【正文】 學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的良好學(xué)術(shù)氛圍與和諧的人際關(guān)系為我的學(xué)習(xí)和研究提供了良好的外部環(huán)境，衷心感謝實(shí)驗(yàn)室的各位同學(xué)的大力支持與幫助。 0 參考文獻(xiàn) 35 參考文獻(xiàn)[1] 朱銘鋯：，2002[2] :人民郵電出版社，1984[3] 數(shù)字信號(hào)處理—:清華大學(xué)出版社，1998[4] 王世一 ；數(shù)字信號(hào)處理；北京理工大學(xué)出版社，1997年12月第二版[5] 姚天任 :華中科技大學(xué)出版社，1999年11月第一版[6] AN Introduction to [7] 萬國(guó)金；語音信號(hào)數(shù)字處理中語音編解碼算法的研究；南昌大學(xué)信息工程學(xué)院.[8] [9] RobetroCristi, Digital Signal Processing[10]SanjitKMitra,[11] 彭啟琮 管慶 DSP集成開發(fā)環(huán)境CCS及DSP/ 2004[12] 陳健 陳偉；DSP算法、[13] 蘇奎峰 TMS320X281X [14] 戴明禎，周建江TMS320C54XDSP結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2002年3月[15〕尹勇，歐光軍，:北京航空航大大學(xué)出版社， [16] 張雄偉 鄒霞 賈沖；DSP芯片原理與應(yīng)用；.[17] TMS320C28X系列DSP的CPU與外設(shè)++（上、下） 0 致謝 0 致謝在畢業(yè)論文完成之際，首先感謝王瑋老師的精心指導(dǎo)，在論文的設(shè)計(jì)過程中，老師給予了無私的幫助，為我解決了許多理論上與技術(shù)上的難題，在此表示衷心的感謝。進(jìn)行A律壓縮編解碼。本課題應(yīng)用的技術(shù)主要是DSP編解碼原理即抽樣、量化和編解碼技術(shù)。完成硬件的設(shè)計(jì)接著進(jìn)行軟件部分的設(shè)計(jì)。最后是電源模塊，為DSP芯片提供正常工作電壓。硬件部分分為三個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先是輸入輸出模塊的設(shè)計(jì)，即完成語音信號(hào)的采集。存儲(chǔ)器經(jīng)過需要再將語音數(shù)據(jù)通過DSP芯片F(xiàn)2812的接口McBSP的DR引腳傳送給芯片F(xiàn)2812，F(xiàn)2812將語音碼元進(jìn)行解碼，將解碼后的數(shù)據(jù)仍然通過McBSP接口的DX引腳傳輸給AIC23，AIC23對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)播放出來。輸入的模擬信號(hào)經(jīng)過AIC23的音頻輸入輸出放大器再經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換功能變成數(shù)字信號(hào)，完成信息的采集。輸出得到所聽到的聲音。（3） 將語音信號(hào)存儲(chǔ)在緩沖器或PC機(jī)中，然后根據(jù)需要在通過MCBSP接口傳輸?shù)紻SP芯片中并對(duì)信號(hào)進(jìn)行解碼。在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用到了DSP集成開發(fā)環(huán)境以及DSP算法等，實(shí)現(xiàn)了以下功能：（1） 首先應(yīng)用TLV320AIC23完成了語音信號(hào)的采集并完成語音信號(hào)模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。若使用A/D轉(zhuǎn)換器，必須首先對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行初始化設(shè)置，即設(shè)置A/D轉(zhuǎn)換器工作模式、輸入增益以及抽樣頻率等。