1、 音頻信號(hào)頻譜分析 1前言 1.1 選題背景DSP處理速度快，功耗低，性能好，基于TMS320C5416DSP芯片的語音存儲(chǔ)容量大，具有很好的通信音質(zhì)等特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域中。 本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的語音分析系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：1音頻數(shù)據(jù)占用資源少2音質(zhì)通信級(jí)3開發(fā)難度低4語音芯片與DSP接口電路簡(jiǎn)單5體積小在論文完成過程中，我首先在圖書館查閱相關(guān)書籍研究如何進(jìn)行基于TMS320C5416DSP芯片的語音錄放器的方案設(shè)計(jì)，然后對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部所需要的各個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)并對(duì)芯片做了詳細(xì)研究；其次參閱相關(guān)資料在計(jì)算機(jī)和實(shí)驗(yàn)板上進(jìn)行應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)、編程與調(diào)試，然后在老師指導(dǎo)下進(jìn)行硬件與軟件的聯(lián)合調(diào)試；最后自己

2、對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)資料進(jìn)行整理，總結(jié)，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，本文首先介紹了基于TMS320C5416DSP芯片的語音錄放系統(tǒng)的工作原理，給出了整體設(shè)計(jì)方案和工作框圖，然后給出了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方案；在硬件設(shè)計(jì)中，我們采用了TLV320AIC23芯片為核心音頻錄放接口器件，結(jié)合TMS320C5416DSP芯片，語音數(shù)據(jù)存儲(chǔ)FLASH存儲(chǔ)器等基本完成了語音錄放器硬件的設(shè)計(jì)過程；最后介紹了基于TMS320C5416DSP芯片的語音錄放系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，軟件部分主要是在CCS環(huán)境下用C語言編程實(shí)現(xiàn)。將外部輸入的模擬語音信號(hào)，經(jīng)由高保真語音芯片TLV320AIC23進(jìn)行采樣后保存在外擴(kuò)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)空間中

3、，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。該語音分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠完成語音采集，播放，存儲(chǔ)，頻譜分析，基本實(shí)現(xiàn)了語音分析功能。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。1.2 設(shè)計(jì)目的DSP課程設(shè)計(jì)是對(duì)數(shù)字信號(hào)處理、DSP原理及應(yīng)用等課程的較全面練習(xí)和訓(xùn)練，是實(shí)踐教學(xué)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。通過本次課程設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理、DSP技術(shù)課程以及其他有關(guān)先修課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)去分析和解決具體問題，并使所

4、學(xué)知識(shí)得到進(jìn)一步鞏固、深化和發(fā)展。初步培養(yǎng)學(xué)生對(duì)工程設(shè)計(jì)的獨(dú)立工作能力，掌握電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法。通過課程設(shè)計(jì)完成基本技能的訓(xùn)練，如查閱設(shè)計(jì)資料和手冊(cè)、程序的設(shè)計(jì)、調(diào)試等，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。本題目通過TLV320AIC23采集音頻信號(hào)(f.max10kHz)，編寫DSP的FFT處理程序（自定頻譜分辨力），獲得幅頻特性之后，在點(diǎn)陣液晶(128*64)中大致顯示出幅頻圖。并在液晶中用文字顯示頻率幅值前三的頻率值。1、DSP與TLV320AIC23接口電路的原理圖繪制；2、DSP控制TLV320AIC23的程序編寫與調(diào)試；3、TLV320AIC23進(jìn)行語音模擬量到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，實(shí)

5、現(xiàn)聲音的采集，在CCS軟件中分析信號(hào)的幅頻特性；4、編寫DSP的FFT處理程序；5、控制點(diǎn)陣液晶，實(shí)現(xiàn)繪圖功能，將幅頻圖顯示出來6、按要求編寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告書，正確、完整的闡述設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。7、在報(bào)告中繪制程序的流程圖，并文字說明。2 語音分析器的技術(shù)方案及硬件電路設(shè)計(jì)在當(dāng)今的數(shù)字化時(shí)代背景下，DSP已成為通信、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)類電子產(chǎn)品等領(lǐng)域的基礎(chǔ)器件，是集成電路中發(fā)展最快的電子產(chǎn)品，并成為電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的決定因素。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。 基于TMS320C5416DSP芯片的語音分析

6、器的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主要功能對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行采樣濾波后FFT變換，然后觀察其頻譜分布。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)。本系統(tǒng)是一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)，是電子技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)與計(jì)算技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，也是一個(gè)軟硬件結(jié)合的系統(tǒng)。2.1語音分析器的性能指標(biāo)和硬件方案2.1.1 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300Hz-3400Hz（人說話聲音）或20Hz-20kHz（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

7、系統(tǒng)的采樣頻率為8KHz或96kHz;2結(jié)合系統(tǒng)采用的TMS320C5416芯片處理速度以及信號(hào)采樣頻率的要求，采用TLV320AIC23芯片作為系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換芯片;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。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的語音分析系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：1音頻數(shù)據(jù)占用資源少2音質(zhì)通信級(jí)高3開發(fā)難度低4語音芯片與DSP 接口電路簡(jiǎn)單5體積小2.1.2 硬件設(shè)計(jì)方案DSP 技術(shù)在音頻處理領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣。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)。語音處理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、功耗、

