基于TMS320VC5509芯片的语音采集系统.docx
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基于TMS320VC5509芯片的语音采集系统
DSP作业
基于TＭS320VＣ５５09的语音处理系统
姓
系统简要介绍:
语音信号的采集和播放是语音信号处理的基础， DＳＰ是各种语音信号处理的平台。
TMS320VC5５x DＳＰ是德州仪器（ＴI）Ｃ5000 DSP系列里新的一代产品。
TMS32０VC55x DＳP系列主要特点是低功耗,非常适合在音频处理方面的应用。
TLV3２0ＡIC２3（以下简称ＡＩC23）是ＴI公司生产的一种高性能立体声音频编解码器, 该器件的数字传输字长可以是１6、20、２4、32bit,它支持8～96 kHｚ的采样率。
在数模转换器中的二阶多比特结构还可在采样率为96 ｋHz的情况下使信躁比达到100ｄB， 从而使得高质量的数字音频回放成为可能。
该芯片在回放中的功率消耗<23 mＷ。
因此,对于可移动的数字音频播放和录音使用中的模拟输入输出等应用系统，AIC23无疑是十分理想的选择。
综上所述,选择TＭＳ320VＣ５509（以下简称VＣ５５09）作为系统的核心处理器和控制器,利用Ａ IC23采集语音信号,然后传送给VC5５09。
系统硬件设计:
下图是系统的硬件结构框图, 系统主要包括ＶC5509和AIC23 两个模块。
系统硬件结构框图
利用VＣ５５09的片上外设I２C（Inｔer－ＩntegratｅdCｉrｃuiｔ,内部集成电路）模块配置ＡIC２3的内部寄存器;通过VC5509的ＭcＢSP（Muｌｔicｈaｎnel Ｂuｆferｅd SｅrｉalPoｒts,多通道缓存串口）接收和发送采样的音频数据。
控制通道只在配置ＡIＣ23的内部寄存器时工作,而当传输音频数据时则处于闲置状态。
AIC2３通过麦克风输入或者立体声音频输入采集模拟信号，并把模拟信号转化为数字信号,存储到DＳP的内部RAＭ中,以便ＤSＰ处理。
当ＤＳP完成对音频数据的处理以后，AIC23再把数字信号转化为模拟信号,这样就能够在立体声输出端或者耳机输出端听到声音。
AＩC23能够实现与VC5５09DSP的ＭcBSP端口的无缝连接,使系统设计更加简单。
接口的原理框图, 如下图所示。
ＡＩC2３与ＶC5５０９接口原理图
系统中ＡIＣ23的主时钟12MＨz直接由外部的晶振提供。
MOＤE接数字地,表示利用I2C控制接口对ＡIC23传输控制数据。
CS接数字地, 定义了I２C总线上AIC23的外设地址，通过将ＣS接到高电平或低电平,可以选择A IC2３作为从设备在I2C总线上的地址。
SＣLＫ和SＤIN是AIＣ23控制端口的移位时钟和数据输入端,分别与VC55０9的I2C模块端口SCL和SDＡ相连。
收发时钟信号ＣLKＸ1和CＬＫR1由AIＣ23的串行数据输入时钟ＢCLK提供，并由Ａ IC2３的帧同步信号LRCIN、LRCOUＴ启动串口数据传输。
DX1和DR1分别与AIC23 的DIN和DOUT相连,从而完成ＶＣ５509与AIC23间的数字信号通信。
系统软件设计
语音信号在基于DSP的语音处理系统上处理过程的软件流程图如下:
程序流程图
要正确配置ＤSＰ的时钟发生器, 产生ＤＳP工作的正常时钟频率，这一个步骤的关键就是数字琐相环PLL的应用。
I2C模块是TMＳ３20VC５5ｘx新增的片内集成外设, 通过I2Ｃ对TＬV320ＡIC２3进行编程控制,可以使DＳP与I２C兼容设备通过该接口进行数据通信。
通过硬件和软件调试，最终成功采集到语音信号并播放出来, 可以在ＣＣS软件中观察到采集到的语音信号的波形。
改变程序中的延迟参数，可以明显改变混响效果。
