shè)計(jì)中沒(méi)必要增加復(fù)雜的電壓轉(zhuǎn)換器件，但是為了獲得精準(zhǔn)的 電平，分壓電阻的選擇必須合適，經(jīng)計(jì)算選擇 1%的電阻為最佳，并在實(shí)際使用中電阻 R4 R44 必須經(jīng)過(guò)測(cè)量，選擇阻值最為接近的一組進(jìn)行焊裝。另外 MAX7219 的電源入口濾波電容同樣需要靠近電源引腳。 圖 顯示電路設(shè)計(jì) 圖 四聯(lián)數(shù)碼管電路設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)中需要注意的 是 MAX7219 為動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管方式，這樣功耗可以降到最低，并且數(shù)碼管內(nèi)部擁有亮度調(diào)節(jié)寄存器可以將亮度調(diào)節(jié)在 16 個(gè)不同的等級(jí)，但是盡管如此在最低亮度狀態(tài)時(shí)，驅(qū)動(dòng) 8 個(gè)數(shù)碼管時(shí)的功耗也略顯 大 ，并且亮度較 高，在不要求很高的亮度時(shí)我們可以考慮加入限流電阻來(lái)解決此問(wèn)題，連接方法就是在每個(gè)單獨(dú)的數(shù)碼管的段選入口處串聯(lián)一個(gè)電阻，電阻大小可以為 100ohm~1kohm 不等，可以按實(shí)際需求選擇，這里推薦 470ohm 為最佳 。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁(yè) 圖 PLL 倍頻模式選擇 如圖 所示，本設(shè)計(jì)中采用用戶選擇方式來(lái)設(shè)置啟動(dòng)方式，用戶可根據(jù)圖 來(lái)選擇的 PLL 倍頻模式，實(shí)現(xiàn) 10Mhz160Mhz 的頻率選擇 。工作方式和 PLL 倍頻方式可由硬件預(yù)置。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁(yè) 圖 存儲(chǔ)方式配置 圖 讀寫(xiě)信號(hào)控制 在存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)中布線時(shí)首要考慮的問(wèn)題就是高速電路中控制信號(hào)等長(zhǎng)線的問(wèn)題，舉例來(lái)說(shuō)若果讀寫(xiě)控制信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)長(zhǎng)度相差太多，等讀寫(xiě)信號(hào)到達(dá) 存儲(chǔ)器端 后 一段時(shí)間后 ，數(shù)據(jù)信號(hào)還沒(méi)有到， 在此等待期間如果第二個(gè)讀寫(xiě)信號(hào)出現(xiàn)，但數(shù)據(jù)信號(hào)并沒(méi)有跟上，則會(huì)在硬件上出現(xiàn)時(shí)序錯(cuò)誤，這樣的問(wèn)題如果不注意，是非常難處理的， 在 設(shè)計(jì)中我們可以考慮走蛇形線等方式來(lái)解決此問(wèn)題 ，這需要根據(jù)布線工具來(lái)選擇方法，在本設(shè)計(jì)中使用的 是 Protel DXP 進(jìn)行繪圖，需要自行根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)長(zhǎng)度 。 圖 FLASH 模塊電路設(shè)計(jì) 圖 SRAM 模塊電路設(shè)計(jì) IS61LV25616 為 256 16 SRAM，用作擴(kuò)展 DSP 程序空間或數(shù)據(jù)空間。 在硬件復(fù)位器件，如果 VC54X 的 MP/MC 引腳為高電平，表示 DSP 設(shè)置為微處理器工作方式，則從外部程序存儲(chǔ)器 0FF80h 起執(zhí)行用戶程序；若 MP/MC為低電平，表示 DSP設(shè)置為微型計(jì)算機(jī)工作方式，則從片內(nèi) ROM的 0FF80h起執(zhí)行選擇自舉方式的程序 。程序存儲(chǔ)器空間存放要執(zhí)行的指令和執(zhí)行中所用的系數(shù)表。 圖 本設(shè)計(jì)中 的 TPS73HD301 模塊電路 在 LAYOUT 時(shí) 同 樣 要注意元件擺放 和散熱問(wèn)題，需要注意的是 TPS73HD301 芯片背面為金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，布線時(shí)需要在背面打通孔時(shí)需要注意覆阻焊層。最后 在 LAYOUT 時(shí)必須設(shè)置大面積地來(lái)保證散熱完全， 并且要求濾波電容靠近 7805 的兩邊引腳，大濾波電容必須靠近總電源入口，這樣才能保證將電源干擾降到最小。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁(yè) 第 四 章 語(yǔ)音采集系統(tǒng) 的 硬件設(shè)計(jì) 電源設(shè)計(jì) 電源電路中采用 7805 實(shí)現(xiàn) 5V輸出穩(wěn)壓，為 5V器件提供 TTL 電平，并且為后繼 TPS73HD301 的轉(zhuǎn)換提供輸入。 與 DSP 連接僅需 1 個(gè)串口即可驅(qū)動(dòng) 8 聯(lián)數(shù)碼管。 一片 MAX7219 可驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) 7段（包括小數(shù)點(diǎn)共 8 段）數(shù)字 LED、 LED 條線圖形顯示器 、 或 64 個(gè)分立的 LED 發(fā)光二級(jí)管 。 