8、體積、以及對(duì)語音信號(hào)的保真度都是很影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素。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。本系統(tǒng)包括音頻采集、DSP對(duì)語音信號(hào)的處理、Flash存儲(chǔ)三部分。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2-1所示:圖2-1 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。TLV320AIC23的語音信號(hào)輸入可以是麥克輸入也可以是線路輸入，這可以通過配置寄存器選擇。當(dāng)能過麥克輸入人的說話聲時(shí)，綜合

9、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。實(shí)驗(yàn)證明，在這個(gè)采樣頻率下能清晰地采集、回放人的說話聲，并且具有較好的保真度。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。在總體設(shè)計(jì)圖中，TLV320AIC23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；TMS320C5416DSP芯片有三個(gè)MCBSP(多通道緩沖串口) ，MCBSP0和MCBSP1可完成對(duì)TLV320AIC23的控制，MCBSP0為語音數(shù)據(jù)接口，完成語音數(shù)據(jù)的交換數(shù)據(jù)發(fā)送與接

10、收，MCBSP1為數(shù)據(jù)控制接口，主要對(duì)TLV320AIC23寫控制字；語音數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊選用Flash存儲(chǔ)器，它是一種可在線進(jìn)行電擦寫可快速訪問，掉電后信息不會(huì)丟失的非易失性存儲(chǔ)器，具有可靠性穩(wěn)定性，低成本低功耗，高密度大容量可達(dá)幾個(gè)GB，抗震性，尺寸小重量輕等多種先進(jìn)特性，燒錄技術(shù)以Flash閃存為載體進(jìn)行讀取和存儲(chǔ)。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TLV320AIC23中，TLV320AIC23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

11、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。放音時(shí)，先從Flash存儲(chǔ)器中讀出壓縮數(shù)據(jù)送到DSP中，TMS320C5416DSP調(diào)用解壓縮程序還原出語音信號(hào)，還原后的語音信號(hào)通過耳機(jī)發(fā)送出來。2.2 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TMS320C5416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)

12、具有1632位采樣精度。因此，該音頻編解碼芯片與TMS320C5416DSP的結(jié)合是可移動(dòng)數(shù)字音頻錄放系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)語音采集系統(tǒng)的理想解決方案。語音分析器的具體實(shí)現(xiàn)原理圖見附錄。TMS320C5416有3個(gè)MCBSP (多通道緩沖串口)。可以方便地利用其中2個(gè)MCBSP完成對(duì)TLV320AIC23的控制和通信。TLV320AIC23芯片是一個(gè)可編程芯片,內(nèi)部有11個(gè)16位寄存器,控制接口具有SPI和I2C工作方式,這兩種工作方式由MODE引腳(MODE為串行接口輸入模式選擇引腳)來選擇,即:MODE=0為I2C模式;MODE=1為SPI模式。TLV320AIC23有獨(dú)立的控制接口和數(shù)據(jù)接口，控制口

13、用于接收控制器的命令字，數(shù)據(jù)接口與DSP完成語音數(shù)據(jù)的交換。TLV320AIC23的工作時(shí)鐘由外接的一個(gè)11.2896M的晶振提供。DSP的工作時(shí)鐘是由12M外部晶振提供。本系統(tǒng)用到了利用C5416DSP的MCBSP0和MCBSP1，分別與TLV320AIC23 的控制和數(shù)據(jù)接口相連。C5416DSP與TLV320AIC23的接口電路如圖2-2所示。 圖2-2 TMS320C5416DSP與TLV320AIC23的接口電路框圖2.2.1 TMS320C5416DSP數(shù)字信號(hào)處理接口電路模塊系統(tǒng)采用的主芯片是TI 公司的一款16位定點(diǎn)DSP：TMS320C5416(以下簡(jiǎn)稱C5416)，主要是考

14、慮到C5416片內(nèi)具有128K*16位的內(nèi)部RAM，這對(duì)提高系統(tǒng)總體性能和集成度有很大的幫助。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。與其他C54xDSP芯片一樣C5416具有功耗低、運(yùn)算速率高、性價(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)。另外C5416具有如下特點(diǎn)：當(dāng)核電壓為1.6伏特時(shí)的工作頻率可達(dá)到160MIPS；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，讀取鍵盤值并初始化音頻編碼芯片和液晶屏，控制TLV320AIC2

15、3并通過液晶屏顯示TLV320AIC23 的工作狀態(tài)，將采集壓縮后的音頻信號(hào)存儲(chǔ)在Flash 中。TMS320C5416通過以下引腳與TLV320AIC23連接。BCLKX0/BCLKX1:緩沖串口0和1的發(fā)送時(shí)鐘,用于對(duì)來自緩沖串行口發(fā)送移位 寄存器和傳送至數(shù)據(jù)發(fā)送引腳的數(shù)據(jù)進(jìn)行定時(shí)；BDX0/BDX1:緩沖串行口數(shù)據(jù)發(fā)送端,來自緩沖串行口發(fā)送移位寄存器中的數(shù)據(jù)經(jīng)該引腳串行發(fā)送；BFSX0/BFSX1:用于發(fā)送輸出的幀同步脈沖；BDR0: 緩沖串行口數(shù)據(jù)接收端；BFSR0: 用于接收輸入的幀同步脈沖；X2/CLKIN:由晶振接到內(nèi)部振蕩器的輸入引腳。TMS320C5416與FLASH存儲(chǔ)器連

