【正文】 中，然后這些存儲(chǔ)的數(shù)字語音信號(hào)經(jīng)過DSP帶緩沖串口MCBSP 2 讀入DSP，經(jīng)過FIR數(shù)字低通濾波器濾除語音信號(hào)中高頻部分及其它噪聲，最后對(duì)這些語音信號(hào)的FFT變換。隨著技術(shù)的進(jìn)步，TMS320C5416DSP與TLV320AIC23的結(jié)合的語音編碼方案將會(huì)有更好的應(yīng)用前景。DSP芯片已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于當(dāng)今技術(shù)革命的各個(gè)領(lǐng)域，而且DSP技術(shù)也正以極快的速度被應(yīng)用在通信、電子系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)等許多領(lǐng)域中。通過該分析器可觀察到語音信號(hào)頻譜特征的觀察，從而為語音的編解碼，壓縮，解壓縮，語音編碼，語音識(shí)別語音合成，語音增強(qiáng)等實(shí)時(shí)語音處理方法的實(shí)現(xiàn)及參數(shù)的選取提供依據(jù)。 語音分析器的主要性能本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的語音錄放器具有如下主要性能：1．由于語音信號(hào)的頻率范圍為300Hz3400Hz（人說話聲音）或20Hz20kHz（音樂，占音頻信號(hào)全頻率），根據(jù)采樣定理，為保證信息不失真，確定系統(tǒng)的采樣頻率為8KHz或96kHz。3．根據(jù)上述技術(shù)指標(biāo)確定TMS320C5416系統(tǒng)的外圍接口方式。目前，在很多語音處理系統(tǒng)中都用到了語音分析模塊，采集現(xiàn)場(chǎng)的聲音并存儲(chǔ)起來對(duì)語音信號(hào)的頻譜特征進(jìn)行觀察，為確定最佳的語音壓縮的方法和參數(shù)的選擇提供依據(jù)。本系統(tǒng)用DSP芯片TMS320C5416與音頻編解碼芯片TLV320AIC23 實(shí)現(xiàn)硬件接口和軟件設(shè)計(jì), 并在此硬件基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)語音信號(hào)的采集、播放、存儲(chǔ)、回放。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖11所示: 圖11 總體設(shè)計(jì)圖TMS320C5416作為主芯片實(shí)現(xiàn)語音信號(hào)采集、存儲(chǔ)和各模塊之間的通信等控制，其主要功能有：上電自舉，將采集壓縮后的音頻信號(hào)存儲(chǔ)在Flash中。當(dāng)能過麥克輸入人的說話聲時(shí)，綜合人聲的頻率、數(shù)據(jù)量大小的要求，采樣頻率不需要太高，設(shè)定為8KHz比較合適。當(dāng)輸入為音樂或歌曲的線路輸入時(shí)，為了保證音質(zhì)不失真，采樣頻率可以設(shè)定為96KHz。該系統(tǒng)的工作原理是：語音信號(hào)通過話筒從線路或麥克輸入口輸入音頻信號(hào)送到AIC23中，AIC23控制芯片內(nèi)寄存器，使輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，一方面將轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字語音信號(hào)送到TMS320C5416DSP的Flash存儲(chǔ)器暫存起來，每收夠一幀就調(diào)用語音壓縮程序進(jìn)行編碼，編碼后得到的數(shù)據(jù)被TMS320C5416DSP送到Flash存儲(chǔ)器存儲(chǔ)起來；另一方面調(diào)用語音濾波和FFT變換程序?qū)φZ音數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析。 語音分析系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用的高速TMS320C5416DSP芯片（該芯片的用途和優(yōu)點(diǎn)及結(jié)構(gòu)功能在后面的器件選擇中有詳細(xì)闡述），最高頻率能達(dá)到160MIPS，能夠很好的解決系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性；采用的數(shù)字編解碼芯片TLV320AIC23(該芯片的用途和優(yōu)點(diǎn)及結(jié)構(gòu)功能也在后面的器件選擇中有詳細(xì)闡述，以下簡(jiǎn)稱AIC23)具有16~32位采樣精度。語音分析器的具體實(shí)現(xiàn)原理圖見附錄?？梢苑奖愕乩闷渲?個(gè)MCBSP完成對(duì)AIC23的控制和通信。MODE=1為SPI模式。DSP的工作時(shí)鐘是由12M外部晶振提供。C5416DSP與AIC23的接口電路如圖12所示。另外C5416還具有3個(gè)MCBSP多通道緩沖串口，該串口與SPI器件兼容，提供多達(dá)128個(gè)發(fā)送和接收通道。另外C5416具有如下特點(diǎn)：；能訪問64K數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間、64K I/O空間、以及192K程序存儲(chǔ)空間。TMS320C5416通過以下引腳與TLV320AIC23連接。TMS320C5416與FLASH存儲(chǔ)器連接時(shí)，DSP采集到的32位語音數(shù)據(jù)通過外部數(shù)據(jù)總線的低8位分4次，從左聲道的高8位到右聲道的低8位依次寫入Flash。TMS320C5416主電路模塊電路如圖13所示。8組總線分為1組程序總線，3組數(shù)據(jù)總線和4組地址總線。為了滿足處理速度的要求，TMS320C5416DSP芯片的CPU采用了流水線指令執(zhí)行結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的并行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其能在一個(gè)指令周期內(nèi)，高速地完成多項(xiàng)算術(shù)運(yùn)算。3．