硬件电路设计
2.1总输入电路（自行总结设计）
从左到右各部分电路为：
话筒,开关,语音输入电路，ＵA74１高增益放大电路,有源二阶带通滤波器。
2.２总输出电路（自行总结设计）
从左到右各部分电路为:
LＭ３8６高频功率放大器及其外围器件连接电路,语音输出电路,开关,扬声器。
２．３语音输入与语音输出电路
语音输入电路
语音输出电路
语音信号通道包括模拟输入和模拟输出两个部分。
模拟信号的输入输出电路如图所示。
上图中ＭICBＩAS 为提供的麦克风偏压，通常是3/4AVDD，MICIN为麦克风输入，可以根据需要调整输入增益。
下图中ＬLINＥOＵT 为左声道输出,RLINＥOＵT为右声道输出。
用户可以根据电阻阻值调节增益的大小，使语音输入输出达到最佳效果。
从而实现良好的模拟语音信号输入与模拟信号的输出。
一．程序设计
语音采集与回放:
exteｒnvoｉdIｎitC5402（void）；
ｅxterｎｖoiｄOpenMcＢSP（void）；
ｅｘterｎvｏｉdCｌｏseMｃBSP（void）;
extern vｏiｄRＥＡＤＡD50（void）；
exteｒnvｏiｄWRＩＴEAD50（vｏid）;
/*＊*****＊**＊*****＊*＊****＊＊＊**＊****＊*＊******＊****＊*＊＊＊*******＊*****＊**＊**
**ＭaiｎFunctiｏnPｒoｇraｍ
＊*＊***＊**********＊******＊＊*＊*＊*＊*＊**＊*****＊********＊**＊***＊＊*＊*********/
#include＂sｔdio.h"
#iｎcｌude ＂mａｔh．h"
#ｄefｉnepi３.1415９２6
vｏid ｍａin（voｉd）
{
inｔ k=0;
ﻩｉntx_ad,y_da;
ﻩﻩint＊px＝ （int*）0x3０00；
inｔ *pｙ= （ｉnt*）0ｘ3100;
ﻩ
/／ﻩfor（； ;）
{ﻩﻩ
IniｔC5４02（）；
ﻩＯｐeｎＭcＢＳP（）;
ﻩ
foｒ（;;）
{
／/ for（j=0;j<＝4； j＋+）
ﻩ ｛
ＲEADAD５0（）;
ﻩﻩ
ﻩﻩpx=（int*）（0x3000）；
ﻩﻩﻩx＿ad =*pｘ;
ﻩﻩﻩ
ﻩﻩy_da=x_ａｄ;
pｙ=（int＊）（０x３100）；
ﻩﻩ*py = y_dａ;
ﻩﻩ
ﻩﻩWRITEAＤ50（）;
ﻩ
ﻩﻩk＋+;
ﻩﻩ ｝
ﻩ}
ﻩﻩ
ﻩ}
ﻩ
Asm文件:
.ｇloｂal_InitC5402
.gloｂaｌ_OpenMｃBSP
.gｌｏbａl _CｌoｓeMcBSＰ
.global_READAD５０
ﻩ．gloｂal_WRIＴEＡD５0
ﻩ.ｉncluｄeMMＲｅgs．h
_IniｔC54０2：
ﻩNOP
ﻩLD #0, DＰ；resetdａｔa–ｐagｅ ｐoｉnteｒ
ﻩSTM#0，ＣＬKＭD ；softwaｒesettｉngofDSＰｃlｏck
ＳTM#0,CLＫMD ；（todｉvidermｏdebeｆｏresｅttｉng）
TｓtStatu1:
ＬDMCLKMＤ, A
AND#01b， A ;pollSＴAＴＵＳ bit
BCＴｓtStａtu1,ＡNＥＱﻩ
ＳＴＭ#0xＦ７ｆf, CLＫMD;sｅt C5４0２DSPclockto10MHzﻩ
*SＴＭ#0x40０7, ＣLＫＭＤ; setC54０2DSPclock to 100MHｚ
; （basｅdonDＳK crystalat20ＭHz）
**＊＊＊** CｏnfiｇureC５402SysteｍReｇisｔeｒs*＊*＊*＊*
ＳTＭ#0x2000, ＳＷWＳR ；2ｗaitcyｃlｅ foｒIＯspace&
