msp430实验与程序.docx
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msp430实验与程序
[实验目的]
学会使用ADC12，DMA，TIMERB模块了解语音采集，以及PWM-DA工作原理。
[实验要求]
1、编程要求：
IAR4.11BC语言。
2、实现功能：
录/放音。
3、实验现象：
可进行17秒左右录/放音。
[实验原理]
该实验的基本原理是：
利用MIC将声音信号转换成模拟的电信号,通过功放将该信号放大,
利用ADC12进行采集、转换成数字量，并且通过DMA直接将转换数据送入FLASH中进行存
放。
在存放过程中通过LCD进行一定的信息提示，这就完成了整个录音过程。
放音过程中，则是通过提取存放在FLASH中的数据，通过计算得出PWM波占空比，利用
TIMERB输出PWM波，再通过1阶带通滤波器进行滤波，模拟出采集进来的模拟电信号，通
过语音输出功放TPA301进行放大送给耳机输出接口。
因此整个的过程的基本框图如图4-4：
图4-4语音基本框图
在该实验中最需要注意的是，采样频率的设置。
根据奈奎斯特采样定理，采样频率必须大于
被采样信号中最大频率分量频率的两倍，否则不能从信号采样中回复原始信号。
由于人耳听觉
范围通常为20Hz到20KHz，如果要将所有声音都做一个非常精确的记录以及播___________放，很显然MCU
的速度上无法支持。
但是做一个相对清晰语音记录的话，则采样频率仅仅需要11KHz（电话音
质）。
为了采样数据的存放的方便，也由于采样频率本身就被限制在了11KHz，因此ADC12在
进行转换的时候精度要求就不那么高了，通过设置我们将ADC12DC的转换精度改成8位。
则
每次进行采样的数据仅仅就是8位，一个字节而已。
在采样的时候进行处理将两次采样的数据
整合成一个字，存入FLAH中。
而MSP430F5438系列有256K的FLASHROM，扣去一些预留
空间，则有192K的空间来进行语音数据的存取。
则总共可记录语音时间：
T=192Kbyte/（11K/S*1byte）=17S
电信
号
电信
ADC号
FLAS
H
TIMEB
PWM波
电信
号
DMATB带通
1
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如果采样12位精度的AD转换，则时间会大大减少而音质并不会因此而有太大的提高。
因为1
次转换要占用两个字节，故可记录语音时间：
T=192Kbyte/（11K/S*2byte）=8.5S
利用PWM-DA输出，其实就是利用TIMERB进行一个占空比不断变化的PWM波的输出。
占空比的变化频率就是在采集模拟电信号的采样频率。
而输出模拟电压值Vout的计算公式如下
Vout=Vcc*dutycycle（占空比）
而利用TB的PWM产生模式产生的PWM波占空比的计算公式则是：
Dutycycle=CCR4/CCR0
换句话说输出电压值由CCR4与CCR0的比值决定，由于存放在FLASH中的数据均为8位
数据，因此只需要将CCR0即PWM波周期设置为256个TBCLK的倍数即可，考虑到MCU需
要响应按键中断以及进行数据的解析,故将PWM波周期设置为2倍的256个TBCLK。
因此在每
次将FLASH中的数值解析出来后，直接乘以2放入CCR4即可产生对应电压值所需占空比。
[程序流程]
主程序
1
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按键中断子程序
ADC12中断子程序
TB中断子程序
1
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[实验步骤]
1．由于在C语言默认情况下IAR编译器分配给指针变量两个字节的空间，因此只能访问
64K以内的地址，因此对于64K以外的存储空间是不能进行访问的，由于本程序要利用大于64K
外部空间存储录音数据因此需要进行如下设置，增加指针变量的分配空间：
A．在工程名上点击右键，选择Option出现界面如图4-2。
B．在出现Option界面datamodel中选择Large。
C．点击OK。
1
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图4-2扩展空间访问界面
2．根据LCD屏上显示的提示,进行操作即可进行相应的录音、放音、暂停等操作。
[范例路径]
资料光盘/SourceCode//综合程序/语音处理程序/code/LSD-TEST430F5438-01_V2.1_sound.c。
[范例程序]
*注意由于本程序调用上个实验LCD模块程序，因此这部分程序在这里没有写出。
/*************************************************************************
**
**文件名:
LSD-TEST430F5438-01_V2.1_sound.c
**工作环境:
IAR4.11B
**作者:
**生成日期:
**功能:
实现语音的录放
**相关文件:
**修改日志：
**************************************************************************/
1
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#include
#include"lcdoperate.h"
#definerecordmod1
#defineplaymod2
#definer_pausemod3
#definep_pausemod4
#definestopmod0
externuchardis[];
unsignedcharworkmod=0,restartflag=0;
longinta,samplenum,playnum1,i;
intsampleresult,playnum,data[2];
int*audiodata;
voidInit_Clk（void）;
voidflashEraseBank（unsignedlongFarPtr）;
voidrecord（void）;
voidplay（void）;
voidSeg_Erase（void）;
voidwrite_Flash（intvalue,longaddress）;
voidsysteminit（）
{
WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;//停止看门狗
/****************************设置不用的IO口************************************/
PADIR=0xFFFF;
PAOUT=0;
PASEL=0;
PBDIR=0xFFFF;
PBOUT=0;
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PBSEL=0;
PCDIR=0xFFFF;
PCOUT=0;
PCSEL=0;
PDDIR=0xFFFF;
PDOUT=0;
PDSEL=0;
PEDIR=0xFFFF;
PEOUT=0;
PESEL=0;
P11DIR=0xFF;
P11OUT=0;
P11SEL=0;
PJDIR=0xFF;
PJOUT=0;
Init_Clk（）;//初始化系统时钟
}
voidmain（void）
{
systeminit（）;//系统初始化
P6OUT|=BIT6;
P6OUT&=~BIT6;
P9OUT|=_CS;
P8OUT|=_RST;
P9OUT|=A0;
P9OUT|=SCLK;
P9OUT|=SID;
initLCDM（）;//LCD初始化
ClearRAM（）;
/******************************按键IO口设置************************************/
1
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P2REN|=BIT6+BIT7;
