基于dsp的數(shù)字效果器的研究

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1、基于DSP的數(shù)字效果器的研究

2、第1lunouseg(this)">１系統(tǒng)總體方案音頻信號處理系統(tǒng)如圖１所示，整個系統(tǒng)由單片機(jī)ＭＣＵ、數(shù)字信號處理器ＤＳＰ、Ａ／Ｄ和Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器、外擴(kuò)存儲器、顯示屏和鍵盤等組成。其中ＭＣＵ作為主機(jī)，整個系統(tǒng)的初始化和控制都由它來完成。ＤＳＰ作為從機(jī)，主要完成音頻信號的算法處理，實(shí)現(xiàn)各種效果。而ＬＥＤ則把通過鍵盤控制的各種效果及其參數(shù)顯示出來，以便工作人員及時調(diào)整和修改。由于ＤＳＰ內(nèi)部存儲器較小，不能滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)和程序存儲需要，所以需要外擴(kuò)存儲器。系統(tǒng)工作時，輸入的音頻信號是模擬信號，經(jīng)過高精度、高速度的ＡＤＣ

3、轉(zhuǎn)換之后得到一串?dāng)?shù)字信號，分幀送入到波形輸入緩沖區(qū)ＲＡＭ。然后經(jīng)過ＤＳＰ內(nèi)部高速處理，通過各種算法實(shí)現(xiàn)各種效果。經(jīng)過處理的音頻信號再輸入到高精度、高速度的ＤＡＣ轉(zhuǎn)換器中，還原成模擬的聲音信號，經(jīng)音響功率放大電路放大輸出。為了實(shí)現(xiàn)音效的實(shí)時處理，加入了緩沖區(qū)。系統(tǒng)中各模塊是同時進(jìn)行處理的，一部分信號正在ＡＤＣ中進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而另一部分信號則正在ＤＳＰ處理器中進(jìn)行算法處理。整個系統(tǒng)以流水線方式進(jìn)行工作，保證了對音效的實(shí)時處理。２系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計ＤＳＰ芯片選用美國ＴＩ公司的ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２（以下簡稱‘Ｃ５４０２），單片機(jī)選用ＰＩＣ１６Ｆ７

4、２，Ａ／Ｄ和Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器選用２４位的ＣＳ４２２８Ａ，其較寬的動態(tài)范圍能夠滿足高保真的音頻系統(tǒng)的要求。２.１‘Ｃ５４０２‘Ｃ５４０２是ＴＩ公司于１９９９年１０月推出的性價比較高的定點(diǎn)數(shù)字信號處理器，主要特點(diǎn)如下：·具有先進(jìn)的多總線結(jié)構(gòu)，三條１６位數(shù)據(jù)存儲器總線，一條程序存儲器總線和四條地址總線；·操作速率達(dá)１００ＭＩＰＳ；·４０位算術(shù)邏輯單元（ＡＬＵ），包括一個４０位桶形移位器和兩個４０位累加器；500)this.style.ouseg(this)">·一個１７×１７乘法器和一個４０位專用加法器，允許１６位帶／不帶符號的乘法；·整和維特比加

5、速器，用于提高維特比編譯碼的速度；·８個輔助寄存器及一個軟件棧，允許使用最先進(jìn)的定點(diǎn)ＤＳＰ、Ｃ語言編譯器；·數(shù)據(jù)／程序?qū)ぶ房臻g為１Ｍ×１６位，內(nèi)置４Ｋ×１６位ＲＯＭ和１６Ｋ×１６位ＲＡＭ；·內(nèi)置可編程等待狀態(tài)發(fā)生器、鎖相環(huán)（ＰＬＬ）時鐘產(chǎn)生器、兩個多通道緩沖串行口、一個８位與外部處理器通信的ＨＰＩ口、兩個１６位定時器以及６通道ＤＭＡ控制器；·低功耗，工作電源為３Ｖ和１．８Ｖ（內(nèi)核）。ＤＳＰ通過其ＭｃＢＳＰ口與ＣＳ４２２８Ａ相連。ＭｃＢＳＰ串口是在ＴＤＭ串口和ＢＳＰ串口的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。它既可以實(shí)現(xiàn)時分多路通訊功能，又可以通過ＤＳＰ提供的

