基于tms320c5416dsp芯片音频信号分析器设计

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,基于TMS320C5416 DSP芯片,音频信号的分析器的设计,一、设计目的,二、系统功能,三、系统总体架构,四、硬件部分设计,五、软件部分设计,一、设计目的,DSP 技术在音频处理领域的应用越来越广。目前，在很多语音处理系统中都用到了语音分析模块，采集现场的声音并进行频谱分析。因此，音频信号的分析器的设计是非常必要的。,二、系统功能,本系统主要实现以下四大功能：,1、语音采集,2、语音存储,3、语音信号滤波,4、频谱分析,二、系统功能,本系统主要实现以下四大功能：,1、语音采集,2、语音存储,3、语音信号滤波,4、频谱分析,二、系统功能,本系统主要实现以下四大功能：,1、语音采集,2、语音存储,3、语音信号滤波,4、频谱分析,三、系统总体架构,语音信号处理模块,音频采集模块,存储模块,四、硬件部分设计,（一）TMS320C5416,1）功能,TMS320C5416作为主芯片实现语音信号采集、存储和各模块之间的通信等控制，其主要功能有：,1、上电自举,2、读取键盘值并初始化音频编码芯片和液晶屏，控制AIC23并通过液晶屏显示AIC23 的工作状态,3、将采集压缩后的音频信号存储在Flash 中。,2）芯片简介,采用了哈佛总线结构，以8组16位总线为核心，形成了支持高速指令执行的硬件基础。8组总线分为1组程序总线，3组数据总线和4组地址总线。,CPU采用了流水线指令执行结构和相应的并行结构设计，使其能在一个指令周期内，高速地完成多项算术运算。,共有192千字的可寻址存储空间。共分为3个独立的可选择空间，分别为：64千字的程序存储空间；64千字的数据存储空间；64千字的I/O空间。,芯片的系统控制是由程序计数器（PC），硬件堆栈，PC相关的硬件，外部复位信号，中断，状态寄存器和循环计数器（RC）等组成的。,3）接口介绍,缓冲串口0和1的发送时钟，,用于对来自缓冲串行口发送移位,寄存器和传送至数据发送引脚,的数据进行定时,缓冲串行口数据发送端,来自缓冲串行口发送移位,寄存器中的数据经该引脚,串行发送,用于发送输出的帧同步脉冲,缓冲串行口数据接收端,用于接收输入的帧同步脉冲,（二）TLV320AIC23,1）功能,从适应语音信号频率、满足实时性、降低成本、简化设计的要求出发，本系统选择TLV320AIC23。AIC23是一种高性能的立体声音频Codec芯片作为从设备，主要完成输入语音信号的A/D转换，该芯片构成简单，功能强大。,AIC23的语音信号输入可以是麦克输入也可以是线路输入，这可以通过配置寄存器选择。当能过麦克输入人的说话声时，综合人声的频率、数据量大小的要求，采样频率不需要太高，设定为8KHz比较合适（,语音信号的频率范围为300Hz-3400Hz,）。实验证明，在这个采样频率下能清晰地采集、回放人的说话声，并且具有较好的保真度。当输入为音乐或歌曲的线路输入时，为了保证音质不失真，采样频率可以设定为96KHz（音乐20Hz-20kHz）。,采样频率,2）芯片简介,工作电压3.3 伏特，能在数字和模拟电压下工作，与TMS320C5416 的I/O 电压相兼容，其控制接口和数字接口与DSP 的MCBSP 端口能够无缝连接,AIC23的模数转换（ADCs）和数模转换（DACs）部件高度集成在芯片内部，采用了先进的Sigma- delta 过采样技术（Sigma- delta一般用于ADC中，是高精度的A/D转换器，该转换器的特点是将绝大多数的噪声从动态转移到阻态）,可以在8K到96K的频率范围内提供16bit、20bit、24bit和32bit的采样，ADC和DAC的输出信噪比分别可以达到90dB和100dB。,3）接口介绍,串行数据传输时钟,当AIC23为主模式时BCLK由AIC23产生并提供给DSP,频率为主时钟的1/4,当从模式时由DSP产生,数字音频接口DAC方向的数据输入,数字音频接口ADC方向的数据输出,数字音频接口DAC方向的帧信号,数字音频接口ADC方向的帧信号,控制端口移位时钟,控制端口串行数据输入,片选信号（配置时有效）,数据控制接口,数据音频接口,DSP模式下的数据传输时序,AIC23控制寄存器数据写入时序,（三）,TMS320C5416DSP与TLV320AIC23的接口电路,（四）音频接口电路模块,麦克输入电路,线路输入模块电路,耳机输出模块电路,线路输出模块电路,（五）电源接口电路模块,TMS320C5416DSP芯片采用低电压设计，并且采用双电源供电，即内核电源CVDD和I/O电源DVDD。I/O电源采用电源供电，而内核电源采用供电，降低内核电源的目的是为了降低功耗。由于TMS320C5416DSP芯片采用双电源供电，使用时需要考虑它们的加电次序。在理想情况下，DSP芯片上的两个电源应该同时加电，但在有些场合很难做到。若不能做到同时加电，应先对DVDD加电，然后再对CVDD加电，同时要求DVDD电压不超过CVDD电压2V，CVDD电压不超过DVDD电压0.5 V 。这个加电次序主要依赖于芯片内部静电保护电路，内部保护电路如图所示,内部静电保护电路,产生电源电路,产生的电源电路,（六）flash存储电路模块,考虑到存储器芯片的容量、系统供电、以及对语音信号的读取速率，本系统采用了具有32M*8位存储空间的Flash。录音系统和放音系统的语音数据均存储在Flash存储器上。Flash存储器是一种可在线进行电擦写可快速访问，掉电后信息不会丢失的非易失性存储器。,Flash有8位I/O 端口，地址、命令字以及数据复用这8位I/O 端口。它采用复杂的操作顺序来区分地址、命令、数据信息。DSP采集到的32位语音数据通过外部数据总线的低8位分4次，从左声道的高8位到右声道的低8位依次写入Flash。,五、软件部分设计,（一）主程序模块,（二）,语音分析子程序,1、滤波器子程序,2、FFT子程序,汇报完毕！O(_)O谢谢聆听！,