16、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。DSP提供工作時(shí)鐘由外接的一個(gè)晶振提供，DSP的工作時(shí)鐘是5倍頻后的時(shí)鐘：56.488M。TMS320C5416主電路模塊電路如圖2-3所示。圖2-3 TMS320C5416主電路模塊電路1C5416DSP芯片的總線結(jié)構(gòu)DSP芯片的基本特點(diǎn)是采用了哈佛總線結(jié)構(gòu)，C5416DSP芯片的結(jié)構(gòu)是以8組16位總線為核心，形成了支持高速指令執(zhí)行的硬件基礎(chǔ)。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。2C5416DSP芯片的中央處理器中央處理器CPU是DSP器件的核心部件，它的性

17、能直接關(guān)系到DSP器件的性能。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。CPU的基本組成如下：40位算術(shù)邏輯運(yùn)算單元（ALU）；2個(gè)40位累加器（ACCA，ACCB）；1個(gè)支持1630位移位的桶形移位寄存器；乘法器加法器單元（MAC）；比較選擇和存儲(chǔ)單元（CSSU）；指數(shù)編碼器；CPU狀態(tài)和控制寄存器。3C5416DSP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。這192千字的存儲(chǔ)空間分為3個(gè)獨(dú)立的可選擇空間，分別為：64千字的程序存儲(chǔ)空間；

18、64千字的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間；64千字的I/O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）。內(nèi)部隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM又分為單尋址RAM（SARAM）和雙尋址RAM(DARAM)兩種類型。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。TMS320C5416DSP芯片的并行結(jié)構(gòu)和內(nèi)部隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM的雙尋址能力，可使CPU在任何一個(gè)給定的機(jī)器周期內(nèi)同時(shí)執(zhí)行4次存儲(chǔ)器操作，包括1次取指，2次讀操作數(shù)和1次寫操作數(shù)。4C5416DSP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

19、提供了必要的片內(nèi)外部設(shè)備。這些外部設(shè)備主要包括：通用I/O引腳；定時(shí)器；時(shí)鐘發(fā)生器；主機(jī)接口HPI；串行通信接口；軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器；可編程分區(qū)轉(zhuǎn)換邏輯。5C5416DSP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。6TMS320C5416DSP芯片的外部總線TMS320C5416DSP芯片的外部總線具有很強(qiáng)的系統(tǒng)接口能力，可與外部存儲(chǔ)器以及I/O設(shè)備相連，能對(duì)64K字的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，64K字的程序存儲(chǔ)空間，以及64K字的I/O空間進(jìn)行尋址。獨(dú)立的空間選擇信號(hào)DS，P

20、S和IS允許進(jìn)行物理上分開的空間選擇。接口的外部數(shù)據(jù)準(zhǔn)備輸入信號(hào)（READY）與片內(nèi)軟件可編程等待狀態(tài)發(fā)生器一道，可以使處理器與各種不同速度的存儲(chǔ)器和I/O設(shè)備連接。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。C5416DSP芯片是一種特殊結(jié)構(gòu)的微處理器,為了快速實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算,采用了流水線指令結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的并行處理結(jié)構(gòu),可在一個(gè)周期內(nèi)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行高速的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。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)

21、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。2.2.2 TLV320AIC23語音采集及回放接口電路模塊從適應(yīng)語音信號(hào)頻率、滿足實(shí)時(shí)性、降低成本、簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的要求出發(fā)，本系統(tǒng)選擇TLV320AIC23。TLV320AIC23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。TLV320AIC23工作電壓3.3 伏特，能在數(shù)字和模擬電壓下工作，與TMS320C5416 的I/O 電壓相兼容，其控制接口和數(shù)字接口與DSP 的MCBSP 端口能夠無縫連接。TLV320AIC23的模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADCs）和數(shù)

22、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。TLV320AIC23通過以下引腳與TMS320C5416連接。BCLK:I2S(一種TLV320AIC23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)TLV320AIC23為主模式時(shí)BCLK由TLV320AIC23產(chǎn)生并提供給D

23、SP,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TLV320AIC23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,TLV320AIC23內(nèi)部時(shí)鐘由它產(chǎn)生。TLV320AIC23的工作時(shí)鐘由外接的一個(gè)11.2896M的晶振提供

24、，TLV320AIC23從電路模塊電路如圖2-4所示。圖2-4 TLV320AIC23從電路模塊電路1TLV320AIC23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)TLV320AIC23為從模式時(shí)（通常情況），該時(shí)鐘由DSP產(chǎn)生；TLV320AIC23為主模式時(shí)，該時(shí)鐘由TLV320AIC23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（Multi-ch

25、annel 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TLV320AIC23的BCLK都由McBSP的發(fā)送時(shí)鐘提供。(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 MICIN麥克風(fēng)輸入(3)LINE IN輸入接口：主要管腳為L(zhǎng)LINEIN左聲道LINE IN輸入RLINEIN右聲道LINE IN輸入 (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 (5) 配置接口：主要管腳為 SDIN配置數(shù)據(jù)輸入SCLK

26、配置時(shí)鐘DSP通過該部分配置TLV320AIC23的內(nèi)部寄存器，每個(gè)word的前7bit為寄存器地址，后9bit為寄存器內(nèi)容。(6) 其他：主要管腳為MCLK芯片時(shí)鐘輸入(12.288M、11.2896M、18.432M、16.9344M) VMID半壓輸入，通常由一個(gè)10U和一個(gè)0.1U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M(jìn)CLK/22TLV320AIC23的控制接口TLV320AIC23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