; 0 waitｃyｃlefordata&prog spａces
ﻩSＴM#0x0００0,BSCR ;setwaｉｔ ｓtateｓforｂａnkswｉtch：
; ６4ｋ meｍbank,extra０cyｃlebeｔｗｅen
;cｏｎsecｕtiveprｏg/data rｅad
；SＴＭ#０ｘ1８0０,ST0; SＴ0 aｔ ｄｅfaultｓetｔiｎg
；ﻩＳTM#0x29０0,ＳＴ1 ; ST１atdｅｆａultsettiｎg（nｏtｅ:
INTX=1）
；STＭ#0x00A0，PMＳT；ＭＣｍoｄe＆OVLＹ=1,ｖectｏrsａｔ008０h
****＊**ＳｅｔupTimｅｒＣｏｎtｒolReｇisｔers＊****＊*
ﻩSＴM#０x0010,TCR; stop ｏn–ｃhiｐ timｅr０
ﻩＳＴＭ#0x00１0，TＣR1; ｓtoｐon–cｈiptimeｒ１
;Timer0 iｓusedaｓｍaｉn lｏoｐtimer
;ﻩＳTM ＃2499,PRＤ; ｔiｍer0 ratｅ=CＰUCLK/1／（PＲD＋1）
; =40M/２5０0=16KHｚ
＊STM#６２4９，PRD；ifCPＵat1０0M/6250=16KＨz
ﻩ
＊****＊＊IniｔｉaｌizｅＭcBSP1 Regisｔeｒs*******
ﻩSＴM SPＣＲ1， McＢSP1_SPSＡ； registｅrsubaddrofSPCR1
SＴＭ#0000h,ＭcBSＰ１_SPSD；McBSP1rｅcｖ=leｆt–ｊustify
；RINＴ generatedbｙ ｆrａme ｓyｎc
ﻩSTMSPCR２,McBSP1_SPＳA；reｇistersubaｄdr fｏｒ ＳＰCR2
;XIＮTgenerａtedｂyframｅｓyｎc
ﻩSＴM #00０0h,McBSＰ１_SPＳD;ＭcＢSP1 Tx=FREE（cｌoｃｋ ｓtoｐｓ
;to rｕnafteｒSWbｒeakｐoint
ﻩＳTM RＣＲ1,McBSP1_SＰＳA ;rｅgisteｒsｕbaddrofRCＲ1
ﻩＳTM#０04０h,McBSＰ1＿SPＳD;recｖｆｒame1 Ｄlｅｎgth=16bｉts
SＴＭＲCR2,MｃBSＰ１_SPSＡ ；register subaddｒｏｆ ＲCＲ2
ＳTＭ#0０40h，MｃBSP1＿SPＳD; reｃvPｈａsｅ＝1
;reｔｆrame2 Dlengｔh=１６bits
ＳTＭXCＲ１,McＢSP1_SPSA; rｅgisteｒｓubaddr of XCＲ１
ﻩSＴM＃00４0h，McＢSＰ1_SPSD ; ｓet tｈｅsamｅasrｅｃｖ
ＳＴMXCＲ2, McBSＰ1＿SPSＡ;registｅrsubａｄdrｏfXCＲ2
STM＃004０h,McＢSP1_SＰＳD;setthesamｅasrｅcv
ﻩSＴＭPCR, MｃBSＰ１_SPSA;regｉstersuｂadｄress of PＣR
ﻩSTM#00０eh，MｃBSP1_SPSＤ; clkandframe ｆromexteｒnal（slave）
;ＦSatpuｌse–mode（00）
＊***＊** FｉnｉshDSPＩnitiaｌiｚation****＊**
STM＃０x0000，IMR ；dｉｓableperｉphｅral interrｕptｓ
ﻩSTM＃０ｘFFFＦ, IFR;clearｔｈｅｉntruｐts’fｌａｇs
RＥT;reｔurｎ to main
ＮＯP
NＯP
＊****＊* ＷaitingforMcBSＰ0RＸFｉnｉsheｄ***＊**＊
IfＲｘRDY1:
NOＰ
STMＳPCR1,McBSP1_SＰSＡ；enableMcＢSP１Rｘ
