【正文】 來完成基于 DSP 的語(yǔ)音回聲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)?；?DSP 的回聲系統(tǒng)設(shè)計(jì) 通信工程 【摘 要】 21世紀(jì)將會(huì)是數(shù)字信息化的時(shí)代，隨著數(shù)字化信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展數(shù)字化的產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入到了千家萬(wàn)戶。其中數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)就是現(xiàn)代數(shù)字語(yǔ)音通信的核心技術(shù)之一， DSP 技術(shù)為實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)的采集，處理和播放奠定了基礎(chǔ)。在所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)之中，對(duì) DSP 處理器以及 AIC23語(yǔ)音芯片的性能特點(diǎn)做出了分析，對(duì) AIC23芯片的控制接口進(jìn)行了軟件編程，實(shí)現(xiàn)數(shù)字語(yǔ)音數(shù)據(jù)的傳輸。 【關(guān)鍵字】 TMS320C6713 AIC23 語(yǔ)音回放 Abstract: In the 21st century will be the digital information age, with the development of the digital information industry of digital products has entered innumberable of digital signal processing technology is one of the core of the modern digital voice munication technology, DSP technology to realize voice signal acquisition, processing, and laid a solid AIC23 speech processing chip TMS320C6713 processor, this paper builds the speech processing hardware platform, voice echoes system based on DSP to plete the the design of the system, the DSP processor and has made the analysis, the performance characteristics of AIC23 voice chip AIC23 chip control interface for the software programming, the realization of digital voice and data C language and assembly language mix programming for the system of the main program and the writing and debugging module, to achieve voice signal acquisition, processing and digital echo playback functions. key words : TMS320C6713, AIC23 digital echo 目 錄 1 引言 1 課題背景 1 課題研究意義 1 2 主要器件介紹 2 TLV320AIC23 語(yǔ)音芯片 2 主要 特性 2 硬件功能結(jié)構(gòu) 2 引腳及外圍接口 4 控 制 接口 ......................................................................................................................7 處理器 8 基本信息 8 主要特點(diǎn) 8 芯片的結(jié)構(gòu)和 CPU 9 外圍接口 11 3 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 13 工作原理 13 硬件連接 18 軟件設(shè)計(jì) 21 4 回聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)的 CCS 實(shí)現(xiàn) 25 CCS 集成開發(fā)環(huán)境 25 CCS 配置 26 工程文件的使用 27 工程文件的建立 27 實(shí)現(xiàn)效果 29 結(jié)束語(yǔ) 29 參考文獻(xiàn) 30 附錄 31 致謝 44 課題背景 隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，語(yǔ)音處理應(yīng)用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和微電子技術(shù) ,在語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)音編碼等方面獲得了極大成功。