27、的數(shù)字控制接口，通過它將芯片的控制字寫入TLV320AIC23，從而控制TLV320AIC23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，TLV320AIC23的數(shù)字音頻信號(hào)從這個(gè)接口接收或發(fā)出。TLV320AIC23內(nèi)部還包含兩個(gè)A/D、D/A 變換器，其字長(zhǎng)可以是16、20、24、32，同時(shí)TLV320AIC23內(nèi)部的時(shí)鐘可以通過XTI(晶振時(shí)鐘輸入)、XTO(時(shí)鐘輸出)和外接晶振構(gòu)成時(shí)鐘，也可以由外部直接輸入時(shí)鐘信號(hào)。TLV320AIC23內(nèi)部還包含有MIC偏置電路，使用外接MIC無

28、需外置偏置電路。2.2.3 語音數(shù)據(jù)存儲(chǔ)接口電路模塊 考慮到存儲(chǔ)器芯片的容量、系統(tǒng)供電、以及對(duì)語音信號(hào)的讀取速率，本系統(tǒng)采用了具有32M*8位存儲(chǔ)空間的Flash。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。Flash存儲(chǔ)器是一種可在線進(jìn)行電擦寫可快速訪問，掉電后信息不會(huì)丟失的非易失性存儲(chǔ)器，具有可靠性穩(wěn)定性，低成本低功耗，高密度大容量可達(dá)幾個(gè)Gb，抗震性，尺寸小重量輕等多種先進(jìn)特性，燒錄技術(shù)以Flash閃存為載體進(jìn)行讀取和存儲(chǔ)。本次設(shè)計(jì)的Flash存儲(chǔ)模塊電路如圖2-5所示：圖2-5 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

29、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。Flash有8位I/O 端口，地址、命令字以及數(shù)據(jù)復(fù)用這8位I/O 端口。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。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。2.2.4 音頻接口電路模塊TLV320AIC23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DSP完成語音數(shù)據(jù)的交換。語音信號(hào)通過話筒從麥克或線路輸入口輸入音頻信號(hào)送到TLV320AIC23中,其中麥克輸入電路和線路輸入模塊電路分別如圖2-6，圖2-7所示。圖2-6 麥克輸入電路

30、圖2-7 線路輸入模塊電路 MCBSP1接TLV320AIC23 的控制接口，TLV320AIC23提供SPI和I2C兩種控制接口方式，該器件的模式終端狀態(tài)(MODE)決定了控制接口的形式。本設(shè)計(jì)將MODE引腳接高選擇SPI方式，SPI模式的特點(diǎn)是只在片選信號(hào)有效時(shí)鎖存進(jìn)數(shù)據(jù)，由于也是同步串口，所以通過配置MCBSP為Clock Stop Mode（時(shí)鐘在幀信號(hào)有效時(shí)產(chǎn)生，其他時(shí)間沒有時(shí)鐘信號(hào)）可以無縫與TLV320AIC23連接。這時(shí)，MCBSP的幀信號(hào)連接SPI的CS信號(hào)，時(shí)鐘和數(shù)據(jù)信號(hào)與SPI一一對(duì)應(yīng)。這種連接只需MCBSP設(shè)置的寄存器，使用比較簡(jiǎn)單可靠。 DSP與TLV320AIC23

31、的數(shù)據(jù)交換是通過串口0實(shí)現(xiàn)的，其中MCBSP多通道緩沖串口數(shù)據(jù)的接收是通過三級(jí)緩沖完成的，即引腳DR上的數(shù)據(jù)先到達(dá)移位寄存器RSR，當(dāng)收到一個(gè)滿字之后數(shù)據(jù)被裝載到數(shù)據(jù)接收寄存器RBR中，最后數(shù)據(jù)才被拷貝到接收數(shù)據(jù)寄存器DRR中。DSP通過串口0 接收TLV320AIC23采集的語音數(shù)字信號(hào)，并且在回放模式下，通過串口將語音信號(hào)傳送給TLV320AIC23。這時(shí)音頻芯片為主器件，給DSP提供幀同步和時(shí)鐘信號(hào)。語音信號(hào)經(jīng)還原后由耳機(jī)輸出或線路輸出，其中耳機(jī)輸出模塊電路和線路輸出模塊電路分別如圖2-8，圖2-9所示。圖2-8 耳機(jī)輸出模塊電路 圖2-9 線路輸出模塊電路 DSP模式下的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序如

32、圖2-10所示： 圖2-10 DSP模式下的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序由DSP模式下的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序圖可看出，在幀同步信號(hào)(LRCIN/LRCOUT)作用下，串行口先傳送左聲道數(shù)據(jù)再傳送右聲道數(shù)據(jù)，C5416的MCBSP口每接收一個(gè)字，內(nèi)部會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)通知DSP保存數(shù)據(jù)，為下一步數(shù)據(jù)處理做好準(zhǔn)備，同時(shí)DSP通過MCBSP口向TLV320AIC23發(fā)送數(shù)據(jù)，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換就可以回放語音信號(hào)。2.2.5 電源接口電路模塊TMS320C5416DSP芯片采用低電壓設(shè)計(jì)，并且采用雙電源供電，即內(nèi)核電源CVDD和I/O電源DVDD。I/O電源采用3.3V電源供電，而內(nèi)核電源采用1.6V供電，降低內(nèi)核電源的目的