SRAM: IS61LV25616AL ISSI 的 IS61LV25616AL 是一個(gè) 256K*16 位字長(zhǎng)的高速率靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。 AD50 的工作溫度范圍是 0～ 70℃，單一 5V電源供電或 5V和 聯(lián)合供電，工作時(shí)的最大功耗為 120 mW。 語(yǔ)音 處理 芯片 TLC320AD50C TLC320AD50C 是 TI 公司生產(chǎn)的一種 16 位、音頻范圍 (采樣頻率為 2～) 、內(nèi)含抗混疊濾波器和重構(gòu)濾波器的 模擬接口電路 ,它有能與許多 DSP 相連的同步串行通信接口。 芯片選型方案 主芯片 TMS320VC5416 TMS320VC5416 是 TI 公司生產(chǎn)的一種性能價(jià)格比較高的 16 位定點(diǎn) DSP，它具西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁(yè) 有運(yùn)算速度快、通用性能、接口連接方便特點(diǎn)，尤其適合在語(yǔ)音和通信中應(yīng)用。 (3) 按鍵模塊 ： 提供 4 個(gè)中斷方式的按鍵可供用戶使用。 (5) 系統(tǒng)功耗：由系統(tǒng)工作頻率以及放音設(shè)備的不同，系統(tǒng)功耗 于 40mA100mA不等，默認(rèn)工作頻率 100Mhz 使用耳機(jī)作為放音設(shè)備時(shí)功耗小于 60mA。針對(duì)各種不同要求的語(yǔ)音信號(hào)設(shè)計(jì)出了本系統(tǒng)，本系統(tǒng)可根據(jù)用戶需要實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音信采樣，并可以根據(jù)要求的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)長(zhǎng)度及方式進(jìn)行存放供后續(xù)處理使用。 CPU包括算術(shù)邏輯單元 (ALU)、累加器 (ACC)、乘累加單元 (MAC)、移位寄存器和尋址單元等。在第二代處理器 中，如TMS320C25，增加了 2 條更特殊的指令，即 RPT 和 MACD 指令，采用這 2 條特殊指令，可以進(jìn)一步將每個(gè)抽頭的運(yùn)算指令數(shù)從 2 條降為 1 條： RPTK 255 ；重復(fù)執(zhí)行下條指令 256 次 MACD ； LT, DMOV, MPY 及 APAC 快速的指令周期 哈佛結(jié)構(gòu)、流水線操作、專(zhuān)用的硬件乘法器、特殊的 DSP 指令再加上集成電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可使 DSP 芯片的指令周期在 200ns 以下。 節(jié)中介紹的 DMOV 就是一個(gè)特殊的 DSP 指令，它完成數(shù)據(jù)移位功能。因此，若采用 256 抽頭的 FIR 濾波器，這四條指令必須重復(fù)執(zhí)行 256 次，且 256 次乘法必須在一個(gè)抽樣間隔內(nèi)完成。在通用的微處理器中，乘法指令是由一系列加法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，故需許多個(gè)指令周期來(lái)完成。一般來(lái)說(shuō)，流水線對(duì)用戶是透明的。圖 所示為一個(gè)三級(jí)流水線操作的例子。 流水線結(jié)構(gòu) 與哈佛結(jié)構(gòu)相關(guān)， DSP 芯片廣泛采用流水線以減少指令執(zhí)行時(shí)間，從而增強(qiáng)了處理器的處理能力。取指令和取數(shù)據(jù)都訪問(wèn)同一存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)吞吐率低。下面分別介紹這些特點(diǎn)是如何在 TMS320VC5416芯片中應(yīng)用并使得芯片的功能得到加強(qiáng)的。下面以 本設(shè)計(jì)中采用的 TMS320VC5416為例介紹 DSP 芯片的基本結(jié)構(gòu)。 第五 章： 語(yǔ)音采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 詳細(xì)介紹了各個(gè)模塊的軟件驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方案及解決方法，給出了應(yīng)用層軟件設(shè)計(jì)的整體流程框圖 ，還介紹了設(shè)計(jì)中所用到的軟件工具及調(diào) 試方法 。 論文的結(jié)構(gòu)說(shuō)明 本論文分為 六 個(gè)部分 : 第一章：緒論 簡(jiǎn)述 本課題的研究?jī)?nèi)容 和課題的研究必要性以及本課題的今后發(fā)展?fàn)顩r。 在研究該課題之前要通過(guò)閱讀相關(guān) DSP 設(shè)計(jì)和程序算法的書(shū)籍，對(duì) DSP 的工作原理有一個(gè)深刻的認(rèn)識(shí)，對(duì) DSP 的結(jié)構(gòu)要深入到內(nèi)部的每一個(gè)寄存器，以備后期程序編 寫(xiě)時(shí)能夠合理調(diào)用寄存器。 