C5416DSP芯片的存儲(chǔ)空間結(jié)構(gòu)TMS320C5416DSP芯片共有192千字的可尋址存儲(chǔ)空間。所有的TMS320C5416DSP芯片都包括內(nèi)部隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）和只讀存儲(chǔ)器（ROM）。通常，SARAM和DARAM被映射到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，也可以映射到程序空間用來存儲(chǔ)程序代碼。4．C5416DSP芯片的片內(nèi)外設(shè)電路為了滿足數(shù)據(jù)處理的需要，TMS320C5416DSP芯片提供了必要的片內(nèi)外部設(shè)備。5．C5416DSP芯片的系統(tǒng)控制TMS320C5416DSP芯片的系統(tǒng)控制是由程序計(jì)數(shù)器（PC），硬件堆棧，PC相關(guān)的硬件，外部復(fù)位信號(hào)，中斷，狀態(tài)寄存器和循環(huán)計(jì)數(shù)器（RC）等組成的。獨(dú)立的空間選擇信號(hào)DS，PS和IS允許進(jìn)行物理上分開的空間選擇。接口的保護(hù)方式能使外設(shè)對(duì)TMS320C5416DSP芯片的外部總線進(jìn)行控制，使外部設(shè)備可以訪問程序，數(shù)據(jù)和I/O空間的資源。C5416采用先進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，具有片內(nèi)存儲(chǔ)器、中斷、串口、并口等豐富的資源，加上高度專業(yè)化的指令系統(tǒng)，使C5416具有很高的性價(jià)比，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于通信、語音處理、圖像處理、儀器儀表等無線電通信系統(tǒng)中。AIC23是一種高性能的立體聲音頻Codec芯片作為從設(shè)備，主要完成輸入語音信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換，語音采樣編解碼及濾波處理，該芯片構(gòu)成簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大。AIC23的模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADCs）和數(shù)模轉(zhuǎn)換（DACs）部件高度集成在芯片內(nèi)部，采用了先進(jìn)的Sigma delta 過采樣技術(shù)（Sigma delta一般用于ADC中，是高精度的A/D轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)是將絕大多數(shù)的噪聲從動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移到阻態(tài)），可以在8K到96K的頻率范圍內(nèi)提供16bit、20bit、24bit和32bit的采樣，ADC和DAC的輸出信噪比分別可以達(dá)到90dB和100dB。BCLK:I2S(一種AIC23的數(shù)字音頻接口支持的通用的音頻格式)串行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)鐘,當(dāng)AIC23為主模式時(shí)BCLK由AIC23產(chǎn)生并提供給DSP,頻率為主時(shí)鐘的1/4,當(dāng)從模式時(shí)由DSP產(chǎn)生；DIN: I2S格式串行數(shù)據(jù)輸入端,送入立體聲DAC；DOUT: I2S格式串行數(shù)據(jù)輸出端,由立體聲ADC產(chǎn)生；LRCIN/LRCOUT: I2S格式數(shù)據(jù)輸入/出幀同步信號(hào)；SCLK:控制端口移位時(shí)鐘；SDIN:控制端口串行數(shù)據(jù)輸入,用來傳輸配置AIC23內(nèi)部寄存器數(shù)據(jù)；/CS:控制端口輸入和地址鎖存選擇端,在SPI控制模式下,作為數(shù)據(jù)鎖存控制端,在I2C模式下,定義外設(shè)的7位地址；XTI/MCLK:晶體或外部時(shí)鐘輸入端,AIC23內(nèi)部時(shí)鐘由它產(chǎn)生。 圖14 TLV320AIC23從電路模塊電路1．AIC23的管腳及外圍接口(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。(6) 其他：主要管腳為 MCLK－芯片時(shí)鐘輸入(、) VMID－半壓輸入， 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M(jìn)CLK/22．AIC23的控制接口AIC23有兩個(gè)數(shù)字接口，其一是由CS(控制信號(hào))、SDIN(信號(hào)數(shù)據(jù)輸入)、SCLK(信號(hào)時(shí)鐘)和MODE(模式)構(gòu)成的數(shù)字控制接口，通過它將芯片的控制字寫入AIC23，從而控制AIC23功能；另一組是由LRCIN(左右聲控制輸入)、DIN(數(shù)據(jù)輸入)、LROUT(左右聲輸出)、DOUT(數(shù)據(jù)輸出)和BLCK(時(shí)鐘)組成的數(shù)字音頻接口，AIC23的數(shù)字音頻信號(hào)從這個(gè)接口接收或發(fā)出。AIC23內(nèi)部還包含有MIC偏置電路，使用外接MIC無需外置偏置電路。錄音系統(tǒng)和放音系統(tǒng)的語音數(shù)據(jù)均存儲(chǔ)在Flash存儲(chǔ)器上。本次設(shè)計(jì)的Flash存儲(chǔ)模塊電路如圖15所示：圖15 Flash存儲(chǔ)模塊電路Flash 以容量大價(jià)格低的優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用在便攜式設(shè)備中，同時(shí)Flash存儲(chǔ)器在寫入時(shí)需要復(fù)雜的操作命令，這樣確保了數(shù)據(jù)寫入的正確性。它采用復(fù)雜的操作順序來區(qū)分地址、命令、數(shù)據(jù)信息。 音頻接口電路模塊AIC23有獨(dú)立的控制接口和數(shù)據(jù)接口，控制口用于接收控制器的命令字，數(shù)據(jù)接口與DS