33、是為了降低功耗。由于TMS320C5416DSP芯片采用雙電源供電，使用時(shí)需要考慮它們的加電次序。在理想情況下，DSP芯片上的兩個(gè)電源應(yīng)該同時(shí)加電，但在有些場(chǎng)合很難做到。若不能做到同時(shí)加電，應(yīng)先對(duì)DVDD加電，然后再對(duì)CVDD加電，同時(shí)要求DVDD電壓不超過CVDD電壓2V。這個(gè)加電次序主要依賴于芯片內(nèi)部靜電保護(hù)電路，內(nèi)部保護(hù)電路如圖2-11所示。 圖2-11 內(nèi)部靜電保護(hù)電路從圖中可以看出，DVDD電壓不超過CVDD電壓2V，即用4個(gè)二極管降壓，而CVDD電壓不超過DVDD電壓0.5 V，即一個(gè)二極管降壓，否則有可能損壞芯片。產(chǎn)生3.3V和1.6V電壓的電路分別如圖2-12，圖2-13所示。

34、圖2-12 產(chǎn)生3.3V電源電路圖圖圖2-13 產(chǎn)生1.6V的電源電路3 語音錄放器的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)3.1 語音錄放器應(yīng)用軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案本語音錄放系統(tǒng)的軟件開發(fā)環(huán)境是TI 公司的DSP集成開發(fā)環(huán)境CCS2.0。CCS提供了軟件開發(fā)、程序調(diào)試和系統(tǒng)仿真環(huán)境。CCS不但能支持匯編語言，而且還支持C/C+語言進(jìn)行軟件開發(fā)，因此本語音錄放系統(tǒng)的軟件采用C語言混合編寫,主程序和子程序用C語言編寫。這樣，既容易進(jìn)行調(diào)試,又可以提高軟件的執(zhí)行效率,可達(dá)到充分利用DSP芯片的軟硬件資源。 本系統(tǒng)主要是將現(xiàn)場(chǎng)采集到的語音，即系統(tǒng)采集現(xiàn)場(chǎng)的線路輸入信號(hào)或麥克語音信號(hào)，并存儲(chǔ)在Flash中，F(xiàn)lash中的語音信號(hào)

35、經(jīng)由濾波后的語音信號(hào)被播放出來同時(shí)進(jìn)行FFT快速離散傅立葉變換。3.2 主程序模塊語音信號(hào)通過話筒從線路或麥克輸入口輸入音頻信號(hào)送TLV320AIC23中，TLV320AIC23控制芯片內(nèi)寄存器，使輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，將AD轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字語音信號(hào)經(jīng)由數(shù)字低通濾波器濾波后送到TMS320C5416DSP的Flash存儲(chǔ)器暫存起來，放音時(shí)，先從Flash存儲(chǔ)器中讀出數(shù)據(jù)通過耳機(jī)發(fā)送出來。主程序模塊語音處理工作過程是：首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，主要包括CPU的時(shí)鐘頻率初始化、TLV320AIC23的初始化、MCBSP的初始化、語音緩沖區(qū)和工作變量的初始。主程序模塊如圖3-1所示。 圖3-1 主程

36、序模塊語音分析子程序處理過程是：首先初始化TLV320AIC23為語音采集狀態(tài)，然后讀取語音錄音數(shù)據(jù)放入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，調(diào)用FIR程序?qū)Σ蓸訑?shù)據(jù)進(jìn)行濾波，接著將數(shù)字語音數(shù)據(jù)存入FLASH存儲(chǔ)器，儲(chǔ)存后的數(shù)據(jù)通過耳機(jī)發(fā)送出來，另一方面進(jìn)行FFT變換。該子程序模塊流程如圖3-2所示。圖3-2 語音分析流程濾波器子程序的實(shí)現(xiàn)分為以下兩個(gè)過程： 1. 濾波器系數(shù)的設(shè)計(jì) 使用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)頻率響應(yīng)的基于窗函數(shù)的FIR濾波器，可以實(shí)現(xiàn)加窗線性相位FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)。 語法： b=fir1 (n , Wn , ftype); b=fir1 (n , Wn , ftype , window); 其中，n為濾波器的階數(shù)

37、，Wn為濾波器的截止頻率，ftype參數(shù)用來決定濾波器的類型，當(dāng)期為high時(shí)，可設(shè)計(jì)高通濾波器，stop時(shí)可以設(shè)計(jì)帶阻濾波器。Window用來指定濾波器采用窗函數(shù)類型，其默認(rèn)值為漢明窗（本程序中使用的是漢明窗）。利用matlab得到系數(shù)放在數(shù)組FHn中存放。2. 循環(huán)緩沖區(qū)法實(shí)現(xiàn)濾波 對(duì)于N級(jí)FIR濾波器，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中開辟一個(gè)N單元的緩沖區(qū)，用來存放最新的N個(gè)輸入樣本。從最新的樣本開始取數(shù)，讀完最后一個(gè)樣本后，輸入最新樣本來代替最老樣本，而其它數(shù)據(jù)位置不變，具體是通過子程序init for fir（）來實(shí)現(xiàn)。用濾波器系數(shù)乘以保存的N-1個(gè)輸入值和當(dāng)前輸入值并求和，這一過程是通過子程序函數(shù)f