這樣處理的結(jié)果，8個(gè)段落被劃分為27=128個(gè)量化級(jí)。具體的做法是：用第二至第四位表示段落碼，它的8種可能狀態(tài)來分別代表8個(gè)段落的起點(diǎn)電平。在13折線法中，無論輸入信號(hào)是正是負(fù)，均按8段折線（8個(gè)段落）進(jìn)行編碼。若在讀取出語音數(shù)據(jù)后未進(jìn)行PCM編碼則聲音信號(hào)要通過DSP芯片的McBSP接口傳出進(jìn)一步等待中斷的開始。若McBSP中斷未產(chǎn)生則繼續(xù)等待中斷。主程序流程圖如圖41:圖41圖42 輸入輸出流程圖TLV320AIC23對(duì)語音信號(hào)采集是通過其中的AD轉(zhuǎn)換采集輸入的語音信號(hào)，每采集完一個(gè)信號(hào)后，就將數(shù)據(jù)發(fā)送到DSP的McBSP接口上，DSP可以讀取到語音數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)為16位無符號(hào)整數(shù)，左右通道各有一個(gè)數(shù)值。主程序流程圖對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行采集的時(shí)候要先對(duì)CPU的頻率和AIC23進(jìn)行初始化，等待McBSP產(chǎn)生中斷如果產(chǎn)生中斷則等待McBSP通道0結(jié)束傳送后讀取語音數(shù)據(jù)并將信號(hào)存起來再一次等待中斷。（11）接收器和發(fā)送器有效前需要等待兩個(gè)時(shí)鐘周期。（8）根據(jù)需要設(shè)置數(shù)據(jù)采集寄存器（比如DXR1,2寫數(shù)）（9）令XRST=RRST=1來使能串口。（注意：設(shè)置這兩位時(shí)不能修改其所屬的寄存器的其他狀態(tài)）（6）如果需要內(nèi)部產(chǎn)生幀同步信號(hào)，將FRST置位。（3）等待兩個(gè)時(shí)鐘周期，保證內(nèi)部完全同步。MCBSP的初始化流程為：（1）使寄存器SPCR1和SPCR2中的XRST=RRST=FRST= 之前是DSP復(fù)位，則不需要這一步。MCBSP通過一系列得存儲(chǔ)器映射控制寄存器來進(jìn)行配置和操作。（7）始化MCBSP。（5）禁用CPU中斷和清除所有所有CPU中斷指令。所有的中斷都是通過PIE中斷擴(kuò)展單元連接到各自相關(guān)的中斷線上的）：禁用CPU中斷。由于CPU沒有能力處理所有的CPU級(jí)的中斷，因此C281X的CPU除了支持16個(gè)CPU級(jí)中斷外還有一個(gè)中斷擴(kuò)展控制器來仲裁外設(shè)中斷。（2）初始化語音編解碼芯片TLV320AIC23。C281X ~10倍的倍頻）、看門狗（WATCHDOG主要用來見車軟件和硬件的運(yùn)行狀態(tài)。初始化包括在該課題中所用到的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部鏈接器件的初始化。 軟件總體設(shè)計(jì)DSP系統(tǒng)工作前要先進(jìn)行初始化，才能保證系統(tǒng)運(yùn)行的正常與結(jié)果的精確。用于計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的語言分為機(jī)器語言、匯編語言和高級(jí)語言。具體電路圖如如35所示：圖35 電路轉(zhuǎn)換電路 5 第四章第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)一個(gè)典型應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，硬件電路的設(shè)計(jì)包含著軟件的設(shè)計(jì)思路，軟件的設(shè)計(jì)又能更好的發(fā)揮硬件的功能。使用時(shí)，應(yīng)該根據(jù)引腳對(duì)電源的要求將DSP系統(tǒng)的所有電源引腳連接到各自的供電電源上。 （3）外部模擬電路。（2）外部數(shù)字電路。