dsp數(shù)字信號處理課程設(shè)計報告 基于定點dsp 的語音錄放系統(tǒng)

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1、目錄21DSP技術(shù)及應(yīng)用課程設(shè)計1引言12課程設(shè)計題目描述和要求23總體設(shè)計23.1系統(tǒng)工作原理23.2器件選擇33.3電源模塊33.4JTAG仿真接口34詳細設(shè)計44.1系統(tǒng)硬件詳細設(shè)計44.2系統(tǒng)軟件詳細設(shè)計8總結(jié)11致謝12參考文獻13附錄：源程序14指導(dǎo)教師評語2121DSP技術(shù)及應(yīng)用課程設(shè)計1引言信息技術(shù)和超大規(guī)模集成電路工藝的不斷發(fā)展，極大地推動了DSP的發(fā)展。DSP技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣，尤其在音頻處理領(lǐng)域。目前，在很多語音處理系統(tǒng)中都用到了語音錄放模塊，采集現(xiàn)場的聲音并存儲起來供以后回放。語音處理系統(tǒng)的實時性、功耗、體積、以及對語音信號的保真度都是很影響系統(tǒng)性能的

2、關(guān)鍵因素。本設(shè)計采用的高速54xDSP芯片，最高頻率能達到160MIPS，能夠很好的解決系統(tǒng)的實時性；采用的數(shù)字編解碼芯片TLV320AIC23(以下簡稱AIC23)具有16~32位采樣精度，錄音回放模式下僅23mW的功耗。因此，該音頻編解碼芯片與54xDSP的結(jié)合是可移動數(shù)字音頻錄放系統(tǒng)、現(xiàn)場語音采集系統(tǒng)的理想解決方案。經(jīng)過實驗表明，本設(shè)計實現(xiàn)的基于定點DSP的語音錄放系統(tǒng)具有如下優(yōu)點：a)音頻數(shù)據(jù)占用資源少b)聲音保真度高c)開發(fā)難度低d)語音芯片與DSP接口電路簡單e)體積小2課程設(shè)計題目描述和要求設(shè)計一種基于定點DSP的語音錄放系統(tǒng)，在DSP芯片TMS320C5416與音頻

3、編解碼芯片TLV320AIC23上進行硬件接口和軟件設(shè)計，實現(xiàn)語音信號的采集、播放、存儲和回放。3總體設(shè)計3.1系統(tǒng)工作原理本系統(tǒng)包括音頻采集、DSP對語音信號的處理、鍵盤控制、液晶屏顯示、Nandflash存儲五部分。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3-1所示，DSP作為主芯片實現(xiàn)各模塊之間的通信，其主要工作有：上電自舉，讀取鍵盤值并初始化音頻編碼芯片和液晶屏，通過液晶屏顯示AIC23的工作狀態(tài)，將音頻數(shù)字信號存儲在Nlandflash中。21DSP技術(shù)及應(yīng)用課程設(shè)計圖3-1總體設(shè)計圖AIC23的語音信號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。當能過麥克輸入人的說話聲時，綜合人

4、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。實驗證明，在這個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。當輸入為音樂或歌曲的線路輸入時，為了保證音質(zhì)不失真，采樣頻率可以設(shè)定為96KHz。采樣率的選擇可以通過初始化時對按鍵的控制。3.2器件選擇為滿足語音信號處理的實時性要求，語音信號采集與處理系統(tǒng)應(yīng)具有高速數(shù)據(jù)處理能力本系統(tǒng)采用TMS320VC5416芯片作為信號處理芯片系統(tǒng)采用的主芯片是TI公司的一款16位定點DSP：TMS320VC5416(以下簡稱C5416)，主要是考慮到C5416片內(nèi)具有128KX16位的內(nèi)部RAM，這對提高系統(tǒng)

5、總體性能和集成度有很大的幫助。另外C5416還具有3個MCBSP多通道緩沖串口。該串口與SPI器件兼容，提供多達128個發(fā)送和接收通道。與其他C54xDSP芯片一樣C5416具有功耗低、運算速率高、性價比高的優(yōu)點。另外C5416具有如下特點：當核電壓為1.6伏特時的工作頻率可達到160MIPS；能訪問64K數(shù)據(jù)存儲空間、64KI/O空間、以及192K程序存儲空間。語音編碼芯片的選擇從適應(yīng)語音信號頻率、滿足實時性、降低成本、簡化設(shè)計的要求出發(fā)，本系統(tǒng)選擇TLV320AIC23。AIC23工作電壓3.3伏特，能在數(shù)字和模擬電壓下工作，與TMS320VC5416的I/O電壓相兼容，其控制

6、接口和數(shù)字接口與DSP的MCBSP端口能夠無縫連接。AIC23的模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADCs）和數(shù)模轉(zhuǎn)換（DACs21DSP技術(shù)及應(yīng)用課程設(shè)計）部件高度集成在芯片內(nèi)部，采用了先進的Sigma-delta過采樣技術(shù)，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到90dB和100dB。3.3電源模塊VC5416屬于低功耗定點芯片，采用雙電源供電電源由內(nèi)核電源(CVdd)和I/O電源(DVdd)兩部分構(gòu)成，其中內(nèi)核電源為1.8V，I／O電源為3.3V內(nèi)核電源采用1.8V供電可以降低功耗；I／O電源采用3.3V供電使得芯

7、片可以直接與外部低壓器件接口，而不需要額外的電平轉(zhuǎn)換電路本系統(tǒng)采用TI公司的TPS73HD318（簡稱HD318）作為電源輸入芯片，HD318提供的兩路輸出電壓一路為1.8V、一路為3.3V另外該芯片提供的寬度為200ms的低電平復(fù)位脈沖還可以用來作為VC5416的上電復(fù)位信號AIC23芯片具有單電源(5V電源)和雙電源(3V數(shù)字電源+5V模擬電源)兩種供電模式，本系統(tǒng)選擇雙電源供電模式，這樣AIC23和VC5416之間就可以直接聯(lián)接而不需要其它電平轉(zhuǎn)換芯片3.4JT