【正文】 基本結(jié)構(gòu)圍繞 8條總線 (4條程序 /數(shù)據(jù)總線和 4條地址總線 )，有中央處理器 (CPU)、存儲(chǔ)器及片內(nèi)外設(shè)與專用硬件電路三類。 TMS320 系列處理器的指令周期已經(jīng)從第一代的 200ns 降低至現(xiàn)在的 20ns 以下。 LTD 和 MPY 指令可以西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁(yè) 將 FIR 濾波器抽頭計(jì)算從 4 條指令降為 2 條指令。在數(shù)字信號(hào)處理中，延遲操作非常重要，這個(gè)延遲就是由 DMOV 來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 特殊的 DSP指令 DSP 芯片的另一個(gè)特征是采用特殊的指令。在典型的通用微處理器中，每個(gè)抽頭需要 30 ~ 40 個(gè)指令周期，而TMS320VC5416 只需 4 條指令。從最早的TMS320VC5416 實(shí)現(xiàn) FIR 的每個(gè)抽頭算法可以看出，濾波器每個(gè)抽頭需要一條乘法指令 MPY： LT ；裝乘數(shù) 到 T 寄存器 DMOV ；在存儲(chǔ)器中移動(dòng)數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)延遲 MPY ；相乘 APAC ；將乘法結(jié)果加到 ACC 中 其他三條指令用來(lái)將乘數(shù)裝入到乘法器電路（ LT），移動(dòng)數(shù)據(jù)（ DMOV）以及將乘法結(jié)果（存在乘積寄存器 P 中）加到 ACC 中（ APAC）。相比而言， DSP 芯片的特征就是有一個(gè)專用的硬件乘法器。乘法速度越快， DSP 處理器的性能就越高。 專 用硬件乘法器 在一般形式的 FIR 濾波器中，乘法是 DSP 的重要組成部分。例如，在第 N 個(gè)指令取指時(shí)，前一個(gè)指令即第 N1 個(gè)指令正在譯碼，而第 N2 個(gè)指令則正在執(zhí)行。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁(yè) 圖 三級(jí)流水線操作 在三級(jí)流水線操作中，取指、譯碼和執(zhí)行操作可以獨(dú)立地處理，這可使指令執(zhí)行能完全重疊。也就是說(shuō)，處理器可以并行處理 2~6 條指令，每條指令處于流水線上的不同階段。 TMS320VC5416 處理器的流水線深度從 2~6 級(jí)不等。如 TMS320VC5416 具有 64 個(gè)字的 Cache。在哈佛結(jié)構(gòu)中，由于程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器在兩個(gè)分開(kāi)的空間中，因此取指和執(zhí)行能完全重疊運(yùn)行。而馮?諾曼結(jié)構(gòu)則是將指令、數(shù)據(jù)、地址存儲(chǔ)在同一存儲(chǔ)器中，統(tǒng)一編址，依靠指令計(jì)數(shù)器提供的地址來(lái)區(qū)分是指令、數(shù)據(jù)還是地址。 哈佛結(jié)構(gòu) 哈佛結(jié)構(gòu)是不同于傳統(tǒng)的馮?諾曼（ Von Neuman）結(jié)構(gòu)的并行體系結(jié)構(gòu)，其主要特點(diǎn)是將程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在不同的存儲(chǔ)空間中，即程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是兩個(gè)相互獨(dú)立的存儲(chǔ)器，每個(gè)存儲(chǔ)器獨(dú)立編址，獨(dú)立訪問(wèn)。由于 TMS320VC5416芯片是軟件可編程器件，因此具有通用微處理器具有的方便靈活的特點(diǎn)。 TMS320VC5416芯片的基本結(jié)構(gòu)包括：哈佛結(jié)構(gòu) 、 流水線操作 、 專用的硬件乘法器 、 特殊的 DSP 指令 、 快速的指令周期。為了快速地實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算， DSP 芯片一般都采用特殊的軟硬件結(jié)構(gòu)。 第六 章： 語(yǔ)音采集系統(tǒng)的應(yīng)用展示 說(shuō)明了該做品的 具體應(yīng) 用方法， 并 將 最終的設(shè)計(jì) 成品 在 實(shí)際 使 用 中 的效果做以展示 ，給出測(cè)評(píng)和結(jié)論 。 第四 章： 語(yǔ)音采集 系統(tǒng) 的硬件設(shè)計(jì) 詳細(xì)說(shuō)明了硬件選型 方案 ，各模塊的電路原理 及設(shè)計(jì)思路，還介紹了高速電路中布線的方法及設(shè)計(jì)時(shí)所需要考慮到的問(wèn)題，及一些硬件調(diào)試方法。 第二章： TMS320VC5416 結(jié)構(gòu)及原理 介紹了本設(shè) 計(jì)中采用的 TMS320VC5416 DSP 處理器的原理及結(jié)構(gòu)。本課題的研究結(jié)果與實(shí)際應(yīng)用基本一致，對(duì)于后期的語(yǔ)音算法研究與實(shí)驗(yàn)起了基礎(chǔ)性的作用。同時(shí)必須能夠熟練操作 TI 的 DSP 開(kāi)發(fā)環(huán)境 CCS，及 Protel 的使用方法，在電路設(shè)計(jì)中要加入仿真接口的設(shè)計(jì)。程序是系統(tǒng)的靈魂，通過(guò)程序算法的編寫(xiě)和調(diào)試，完成各個(gè)不同的功能；最終實(shí)現(xiàn)從話筒采集語(yǔ)音信號(hào)，存儲(chǔ)并回放，完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)選用的就是TMS320C54x 系列的 DSP 芯片。在這之后，美國(guó)和日本的許多廠商都相繼投入了 DSP 芯片的研制和開(kāi)發(fā)工作。 DSP 芯片走過(guò)了近 30 年的發(fā)展歷程。在電子通信中，帶寬很窄，因此只能將語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理后，才能進(jìn)入信道進(jìn)行通信；另外每個(gè)人都有獨(dú)特的聲音指紋（聲紋），通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理后提取出聲音的特征，可廣泛應(yīng)用于安全防護(hù)，用戶甄別等產(chǎn)品中。 表 DSP 與普通 MCU 的 設(shè)計(jì)及 應(yīng)用前景對(duì)比 本課題 的發(fā)展趨勢(shì) 數(shù)字信號(hào)處理器是 20 世紀(jì) 60 年代前后發(fā)展起來(lái)的，并廣泛 應(yīng)用于許多新興領(lǐng)域的新型學(xué)科，進(jìn)入 70 年代以來(lái)，隨著電子計(jì)算機(jī)，大規(guī)模集成電路（ LSI）和超大規(guī)模集成電路（ VLSI）以及處理器技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理無(wú)論在理論還是在工程應(yīng)用中，都是目前發(fā)展最快的學(xué)科之一，并且日趨完善和成熟。數(shù)據(jù)采集使用 具有智能化的語(yǔ)音數(shù)據(jù)采集芯片TLC320AD50C。本課題就是完成語(yǔ)音數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和回放。 