例如，、。DSP芯片上有4類典型的電源引腳：① I/O電源引腳；② CPU核電源引腳；③ Flash編程電源引腳（僅C2000系列DSP有）；④ 模擬電路電源引腳（僅C2000系列DSP有）。C1采用1000u的平滑電容，C2為防止發(fā)生振蕩和抑制高頻干擾，C3為穩(wěn)定輸出電容，對(duì)于降低輸出紋波、輸出噪聲及負(fù)載電流變化的影響有良好的效果，R2，C4進(jìn)一步對(duì)輸出電壓進(jìn)行濾波，確保電壓的穩(wěn)定。由于本電路設(shè)計(jì)中DSP芯片所需要的外加電壓為5V因此必須將220V的交流電壓變換成5V的直流電壓。也可不使用片內(nèi)振蕩電路，直接由外部提供時(shí)鐘信號(hào)。VC540VC540，建議采用晶體時(shí)鐘電路；綜合各方面本課題采用如下時(shí)鐘電路 圖33 時(shí)鐘電路此電路只需晶體和兩個(gè)電容，價(jià)格便宜，體積小，能滿足時(shí)鐘信號(hào)電平要求，但驅(qū)動(dòng)能力差，不可提供多個(gè)器件使用，頻率范圍?。?0kHz～60MHz），使用時(shí)還須注意配置正確的負(fù)載電容，使輸出時(shí)鐘頻率精確、穩(wěn)定?！　”M量使用DSP片內(nèi)的PLL，降低片外時(shí)鐘頻率，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性?！　我粫r(shí)鐘信號(hào)時(shí)，一般的應(yīng)用建議選擇晶體時(shí)鐘電路。TI DSP系統(tǒng)中的時(shí)鐘電路主要有三種：晶體電路、晶振電路、可編程時(shí)鐘芯片電路。圖中A IC23工作在主模式，時(shí)鐘信號(hào)、DAC和ADC的幀同步信號(hào)FSXO和FSRO都由AIC23提供。其中SDIN與SDA為數(shù)據(jù)線，SCLK與SCL為串行時(shí)鐘線。該控制接口VI有SPI和I2C兩種工作模式，由芯片上的MODE引腳進(jìn)行選擇：MODE=O為I2C模式，MODE=I為SPI模式。時(shí)鐘形式和幀同步的控制信息通過以下引腳來傳遞：CLKX（發(fā)送時(shí)鐘）、CLKR（接收時(shí)鐘）、FSX（發(fā)送時(shí)鐘）、FSR（接收幀同步。圖32如上圖所示，MCBSP包括數(shù)據(jù)流路徑和控制數(shù)據(jù)，它們通過8條線連接到外部設(shè)備。語音信號(hào)的輸入：AIC23通過其中的AD轉(zhuǎn)換采集輸入的語音信號(hào)，每采集完一個(gè)信號(hào)后，將數(shù)據(jù)發(fā)送到DSP的McBSP接口上，DSP可以讀取到語音數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)為16位無符號(hào)整數(shù)，左右通道各有一個(gè)數(shù)值。 信號(hào)輸入/輸出模塊設(shè)計(jì)信號(hào)的輸入/輸出模塊由TLV320AIC23組成。從AIC23輸出地?cái)?shù)據(jù)信號(hào)通過DSP的McBSP接口再輸入到DSP芯片F(xiàn)2812中進(jìn)行信號(hào)處理，F(xiàn)2812對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行編碼使信號(hào)成為可以在信道中傳輸?shù)拇a并將這些碼元存儲(chǔ)起來。 14 第三章第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)總體介紹圖31 語音編解碼總體框圖如圖所示，語音信號(hào)即圖中所示的模擬信號(hào)，經(jīng)過運(yùn)算放大器將輸入功率放大，輸入到TLV320AIC23芯片當(dāng)中，AIC23是一個(gè)高性能的多媒體數(shù)字語音編解碼器，它的內(nèi)部ADC和DAC轉(zhuǎn)換模塊帶有完整的數(shù)字濾波器，內(nèi)部集成有增益可調(diào)的音頻輸入/輸出放大器，無需外部再加功放。一旦寄存器的位區(qū)和共用體定義確定，寄存器文件結(jié)構(gòu)就可以使用共用體的形式來定義。