38、ir（）實(shí)現(xiàn)的。FIR濾波子程序模塊流程如圖3-3所示。FIR濾波用濾波器系數(shù)乘以保存的N-1個(gè)輸入值和當(dāng)前輸入值并求和返回計(jì)算結(jié)果 圖3-3 FIR濾波流程FFT 算法的實(shí)現(xiàn)主要分為三個(gè)步驟：1. 實(shí)現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)的比特反轉(zhuǎn)，輸入數(shù)據(jù)的比特翻轉(zhuǎn)實(shí)際上就是將輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行位碼倒置，以便在整個(gè)運(yùn)算后的輸出序列是一個(gè)自然序列。2. 實(shí)現(xiàn)N點(diǎn)復(fù)數(shù)FFT,這一過程的實(shí)現(xiàn)分為三個(gè)功能塊，即第一級(jí)蝶形運(yùn)算、第二級(jí)蝶形運(yùn)算、第三級(jí)蝶形運(yùn)算乃至log2N級(jí)蝶形運(yùn)算。對(duì)于任何一個(gè)2的整數(shù)冪N=2m，總可以通過M次分解到2點(diǎn)的DFT計(jì)算。通過這樣的M次分解，可構(gòu)成M（log2N）級(jí)迭代計(jì)算，每級(jí)由N/2個(gè)蝶形運(yùn)算組成。

39、3. 功率普計(jì)算，即計(jì)算X(k)=X(n) WNnk ，X（k）一般是由實(shí)部和虛部組成。因此計(jì)算功率普時(shí)，只需將FFT變換好的數(shù)據(jù)，按照實(shí)部和虛部求它們的平方和即可。 FFT子程序流程如圖3-4所示。按照編碼逆序排列輸入序列用蝶形算法計(jì)算計(jì)算功率譜返回計(jì)算結(jié)果FFT 圖3-4 FFT濾波流程3.3 語音錄放模塊程序設(shè)計(jì)3.3.1 MCBSP的配置TMS320C5416提供的MCBSP口是一種高速、雙向、多通道帶緩沖的串行接口。它可以與其他C54xDSP器件、編碼器或其他串行接口器件通信。MCBSP的硬件部分是基于標(biāo)準(zhǔn)串行接口的。TLV320AIC23的控制口主要是為了接收DSP的控制字，因此這

40、里DSP MCBSP1作為主器件。TLV320AIC23有許多可編程特性，其內(nèi)部有11個(gè)9位可編程控制寄存器，DSP通MCBSP1來訪問這些控制寄存器。SDIN為串行數(shù)據(jù)輸入端，它接收DSP串行數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)字長(zhǎng)16位，其中高7位為地址信息，低9位為TLV320AIC23的命令字。SCLK為控制端口串行數(shù)據(jù)時(shí)鐘輸入，DSP串口的采樣率發(fā)生器對(duì)CPU時(shí)鐘分頻后得到串口的發(fā)送時(shí)鐘BCLKX1=225.952KHz，產(chǎn)生的時(shí)鐘通過SCLK引腳驅(qū)動(dòng)TLV320AIC23。TLV320AIC23芯片與數(shù)字系統(tǒng)的接口有右判斷模式、左判斷模式、I2S模式和DSP模式四種數(shù)據(jù)格式。數(shù)字音頻接口由時(shí)鐘信號(hào)BCLK、

41、數(shù)據(jù)信號(hào)DIN和DOUT、同步信號(hào)LRCIN和LRCOUT組成。由于DSP的MCBSP接口與該芯片的DSP模式相兼容，因此該音頻模塊采用了DSP模式?，F(xiàn)對(duì)DSP模式進(jìn)行說明。該音頻處理模塊采用的是DSP作為從設(shè)備，TLV320AIC23 為主設(shè)備。DSP模式下的數(shù)據(jù)格式為：發(fā)送、接收幀長(zhǎng)度為2個(gè)字，每個(gè)字長(zhǎng)16位。幀同步信號(hào)有效后跟著是兩個(gè)數(shù)據(jù)字。TLV320AIC23作為數(shù)據(jù)接口的主器件，為DSP提供發(fā)送接收時(shí)鐘，以及幀同步信號(hào)，在幀同步信號(hào)的下降沿開始傳送數(shù)據(jù)，左通道數(shù)據(jù)組成了首先傳送的數(shù)據(jù)字，緊接著傳送右通道的數(shù)據(jù)。傳送字長(zhǎng)32位，其中左通道數(shù)據(jù)16位，右通道數(shù)據(jù)16位。BCLK在主動(dòng)方

42、式下是輸出，而在從動(dòng)方式下是輸入。在LRCIN或LRCOUT的下降沿開始數(shù)據(jù)傳輸。DSP為了接收正確的語音數(shù)據(jù)，應(yīng)該將串口的數(shù)據(jù)格式配置為與TLV320AIC23相同。幀同步脈沖高電平有效。接收、發(fā)送時(shí)鐘CLKR、幀同步信號(hào)由外部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)。其中幀同步信號(hào)寬度是1個(gè)BCLK時(shí)鐘寬度。幀周期為32個(gè)BCLK時(shí)鐘。在CLKR的上升沿，發(fā)送或采樣接收數(shù)據(jù)。MCBSP的控制模塊包括幀同步信號(hào)發(fā)生器、內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器、以及它們的控制電路和多通道選擇。與MCBSP有關(guān)的控制寄存器是通過子地址尋址來訪問的，它有28個(gè)子寄存器只占用一個(gè)DSP內(nèi)存地址。MCBSP 的子地址寄存器(SPSA)用來指向這些使用同一個(gè)內(nèi)