P2OUT|=BIT6+BIT7;
P2DIR&=~（BIT6+BIT7）;
P2IES|=BIT6+BIT7;
P2IE|=BIT6+BIT7;
P2IFG&=~（BIT6+BIT7）;
/******************************工作状态显示************************************/
do
{
_DINT（）;
switch（workmod）
{
casestopmod:
{
/****************************STOPMOD***************************/
ClearRAM（）;
ucharshuru1[]={"利尔达公司"};
zimo（shuru1）;
PrintGB（26,0,dis）;//利尔达公司
ucharshuru2[]={"录音"};
zimo（shuru2）;
PrintGB（4,54,dis）;//录音
ucharshuru3[]={"播放"};
zimo（shuru3）;
PrintGB（93,54,dis）;//播放
/**************************************************************/
}
break;
caserecordmod:
{
/****************************RECORDMOD*************************/
ClearRAM（）;
ucharshuru4[]={"录音中"};
1
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zimo（shuru4）;
PrintGB（40,0,dis）;//录音中
ucharshuru5[]={"暂停"};
zimo（shuru5）;
PrintGB（4,54,dis）;//暂停
ucharshuru6[]={"结束"};
zimo（shuru6）;
PrintGB（93,54,dis）;//结束
if（restartflag==0）
record（）;
/**************************************************************/
}
break;
caser_pausemod:
{
/****************************R_PAUSEMOD************************/
ClearRAM（）;
ucharshuru7[]={"暂停中"};
zimo（shuru7）;
PrintGB（40,0,dis）;//暂停中
ucharshuru2[]={"录音"};
zimo（shuru2）;
PrintGB（4,54,dis）;//录音
/**************************************************************/
}
break;
casep_pausemod:
{
/****************************P_PAUSEMOD************************/
ClearRAM（）;
ucharshuru7[]={"暂停中"};
zimo（shuru7）;
PrintGB（40,0,dis）;//暂停中
ucharshuru3[]={"播放___________"};
zimo（shuru3）;
1
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PrintGB（4,54,dis）;//播放
/**************************************************************/
}
break;
caseplaymod:
{
/******************************PLAYMOD*************************/
ClearRAM（）;
ucharshuru8[]={"播放中"};
zimo（shuru8）;
PrintGB（40,0,dis）;//播放中
ucharshuru5[]={"暂停"};
zimo（shuru5）;
PrintGB（4,54,dis）;//暂停
ucharshuru6[]={"结束"};
zimo（shuru6）;
PrintGB（93,54,dis）;//结束
if（restartflag==0）
play（）;
/**************************************************************/
}
break;
}
TBCCTL4&=~（CCIFG）;
_BIS_SR（CPUOFF+GIE）;
}
while
（1）;
}
/******************************************************************************/
/**程序名:
IO口中断-按键子程**/
/**输入参数:
无**/
/**输出参数:
无**/
/**作用:
根据按键改变工作状态**/
/******************************************************************************/
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#pragmavector=PORT2_VECTOR
__interruptvoidKEY（void）
{
for（inti=5000;i>0;i--）;//延时消抖
if（（P2IN&0XC0）==0XC0）
{
if（（P2IFG&BIT6）==BIT6）//左键
{
if（workmod==stopmod）//当前工作模式为停
止模式
{
workmod=recordmod;//进入录音模式
LPM0_EXIT;
}
elseif（workmod==recordmod）//当前工作模式为录
音模式
{
TBCTL&=~（MC0+MC1）;
workmod=r_pausemod;//进入录音暂停模式
LPM0_EXIT;
}
elseif（workmod==r_pausemod）//当前工作模式为录
音暂停模式
{
workmod=recordmod;//进入录音模式
TBCTL|=MC__UP;
restartflag=1;//开始录音标志置一
LPM0_EXIT;
}
elseif（workmod==playmod）//当前工作模式为播
放模式
{
TBCTL&=~（MC0+MC1）;
workmod=p_pausemod;//进入播放停止模式
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LPM0_EXIT;
}
elseif（workmod==p_pausemod）//当前工作模式为播
放暂停模式
{
TBCTL|=MC__UP;
workmod=playmod;//进入播放模式
restartflag=1;
LPM0_EXIT;
}
}
if（（P2IFG&BIT7）==BIT7）//右键
{
if（workmod==stopmod）//当前工作状态为停
止模式
{
workmod=playmod;//进入播放模式
LPM0_EXIT;
}
elseif（（workmod==playmod）||（workmod==p_pausemod））
//当前工作模式为播放/播放停止模式
{
TBCTL|=MC__UP;
playnum1=65536*3;//强制停止
}
elseif（（workmod==recordmod）||（workmod==r_pausemod））
//当前工作模式为录音/播放录音模式
{
TBCTL|=MC__UP;
a=65536*3;//强制停止
}
}
P2IFG&=~（BIT6+BIT7）;
}
while（（P2IN&0XC0）!