（3）若需要定義的位區(qū)大于16位，則在另一個(gè)存儲(chǔ)空間存放其余的位。由于在各硬件平臺(tái)上采用位區(qū)定義的方法缺乏通用性，因此在C28x上進(jìn)行位區(qū)定義需遵循如下原則：（1）位區(qū)成員在存儲(chǔ)空間中從右向左排列，即寄存器的低有效位或第0位存放在位區(qū)的第一個(gè)位置。增加位區(qū)定義操作外設(shè)寄存器時(shí)，經(jīng)常需要直接操作寄存器中的特定位，為寄存器增加位區(qū)定義則可方便實(shí)現(xiàn)對(duì)寄存器位的直接操作?？墒褂胮ragma DATA_SECTION偽指令為寄存器文件變量創(chuàng)建一個(gè)自定義段，再將該段通過鏈接命令文件定位到特定地址中去。寄存器所占的數(shù)據(jù)位寬度由數(shù)據(jù)類型定義，Uint16表示16位，Uint32表示32位。每個(gè)寄存器文件結(jié)構(gòu)在編譯時(shí)都會(huì)直接將外設(shè)寄存器映射到相應(yīng)的存儲(chǔ)空間。(5)重新編寫寄存器文件結(jié)構(gòu)體類型，使其包含位區(qū)定義和共用體定義。(3)為指定的外設(shè)寄存器增加位區(qū)的定義。使用寄存器文件結(jié)構(gòu)和位區(qū)定義訪問外設(shè)寄存器主要包括以下操作：(1)為外設(shè)寄存器的使用創(chuàng)建新的數(shù)據(jù)類型。所以用戶工程注明使用C的支持庫。最后生成的是COFF格式可下載到DSP中運(yùn)行的文件。 當(dāng)使用標(biāo)準(zhǔn)C語言編程時(shí)。（4）,這個(gè)文件的代碼作為中斷服務(wù)表，必須由鏈接迷命令文件分配到0地址，或由ISTP指向的地址。（2）鏈接命令文件：該文件包含了DSP和目標(biāo)板的存儲(chǔ)器空間的定義以及代碼段、數(shù)據(jù)段是如何分配到這些存儲(chǔ)空間的。圖27 CCS窗口TI的DSP開發(fā)環(huán)境和工具主要包括以下3個(gè)方面：（1）代碼生成工具（編譯器、鏈接器、優(yōu)化C編譯器、 轉(zhuǎn)換工具等）（2）系統(tǒng)集成及調(diào)試環(huán)境與工具（3）實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 基于C語言的DSP程序的基本構(gòu)成一個(gè)最小的C應(yīng)用程序項(xiàng)目至少包含如下幾個(gè)文件：（1） 有且必須有一個(gè)包含main( )函數(shù)的C語言源文件（.c）作為C程序的入口點(diǎn)。數(shù)據(jù)圖形顯示工具，可繪制時(shí)域/頻域波形、眼圖、星座圖等，并可以自動(dòng)刷新。探針工具，用于進(jìn)行算法仿真，數(shù)據(jù)監(jiān)視等。支持多片 DSP 聯(lián)合調(diào)試。集成代碼生成工具，包括匯編器、優(yōu)化的 C編譯器和連接器等。因?yàn)?，VC2000系列的CCS中沒有DSP/BIOS功能,也稱為CC(Code Composer),以示區(qū)別。所有的TI DSP都可以用CCS開發(fā)。 DSP程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 集成開發(fā)環(huán)境CCS介紹CCS（Code Composer Studio)是一個(gè)完整的集成開發(fā)環(huán)境，也是目前使用使用最為廣泛的DSP開發(fā)軟件之一。（2）完成線輸入、傳聲器輸入。相反，DSP芯片的數(shù)字信號(hào)可經(jīng)過MCBSP1傳送至AIC23芯片，經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換以語音信號(hào)的形式輸出。DSP芯片引腳TX1發(fā)送數(shù)據(jù)，F(xiàn)SX1作片選連接AIC23的CS，而CLKX1作為時(shí)鐘信號(hào)連接SCLK。 芯片TLV320AIC23的使用該芯片的典型應(yīng)用是應(yīng)用在音頻模