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)通過計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備 ,對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析、合成、變換、濾波、壓縮、識(shí)別等加工處理 ,以便提取有用的信息并進(jìn)行有效的傳輸與應(yīng)用 ,以達(dá)到更符合人們要求的信號(hào)形式。 數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP)是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器 ,其 DSP內(nèi)核是高速的 CPU,再配上用戶所需的存儲(chǔ)器和外設(shè)等組成系統(tǒng) ,可以用來快速地實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)處理的各種算法。 課題研究意義 近年來，隨著 DSP芯片產(chǎn)品價(jià)格的不斷下滑，使 DSP 能夠從以往的軍用領(lǐng)域迅速拓展到民用領(lǐng)域，例如應(yīng)用于計(jì)算機(jī) 、網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)電話、調(diào)制解調(diào)器和磁盤驅(qū)動(dòng)器以及眾多的消費(fèi)電子產(chǎn)品。 VoIP 包括壓縮語(yǔ)音信號(hào)并將它們通過使用 IP、基于信息包的網(wǎng)絡(luò)以數(shù)據(jù)的形式傳送。音響產(chǎn)品也將是新市場(chǎng)的巨大應(yīng)用，例如 MP3 (MPEGI, Layer3)播放機(jī)。 DSP 的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一 是聲音處理。但由于它只能壓縮 50%數(shù)字，因此仍未足以應(yīng)付未來計(jì)算機(jī)應(yīng)用。 NEC 公司推出了控制聲音區(qū)域的 DSP，可以應(yīng)用于音效卡。改進(jìn) DSP，就能改進(jìn)語(yǔ)音的吞吐量，從而減輕 PC的負(fù)荷及改進(jìn)語(yǔ)音。 TLV320AIC23 語(yǔ)音芯片 主要特性 TLV320AIC23是 TI 公司推出的一個(gè)高性能的多媒體數(shù)字語(yǔ)音編解碼器，該器件內(nèi)部 ADC 和 DAC 變換器采用具有集成過取樣字內(nèi)插濾波器的多位∑ △技術(shù)。在ADC 采集達(dá)到 96KHZ 是的噪聲為 90dBA，能過高保真的保存音頻信號(hào)。它能以數(shù)字和模擬電壓運(yùn)行，這些電壓與 TMS320C6713DSP 的 I/O 電壓是兼容的。內(nèi)部集成有增益可調(diào)的音頻輸入 /輸出放大器，無(wú)須外部再加功放，因而也節(jié)省了電路空間，并且使得設(shè)計(jì)更加靈活。如圖 1所示， TLV320AIC23是語(yǔ)音處理模塊的核心芯片，它是一款高性能的立體聲音頻編解碼器，并同時(shí)集成了高度的模擬功能。該芯片支持從 8～ 96KHz 的采樣速率， 16bit、 20bit、 24bit、 32bit 的數(shù)據(jù)傳送字長(zhǎng)度。 圖 1 TLV320AIC23功能結(jié)構(gòu)圖 TLV320AIC23的輸入有兩種形式，立體聲輸入和耳機(jī)輸入。其中由于麥克風(fēng)是無(wú)源元器件，所以要為其提供偏置電源。 TLV320AIC23有兩種輸出方式： 立體聲輸出和耳機(jī)輸出。立體聲輸出沒有經(jīng)過內(nèi)部放大器，是直接輸出。C 方式； MODE 接高電平是設(shè)置為 3 線制的 SPI 方式。C工作方式，但是很容易實(shí)現(xiàn) SPI 工作方式，所以在本系統(tǒng)中就把 TLV320AIC23B 的 MODE 引腳接高電平，配置為 SPI 工作方式。串行數(shù)據(jù)由 16位組成，高位在前，低位在后。 TLV320AIC23的數(shù)據(jù)口有四種工作模式，分別為 Right justified 、 Left justified、 IIS Mode、 DSP Mode，其中后兩種模式可以很方便的與 DSP 的 McBSP 連接。當(dāng) McBSP 為從模式時(shí)， McBSP 的接收時(shí)鐘與幀同頻信號(hào)都由TLV320AIC23來提供；當(dāng) McBSP 為主模式時(shí)， McBSP 產(chǎn)生所需的時(shí)鐘和幀信號(hào)。 LRCIN/LRCOUT 是幀信號(hào)，它連接到 TMS320VC6713 McBSP 的幀同步信號(hào)引腳。 DIN/DOUT 上是串行數(shù)據(jù)，它連接到TMS320VC6713 McBSP 的發(fā) 送 /接受數(shù)據(jù)引腳。 引腳及外圍接口 AIC23的管腳和內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如下： 圖 2 AIC23 的管腳和內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 1. 