43、存地址的寄存器中的某一個(gè)。MCBSP子數(shù)據(jù)寄存器(SPSDx) 用來訪問選中的寄存器。由于我們利用DSP的MCBSP口來控制TLV320AIC23芯片,而且2個(gè)MCBSP口設(shè)置成不同的工作方式,所以必須把MCBSP初始化為符合TLV320AIC23芯片的控制命令時(shí)序和要求的工作模式。由于配置每個(gè)寄存器的代碼段相同，首先指定子地址寄存器地址，接著給數(shù)據(jù)。3.3.2 TLV320AIC23的初始化TLV320AIC23具有8個(gè)可編程的內(nèi)部寄存器，通過軟件編程能隨時(shí)控制TLV320AIC23 的采樣頻率，高、低通濾波器的截止頻率，模擬輸入及輸出的增益。1TLV320AIC23的控制寄存器控制寄存器的

44、地址在第二章已詳細(xì)說明，下面說明各部分意義：(1)左聲道線路輸入控制寄存器LRS：左/右聲道線路輸入增益控制調(diào)節(jié)，0同步調(diào)節(jié)禁止，1同步使能LIM：左聲道線路輸入靜音控制，0正常，1靜音LIV40：左聲道音量控制，1111112dB，0000034.5dB，步距1.5dB/LSBX：保留 (2)右聲道線路輸入控制寄存器(3)左聲道耳機(jī)音量控制寄存器LSR：左/右聲道音量控制同步調(diào)節(jié)，0同步調(diào)節(jié)不使能，1同步調(diào)節(jié)使能LZC：左通道過零偵測(cè)（防止干擾進(jìn)入耳機(jī)放大器），0關(guān)，1開LHV（60）：耳機(jī)音量控制，1111111+6dB，0110000=-73dB(4)右聲道耳機(jī)音量控制寄存器(5)濾波器

45、控制寄存器DACM：D/A 變換電路軟件靜音控制，0不靜音，1軟件靜音DEEMP：去加重控制選擇，00關(guān)，0132kHz，1044kHz，11=48kHzADCHP：A/D 高通濾波器，0關(guān)閉，1開(6)休眠控制器OFF：芯片休眠控制，0芯片通電，1芯片休眠CLK：時(shí)鐘控制，0時(shí)鐘開啟，1時(shí)鐘關(guān)閉OSC：振蕩器控制，0振蕩器開啟，1振蕩器關(guān)閉OUT：輸出控制，0輸出開啟，1輸出關(guān)閉DAC：D/A 變換控制，0D/A 變換開啟，1D/A 變換關(guān)閉ADC：A/D 變換控制，0A/D 變換開啟，1A/D 變換關(guān)閉MIC：話筒電路控制，0開啟，1關(guān)閉LINE：線路輸入控制，0開，1關(guān)(7)數(shù)字音頻接口

46、格式控制寄存器MS：主/從模式控制位，0從模式，1主模式LRSWAP：D/A 左右通道交換控制位，0不交換，1交換LRP：D/A 左右數(shù)字聲道幀相位IWL：數(shù)字音頻字長(zhǎng)FOR：數(shù)字音頻接口格式選擇(8)取樣率控制寄存器CLKOUT：輸出時(shí)鐘分頻控制，0不分頻，1二分頻CLKIN：輸入時(shí)鐘分頻控制，0不分頻，1二分頻SR：采樣率控制位BOSR：超采樣率控制USB/Normal：時(shí)鐘模式，0普通模式，1USB 模式(9)數(shù)字接口激活寄存器ACT：激活接口，0不激活，1激活在程序中若改變其它寄存器位，要激活一次接口，否則接口不工作。(10)復(fù)位寄存器RES：復(fù)位控制，只要向寄存器寫一個(gè)數(shù)，芯片內(nèi)寄存

47、器復(fù)位，恢復(fù)默認(rèn)值。2控制寄存器的使用設(shè)計(jì)時(shí), 可以通過數(shù)據(jù)的串行傳輸來控制TLV320AIC23。這串?dāng)?shù)據(jù)的前半部分用于控制寄存器的地址, 接下來的部分對(duì)應(yīng)于該寄存器所要寫入的值。對(duì)于這種串行傳輸?shù)目刂茢?shù)據(jù), 可以分為兩個(gè)8Bit進(jìn)行處理。考慮到實(shí)際情況,使用匯編語言既直觀又方便, 因此, 對(duì)于I2C寫入模塊, 可使用匯編語言。下面是以DSP TMS320VC5416芯片為例列出的通過匯編語言對(duì)TLV320AIC23的控制寄存器進(jìn)行設(shè)置的具體代碼:. data ; TLV320AIC23控制寄存器數(shù)據(jù)Register0. word 0x01 ;控制地址:0000000. word 0x17

48、;控制數(shù)據(jù):左聲道輸入音量控制0dB,開啟左右聲道同步更新Register1. word 0x03 ;控制地址:0000001. word 0x17 ;控制數(shù)據(jù):右聲道輸入音量控制0dB,開啟左右聲道同步更新Register2. word 0x05 ;控制地址:0000010.word 0xff ; 控制數(shù)據(jù): 左耳機(jī)輸出音量控制+6dB,開啟左右耳機(jī)聲道同步更新Register3. word 0x07 ;控制地址:0000011.word 0xff ; 控制數(shù)據(jù): 右耳機(jī)輸出音量控制+6dB,開啟右左耳機(jī)聲道同步更新Register4. word 0x08 ;控制地址:0000100. wo