ﻩLDMMcBＳP1_SPSＤ,Ａ
ﻩANＤ#00０2h, A;maskRRDYｂit
BCIfRｘRDY1,AEＱ; keep cｈecｋiｎｇ
ﻩNOP
ﻩNOP
REＴ; retuｒn
NOＰ
ＮOP
******＊ＷaｉｔiｎgfｏｒMcBSP０TＸFｉｎished**＊*＊*＊
IfTｘRDＹ1:
ﻩNOＰ
ＳTＭＳPCＲ２,McＢSP1_SPSA;eｎable McBSＰ１Tx
LDMMcＢSＰ1＿SPＳＤ, Ａ
ﻩＡＮD#0０02ｈ， A ;masｋＴRＤYｂit
BＣ IfTxRDY１, ＡＥQ； kｅepcｈecｋing
ﻩＮOP
NOＰ
ＲET ；return
ﻩNOＰ
ＮOP
*＊＊*＊*＊****＊***＊＊*＊*****＊***＊**＊**＊*******
***＊*******＊******＊＊*＊****＊＊****＊*****＊*＊*
＿ＯpｅnMcBSP：
rsbxｘｆ
ﻩcallwaiｔ
NOＰ
ﻩ
SＴＭSＰCR1,McＢSP１_SPSA; ｅｎａｂｌｅMcBSP0ＲX for ＡDCdata in
LＤMＭcＢSP1_SPSＤ,A
ＯＲ#0x0０01， A
STLMA， MｃＢSP１_SPSＤ
ﻩSＴMSPCR2，McＢSP1＿SPSＡ；enａbleMｃBSP０TＸfoｒDTMFout
LＤMMcＢSP1_SＰSD,A
ＯＲ#０x０0０１, A
ＳTLM A,McBSP1_SPSD
ﻩＬD ＃0h,DP ;loａddaｔapage0
ﻩrpt#23
ﻩNＯP
sｓbxxf
ﻩ
NＯP
ＮOP
ﻩ
;ﻩCALＬIfTxRDY１
;STＭ#0x０1０1, MｃBSP1_DXR1
ﻩ
;ﻩCALLＩｆTxRDY１
;ﻩSTＭ#0x02０8,McＢSP1_DXR1
;;ﻩrsbxxf
;；ＮＯP
;；NＯP
CAＬLIfＴxＲＤY1
STM#0x0001，McBSP１_DXR1;requeｓtｓｅcondarycommunicatｉon
NOP
ﻩＣＡＬLＩfＴxＲＤY1
ﻩSTM#01００h,ＭcBSP1_DXR1;ｗriｔe00ｈto ｒegisteｒ1
ﻩCALLIｆTxRDY1
STM#0000h,ＭcＢSP1_DXR１
ﻩ
ＮOＰ
NOＰ
rｐt＃20h
ﻩｎｏｐ
ﻩＣＡLLＩｆTxRＤY１
SＴM#０x00０1,McBSP1_DXR1;ｒequｅstsecｏnｄary comｍuｎicatｉon
CＡLLＩfTxRＤＹ１
ﻩＳTM#0200h,MｃBSP1＿DXR１;ｗｒite0０ｈtoregister２
CALＬIｆＴｘRDＹ1
ﻩＳTＭ#0000h,ＭcBSＰ1_DXR１ﻩ
ﻩCＡＬLＩｆTｘＲDY1
ﻩＳTＭ #0x0００1,MｃBSP1_DXＲ1;rｅqueｓtsecoｎdarｙcommunicatｉon
CＡLＬ IｆTxRDY1
ﻩSＴＭ #０３００h,McBＳP１_DXＲ1;ｗrite00h ｔoregister3
ＣALLＩfＴxRDY1
ＳTM＃0０00ｈ,McBＳP1＿ＤXＲ1
CALLIfTxRDY1
STＭ #0x0００1，ＭcＢSＰ1_DXR1；requesｔseｃondarｙcomｍunｉcaｔion
ＣALL IfＴｘＲDY1
ＳＴM#0490ｈ,McBSP1_DXＲ1;wrｉtｅ０0ｈｔo reｇｉｓter４
ﻩﻩﻩﻩ;byｐａssinternａlDPＬL
ﻩﻩﻩﻩﻩﻩ；andseｌｅct theSaｍpleＦreｑｕency
ﻩCＡLLIｆTｘRDＹ1
ＳTＭ＃00０0h， ＭcBＳP１＿DXR1
ﻩ
；ﻩCAＬLIfＴxRDY1
;STM＃０x00０1,MｃＢSP１_DXR１
;ﻩCALＬ IｆTxRＤＹ1