數(shù)字音頻接口：主要管腳為 BCLK－數(shù)字音頻接口時(shí)鐘信號(hào)（ bit時(shí)鐘），當(dāng) AIC23為從模式時(shí)（通常情況），該時(shí)鐘由 DSP 產(chǎn)生； AIC23為主模式時(shí)，該時(shí)鐘由 AIC23產(chǎn)生； LRCIN－數(shù)字音頻接口 DAC方向的幀信號(hào)（ I2S 模式下 word 時(shí)鐘） LRCOUT－數(shù)字音頻接口 ADC 方向的幀信號(hào) DIN－數(shù)字音頻接口 DAC 方向的數(shù)據(jù)輸入 DOUT－數(shù)字音頻接口 ADC 方向的數(shù)據(jù)輸出 這部分可以和 DSP 的 McBSP（ Multichannel buffered serial port，多通道緩存串口）無(wú)縫連接，唯一要注意的地方是 McBSP 的接收時(shí)鐘和 AIC23的 BCLK 都由 McBSP 的發(fā)送時(shí)鐘提供，連接示意圖如下： 2. 麥克風(fēng)輸入接口：主要管腳為 MICBIAS－提供麥克風(fēng)偏壓，通常是 3/4 AVDD （模擬電源） MICIN－麥克風(fēng)輸入，由 AIC 結(jié)構(gòu)框圖可以看出放大器默認(rèn)是 5倍增益 連接示意圖如下： 3. LINE IN 輸入接口：主要管腳為 LLINEIN－左聲道 LINE IN 輸入 RLINEIN－右聲道 LINE IN 輸入 連接示意圖如下： 4. 耳機(jī)輸出接口：主要管腳為 LHPOUT－左聲道耳機(jī)放大輸出 RHPOUT－右聲道耳機(jī)放大輸出 LOUT－左聲道輸出 ROUT－右聲道輸出 從框圖可以看出， LOUT 和 ROUT 沒有經(jīng)過內(nèi)部放大器，所以設(shè)計(jì)中常用 LHPOUT和 RHPOUT，連接示意圖如下： 5. 配置接口：主要管腳為 SDIN－配置數(shù)據(jù)輸入 SCLK－配置時(shí)鐘 6. 其他：主要管腳為 MCLK－芯片時(shí)鐘輸入 (、 、 、 ) VMID－半壓輸入，通常由一個(gè) 10U 和一個(gè) 電容并聯(lián)接地 MODE－芯片工作模式選擇， Master 或者 Slave CS－片選信號(hào)（配置時(shí)有效） CLKOUT－時(shí)鐘輸出，可以為 MCLK 或者 MCLK/2 為了使 CODEC 能夠正常工作并產(chǎn)生預(yù)期的音 頻效果， 必須對(duì)相應(yīng)的寄存器進(jìn)行配置。 圖 3 TLV320AIC23 寄存器定義 音頻 Codec芯片 TLV320AIC23通過外圍器件對(duì)其內(nèi)部寄存器進(jìn)行編程配置 ,使用靈活 ,其配置接口支持 SPI 總線接口和 I178。S 模式和 DSP 模式 4 種方式，其中 TI 模式專門針對(duì) TI DSP 設(shè)計(jì)。 /*AIC23 的波特率設(shè)置，采樣率為 */ Uint16 sample_rate_control[2] = {0x10,0x23}。 /*AIC23 節(jié)電方式設(shè)置，所有部分均所與工作狀態(tài) */ Uint16 power_down_control[2] ={0x0c,0x02}。 /*AIC23 數(shù)字音頻通路的控制 */ Uint16 digital_audio_path_control[2] ={0x0a,0x01}。 /*AIC23 左通路音頻調(diào)節(jié) */ Uint16 left_line_input_volume_control[2] ={0x01,0x17}。//03 17 /*AIC23 耳機(jī)左通路音頻調(diào)節(jié) */ Uint16 left_headphone_volume_control[2] ={0x04,0xF9}。//f9 /*設(shè)置 AIC23 各部分均工作 */ I178。 控制接口 AIC23控制接口有兩種工作模式，即 3線制 SPI和 2線制，有 MODE引腳所接的電平確定。 （ 1） SPI模式 在 SPI模式中， SDIN是串行數(shù)據(jù)線， SCLK是串行時(shí)鐘數(shù)據(jù)，而 CS是幀同步信號(hào)，該模式與具有 SPI接口的微處理器和 DSP芯片兼容。 AIC23的控制字有 16位，從 MSB（最高位）開始，在 SCLK的上升沿鎖存相應(yīng)的數(shù)據(jù)位，在經(jīng)過 16個(gè) SCLK的上升沿之后，在 CS的上升沿將整個(gè) 16位數(shù)據(jù)鎖存入 AIC23。 （ 2） 2線模式 在 2線模式中， SDIN用來傳輸串行數(shù)據(jù)，而 SCLK作為串行時(shí)鐘。開始發(fā)送的條件是 SDIN處于下降沿， SCLK處于高電平狀態(tài)。 R/W位決定數(shù)據(jù)的傳送方向， AIC23的控制接口為只寫部件，只有當(dāng) R/W=0時(shí)才做出反應(yīng)。識(shí)別到地址的器件在第 9個(gè)時(shí)鐘周期把 SDIN拉低，通知要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。數(shù)據(jù)傳送完畢后，停止傳輸?shù)臈l件是SDIN的上升沿（同時(shí) SCLK處于高電平的狀態(tài)）。 本設(shè)計(jì)中給出了 C6713與 AIC23工作在 2線模式時(shí)的控制接口連接線圖。 TMS320C6713處理器 20世紀(jì)末，隨著微處理器的發(fā)展，各類工業(yè)控制產(chǎn)品對(duì)現(xiàn)代數(shù) 字處理器的需求也越來越大。而為了支持與各種外部存儲(chǔ)器之間的無(wú)縫對(duì)接， TMS320C6000系列處理芯片加入了外部存儲(chǔ)器接口（ The Exte