49、rd 0x14 ; 控制數(shù)據(jù): 關(guān)閉旁路直通, 輸入選用Microphone,使DAC 處于有效狀態(tài)Register5. word 0x0a ;控制地址:0000101. word 0x05 ;控制數(shù)據(jù):數(shù)字音頻通道選用ADC高通濾波器,關(guān)閉DAC 軟靜音Register6. word 0x0c ;控制地址:0000110. word 0x01 ; 控制數(shù)據(jù): 開啟ADC、DAC , 開啟Mi2crophone輸入端,關(guān)閉Line輸入端Register7. word 0x0e ;控制地址:0000111. word 0x53;控制數(shù)據(jù):DSP數(shù)字接口格式,芯片采用主式,數(shù)據(jù)字長(zhǎng)16bit ,L

50、RP = 1Register8. word 0x10 ;控制地址:0001000. word 0x20 ; 控制數(shù)據(jù): 采樣率控制, 時(shí)鐘為正常模式Register9. word 0x12 ;控制地址:0001001. word 0x01 ;控制數(shù)據(jù):激活數(shù)字接口Register10. word 0x1e ;控制地址:0001111. word 0x00 ;控制數(shù)據(jù):復(fù)位TLV320AIC23DSP 通過串口1完成對(duì)TLV320AIC23的初始化工作。程序中把對(duì)TLV320AIC23的初始化命令寫在一個(gè)數(shù)組中，采用循環(huán)方式將這些命令通過串口發(fā)送出去。圖3-5是對(duì)TLV320AIC23寄存器編程

51、時(shí)的時(shí)序圖：圖3-5 TLV320AIC23控制寄存器數(shù)據(jù)寫入時(shí)序這16位控制字中,B159為寄存器的地址,B80為要寫入寄存器的數(shù)據(jù)。4 結(jié) 論本系統(tǒng)充分利用了TMS320C5416的片上資源，使用了MCBSP多通道緩沖串口與音頻芯片TLV320AIC23的硬件無縫連接，這既不占用系統(tǒng)的總線資源，而且還簡(jiǎn)化了硬件電路設(shè)計(jì)。系統(tǒng)具有更好的維護(hù)性。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)語音信號(hào)的采集與回放等基本音頻處理功能，完成了基于TMS320C5416DSP芯片的語音分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)是采用TMS320VC5416作為語音分析實(shí)現(xiàn)的核心硬件，以TLV320AIC23作為數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片來實(shí)現(xiàn)整個(gè)硬件系統(tǒng)。在整個(gè)設(shè)計(jì)

52、過程中，我們采用了以帶有A/D轉(zhuǎn)換器的TLV320AIC23芯片為核心音頻錄放接口器件，結(jié)合TMS320C5416DSP芯片，語音數(shù)據(jù)存儲(chǔ)FLASH存儲(chǔ)器等進(jìn)行了硬件設(shè)計(jì)。軟件部分則采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，用C語言來實(shí)現(xiàn)。通過TLV320AIC23采集到的音頻信號(hào)(f.max10kHz)的頻譜如圖4-1所示，處理后的頻譜圖如圖4-2所示。前后頻譜有一些差異，主要是損失掉了高頻部分的頻譜成分。圖4-1 直接采集到的語音頻譜圖4-2 經(jīng)過系統(tǒng)后的語音頻譜由于這次設(shè)計(jì)時(shí)間較短，該語音分析器的基本功能已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，要達(dá)到實(shí)用，還需進(jìn)一步進(jìn)行研究設(shè)計(jì)。5 心得體會(huì)如果說任何機(jī)會(huì)都是需要去創(chuàng)造出來的話，那么那個(gè)

53、創(chuàng)造者，其實(shí)就是你自己。時(shí)間過得真快，轉(zhuǎn)眼間已經(jīng)有兩個(gè)星期了，現(xiàn)在回想起來，往事還歷歷在目。但是不可否認(rèn)的卻是這些經(jīng)歷將會(huì)是我人生當(dāng)中不可多得的財(cái)富和經(jīng)驗(yàn)的累積。這兩周的課程設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)周終于結(jié)束了，通過兩周以來同學(xué)和老師的共同努力，我們終于完成了設(shè)計(jì)要求。但大家臉上的表情都是欣慰和歡喜的，到底工夫不負(fù)有心人?；叵脒^去兩周，這里面的辛苦只有做是課程設(shè)計(jì)的人才明白，才能體會(huì)。通過這種綜合性訓(xùn)練，要學(xué)生達(dá)到以下的目的和要求：1結(jié)合課程中所學(xué)的理論知識(shí)，獨(dú)立設(shè)計(jì)方案。達(dá)到學(xué)有所用的目的。2學(xué)會(huì)查閱相關(guān)手冊(cè)與資料，通過查閱手冊(cè)和文獻(xiàn)資料，并掌握合理選用的原則，培養(yǎng)獨(dú)立分析與解決問題的能力。這次設(shè)計(jì)我們學(xué)到了很多東西，雖然作出來的東西很基礎(chǔ)，但是我們加深了對(duì)知識(shí)的理解和掌握。作為一名大四的學(xué)生，我覺得能做類似的課程設(shè)計(jì)是十分有意義的。同時(shí)這是一次團(tuán)隊(duì)合作開發(fā)過程，一次難得的經(jīng)歷。通過此次設(shè)計(jì)試驗(yàn)也著重能夠?qū)W到許多東西。機(jī)會(huì)誰都有，關(guān)鍵在于自己怎么利用一些外部條件去創(chuàng)造。與其等待機(jī)會(huì)的來臨，還不如自己去創(chuàng)造機(jī)會(huì)，變被動(dòng)為主動(dòng)，