;SＴM#010２h,McＢSP1_DXＲ1;ｅｎablediｇiｔalloｏpbacｋ
ﻩﻩ
；ﻩＣAＬL ＩfTxRDＹ1
;ﻩＳTM#０x00０1, McBＳP１_DXＲ1
;ＣＡLLIfTｘＲDY1
;ﻩSTＭ#0２08h,McＢSP1＿DXR1;enable anａlog ｌoｏpbaｃk
ﻩRET
NOＰ
ﻩNOP
＊**********＊******＊**
_ＣlｏｓｅMcＢSＰ：
ﻩＳTMSPＣR１, McBSP1_SPSA;disableＭcBSＰ0 ＲX
LＤMＭｃBSP1_SPＳD,Ａ
ﻩAND#0xFFFE, A
STLMA,McBSP1_SPSD
ＳTMSPCR2,MｃBSＰ１＿SＰSA;diｓablｅMcBSP0 TX
ﻩLDＭMcBＳP1＿SＰSD，A
AND＃0xFFＦE,A
ﻩSTLMＡ,McBSP１_SPＳＤ
RPT #５
RET
ＮOP
ﻩNＯＰ
_READAD5０:
stmﻩ0x00ff,aｒ3
ﻩstmﻩ0x3000,ar2
ﻩ
lｏopa:
ﻩCALＬIfRxRDＹ1
ldm MｃＢSP1＿DRＲ1,b
ﻩstlﻩb,*ar２+
; bａnzｌoｏpａ,＊ar3-
ﻩｎoｐ
ｎop
ret
nop
nop
ﻩ
＿WRITEAD５0：
sｔｍ0x00ff,ar3
ﻩstmﻩ0x３100,ar２
loｏpb:
ＣALＬIfTxRDY1
ﻩlｄu＊ar2+,B
ﻩand #０fffeh,b；maskthｅLSB
stlm B，McBＳP１＿DXR1
;ﻩbａnｚloｏpb，*ａｒ3-
nop
nop
ﻩret
nop
nop
ｗaｉt:
ﻩsｔm 20h,aｒ3
loop１：
ﻩｓtｍ02０h,ar4
loop2:
bａnzﻩloop2,*ａｒ4-
ﻩbａnｚ loop1，*aｒ3-
rｅt
ﻩnop
nop
ﻩｎop
ﻩnop
.end
A／D模块：
xternvoｉdInitC54０２（vｏｉd）;
externvoiｄＯｐeｎＭｃBＳP（vｏｉｄ）；
exteｒnｖoｉd ＣlｏseＭcＢSP（void）;
extｅrｎvｏｉdREＡＤＡD50（ｖoid）;
/＊****＊*******＊**＊*****＊************＊***********＊**＊＊**＊＊**＊*******＊****
**Ｍain FuncｔｉｏnProgram
***＊＊***************＊*************＊*＊＊＊＊*＊********＊*＊＊***＊*************/
voｉdｍaiｎ（void）
｛
ＩｎiｔC5402（）;
ＯpｅnMｃBSP（）； 初始化串口和ＡD5０C
ｗｈile
（1）
{
RＥADAD50（）;
}
｝
D/A模块:
extｅrn voiｄＩｎitＣ５4０2（vｏid）;
externｖoidOｐeｎMcBＳP（vｏｉd）;
eｘtern void ＣlｏseＭcBSP（void）;
ｅｘternｖoiｄ WRITEＡD50（void）;
/＊*＊***＊*****＊*＊**＊***＊＊＊＊**＊*******＊*****＊****＊**＊＊******＊*******＊*****
＊*MaｉｎFunction Pｒogｒam
****＊**************＊***＊*＊**＊*＊*****＊＊*********＊*＊**＊***＊*＊＊＊********＊*/
voidｍaｉn（void）
{
InｉtC5４02（）;
OｐｅnＭcBSP（）;
while （１）
{
WＲITEAＤ５０（）;
}
｝
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