6、ＤＭＡ功能實(shí)現(xiàn)不用ＣＰＵ參與的自動緩存功能，從而把ＤＳＰ從繁重的串口通訊中解放出來，提高了運(yùn)行的效率。ＭｃＢＳＰ串口由數(shù)據(jù)接收發(fā)送部分、時鐘及幀同步信號產(chǎn)生器、多通道選擇以及ＣＰＵ中斷信號和ＤＭＡ同步信號等組成。同以前的串口相比，ＭｃＢＳＰ串口具有相當(dāng)大的靈活性。串口的接收和發(fā)送時鐘ＣＬＫＲ和ＣＬＫＸ既可由外部設(shè)備提供，又可由內(nèi)部時鐘產(chǎn)生器提供；幀同步信號ＦＳＸ和ＦＳＲ的輸入、輸出極性可以進(jìn)行選擇；串口的信號發(fā)送和接收部分既可單獨(dú)運(yùn)行，又可合在一起配合工作；ＣＰＵ中斷信號和ＤＭＡ同步信號使得ＭｃＢＳＰ串口可由ＣＰＵ控制運(yùn)行，也可脫離ＣＰＵ

7、通過直接內(nèi)存存取單獨(dú)運(yùn)行；多通道選擇部分使得串口具備了多通道信號通訊能力。正是由于ＭｃＢＳＰ串口所特有的靈活性，使其可以滿足Ｔ１／Ｅ１標(biāo)準(zhǔn)和ＡＣ９７標(biāo)準(zhǔn)。它的多通道接收和發(fā)送能力可達(dá)１２８個通道，數(shù)據(jù)寬度可在８、１２、１６、２０、２４和３２比特中任選，可進(jìn)行Ａ律和μ律壓縮和擴(kuò)展。８比特數(shù)據(jù)傳送時可選擇從高位或低位開始傳送，幀同步信號和數(shù)據(jù)時鐘信號的極性可編程，內(nèi)部時鐘和幀同步信號產(chǎn)生器也可由軟件編程控制。２．２Ａ／Ｄ和Ｄ／Ａ電路ＣＳ４２２８Ａ多媒體數(shù)字信號編解碼器(ＣＯＤＥＣ)500)this.style.ouseg(this)">在一個

8、壓縮的２８針ＳＳＯＰ芯片上可提供兩個模／數(shù)轉(zhuǎn)換器和６個數(shù)／模轉(zhuǎn)換器，并分別帶有音量控制功能。ＣＳ４２２８Ａ芯片具有功能較強(qiáng)、連接方便、控制容易的特點(diǎn)。該芯片與環(huán)繞聲解碼器相結(jié)合，成為ＤＶＤ機(jī)、Ａ／Ｖ功放接收器和汽車音響的理想芯片。它可支持杜比數(shù)碼ＡＣ－３、ＡＡＣ、ＤＴＳ、杜比邏輯環(huán)繞聲(ＤｏｌｂｙＰｒｏ－Ｌｏｇｉｃ)、ＴＨＸ和ＭＰＥＧ等標(biāo)準(zhǔn)。一個靈活的串行接口允許使用ＬｅｆｔＪｕｓｔｉｆｉｅｄ、ＲｉｇｈｔＪｕｓｔｉｆｉｅｄ、Ｉ２Ｓ、或ＯｎｅＬｉｎｅＤａｔａ模式。采樣率可達(dá)１００ｋＨｚ，具有可連接片外靜音電路的靜音控制引腳，片內(nèi)具有抗混疊和

9、輸出平滑濾波器。在本系統(tǒng)中，ＣＳ４２２８Ａ采用主模式的工作方式。在工作過程中，ＬＲＣＫ管腳向ＤＳＰ發(fā)出一個幀同步信號，而采樣的數(shù)據(jù)信號將接著幀同步信號后由ＳＤＯＵＴ管腳向ＤＳＰ傳送,從而完成采