Recording playback 目錄 第 1 頁(yè) 目錄 第一章 緒論 .......................................................................................................................1 選題的目的與意義 .....................................................................................................1 本課題的發(fā)展趨勢(shì) .....................................................................................................1 本課題主要研究?jī)?nèi)容 ..................................................................................................2 論文的結(jié)構(gòu)說(shuō)明 .........................................................................................................2 第二章 TMS320VC5416 結(jié)構(gòu)及原理 ..................................................................................3 哈佛結(jié)構(gòu) ...................................................................................................................3 流水線結(jié)構(gòu) ................................................................................................................3 專用硬件乘法器 .........................................................................................................4 特殊的 DSP指令 .........................................................................................................4 快速的指令周期 .........................................................................................................5 硬件組成框圖 ............................................................................................................5 第三章 語(yǔ)音采集系統(tǒng)的整體方案 介紹 ...........................................................................6 ....................................................................................................................6 ....................................................................................................................6 .............................................................................................................6 .............................................................................................................7 .............................................................................................................7 ...................................................................................................8 ...................................................................................................8 ..........................................................................................................9 ..........................................................................................................9 ..........................................................................................................9 第四章 語(yǔ)音采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) ................................................................................. 10 ........................................................................................................... 10 電源設(shè)計(jì) ....................................................................................................... 10 存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì) ................................................................................................ 12 DSP外圍電路設(shè)計(jì) .......................................................................................... 15 顯示模塊 ....................................................................................................... 17 語(yǔ)音放大模塊 ................................................................................................ 18 語(yǔ)音轉(zhuǎn)換模塊 ................................................................................................ 20 目錄 第 2 頁(yè) 外圍接口 ....................................................................................................... 21 按鍵設(shè)計(jì) .................................