=0XC0）;
1
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_NOP（）;
while（（P2IN&0XC0）!
=0XC0）;
}
/******************************************************************************/
/**程序名:
初始化录音子程**/
/**输入参数:
无**/
/**输出参数:
无**/
/**作用:
初始化录音模块设置**/
/******************************************************************************/
voidrecord（void）
{
_DINT（）;//全局中断关闭
Init_Clk（）;//初始化时钟设置12M
/*******************************DMA设置***************************************/
DMACTL0=DMA0TSEL_0;//DMA0通道软件触发
DMA0CTL=DMADT_4+DMADSTINCR_3;//重复单次传输字传输
目的地址加一
DMA0SA=（long*）&sampleresult;//源地址&sampleresult
DMA0DA=（long*）0x10000;//初始目的地址0x10000
DMA0SZ=8;//初始传输数据数8
/*******************************ADC12设置*************************************/
P6SEL|=BIT5;//ADC12端口初始化
P6DIR|=BIT4;
P6REN|=BIT4;
P6DS|=BIT4;
P6OUT|=BIT4;
ADC12CTL2=ADC12RES_0;//8位ADC
ADC12CTL1=ADC12SSEL_3+ADC12CONSEQ_2+ADC12SHS_3+ADC12SHP+ADC12REF2_5V;
//ADC12CLK=SMCLK=12M重复单通道转换TB1触发
ADC12CTL0=ADC12ON+ADC12CSTARTADD_0+ADC12SHT02;//ADC12内核开启初始
化通道0
ADC12MCTL0=ADC12INCH_5+ADC12SREF_0;//ADC12采样通道5参
考电压VCCVSS
ADC12IE=BIT0;//通道0中断使能
ADC12CTL0|=ADC12ENC;//转换使能
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/*******************************TIMERB设置***********************************/
TBCTL|=TBSSEL__SMCLK;//TB时钟源SMCLK=12M
TBCCR0=1023;//采样频率
12M/1024=11.718K
TBCCR1=923;//100个CLK进行转换
以及DMA数据转移
TBCCTL1|=OUTMOD_7+CCIE;//TBCCR1PWM输出中断
使能
/*******************************FLASH空间擦除*********************************/
flashEraseBank（0x10000）;
flashEraseBank（0x20000）;
flashEraseBank（0x30000）;
/*******************************DMAFLASH空间写入准备*************************/
FCTL3=FWKEY;
FCTL1=FWKEY+BLKWRT;
TBCTL|=MC__UP;//TB使能
DMA0CTL|=DMAEN;//DMA使能
//_EINT（）;
}
/******************************************************************************/
/**程序名:
初始化录音播放子程**/
/**输入参数:
无**/
/**输出参数:
无**/
/**作用:
初始化录音播放模块设置**/
/******************************************************************************/
voidplay（void）
{
_DINT（）;//全局中断关闭
Init_Clk（）;//时钟初始化12M
audiodata=（int*）0x10000;//语音数据存放初始
地址
P6DIR|=BIT6;//语音输出运放使能
P6OUT&=~BIT6;
P4DIR|=BIT4;//PWM输出端口初始化
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设置
P4SEL|=BIT4;
TBCTL=TBSSEL__SMCLK+TBIE+TBCLR;//TB时钟源SMCLK=12M
溢出中断使能
TBCCR0=511;//PWM频率
12M/（256*2）=23.437k
TBCCR4=256;//初始化占空比50%
TBCCTL4=OUTMOD_7+CLLD_1;//PWM输出溢出后改
变TBCCR4数值
playnum1=0;
TBCTL|=MC__UP;//PWM输出初始化
//_EINT（）;
}
/******************************************************************************/
/**程序名:
ADC12中断-采样子程**/
/**输入参数:
无**/
/**输出参数:
无**/
/**作用:
采样输入声音电压**/
/******************************************************************************/
#pragmavector=ADC12_VECTOR
__interruptvoidADC12（void）
{
if（（++samplenum）%2==1）//奇数次采样结果
暂时存放
{
sampleresult=ADC12MEM0
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