1982 年后， 普通 MCU DSP54X 軟件設(shè)計(jì) 8 位 /16 位 設(shè)計(jì)， 應(yīng)用多為簡(jiǎn)單控制，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單基本無(wú)算法要求 16 位 /32 位 設(shè)計(jì)， 應(yīng)用多為高速算法處理 ，軟件結(jié)構(gòu)復(fù)雜穩(wěn)定性要求高，有深入學(xué)習(xí)的必要 硬件 設(shè)計(jì) 硬件接口少 ，可擴(kuò)展應(yīng)用能力較弱， 外圍電路結(jié)構(gòu)基本固定 ， 無(wú)太大的研究?jī)r(jià)值 硬件接口全，兼容性 和 可擴(kuò)展性 強(qiáng)，高速應(yīng)用時(shí)外圍電路設(shè)計(jì)有一定的研究?jī)r(jià)值 硬件 結(jié)構(gòu) 單一 有專(zhuān)用算法硬件結(jié)構(gòu) 工作頻率 10M~20M 100M~500M 指令支持 簡(jiǎn)單語(yǔ)言匯編指令 DSP 專(zhuān)用指令集及精簡(jiǎn)指令集 應(yīng)用前景 低成本，低要求產(chǎn)品 （應(yīng)用面窄） 高速，高精度，專(zhuān)業(yè)級(jí)產(chǎn)品 （應(yīng)用面寬） 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁(yè) 作為后起之秀的美國(guó)德州儀器公司（ TI）推出了 TMS320 系列的 DSP 芯片中的第一代產(chǎn)品 TMS320第二代產(chǎn)品 TMS320C25/C26/C2第三代 TMS320C30/C31/C3第四代 TMS320C30/C31/C3第五代 TMS320C5x/C54x?，F(xiàn)在 國(guó)內(nèi)外都在努力開(kāi)發(fā)語(yǔ)音處理系統(tǒng)，其某些研究已經(jīng)成功應(yīng)用于實(shí)際生活。通過(guò)本課題，能夠掌握 DSP 系統(tǒng)的硬件及 軟件 設(shè)計(jì) 的基本方法，為今后從事 DSP 方面產(chǎn)品開(kāi)發(fā)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 但是語(yǔ)音處理算法實(shí)現(xiàn)的前提是語(yǔ)音信號(hào)的錄入和存儲(chǔ)。 錄音回放 Audio collection system based on TMS320VC5416 Abstract： The design uses a TMS320VC5416 DSP chip and TLC320AD50C audio chip, the production of a highprecision audio capture playback system. System can realize the lossless audio signal sampling, followup of the voice signal processing to meet the requirements, and can realize the speech signal recording or playback of realtime processing by the DSP playback functions. This design from hardware to software to provide a plete solution. The hardware part, by collecting TMS320VC5416160 as the playback control and algorithm processor. TLC320AD50C as a voice signal AD / DA converter chips, using DSP multichannel buffered serial port receiver interrupt read data, read out the data page stored in the expansion of the SRAM can be read by JATG population data collected. System with AM29LV800B FLASH memory chips used to store programs, data, power down is not lost. Software part is integrated simulation environment and the SZDSPF Design and simulation platform, software language using C language pilation and preparation, and gives the driver of each module, and details of software implementation. Key words： TMS320VC5416。系統(tǒng)軟件部分采用 集成環(huán)境及 SZDSPF 仿真平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)及仿真 ,軟件設(shè)計(jì)語(yǔ)言采用匯編及 C 語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)，并給出了各個(gè)模塊的驅(qū)動(dòng)程序及詳細(xì)軟件 實(shí)現(xiàn) 方案。 本設(shè)計(jì)從硬件到軟件提供了一套完整的解決方案。該同學(xué)動(dòng)手能力較強(qiáng)，學(xué)習(xí)積極主動(dòng)，設(shè)計(jì)進(jìn)度較快，目前已完成大部分任務(wù)。再次期間本 人有很多問(wèn)題都是與指導(dǎo)老師和同組的李超同學(xué)商討并參考各種資料才得以解決的。通過(guò)本課題，學(xué)生能夠較好地掌握 DSP芯片的軟硬件開(kāi)發(fā)方法，為今后從事 DSP開(kāi)發(fā)方面的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，分模塊 進(jìn)行 程序的編寫(xiě)并調(diào)試，待所有的模塊都調(diào)試完成后，將程序匯總