基于TLV320AIC23的语音系统设计(DOC毕设论文).doc

摘 要本设计采用的高速TMS320C5509DSP芯片，最高频率能达到160MIPS，能够很好的解决系统的实时性；采用的数字编解码芯片TLV320AIC23(以下简称AIC23)具有1632位采样精度，采样频率范围从8kHz96kHz。因此，该音频编解码芯片与TMS320C5509DSP的结合是可移动数字音频录放系统、现场语音分析系统的理想解决方案。本文首先介绍了基于TMS320C5509DSP芯片的语音分析系统的工作原理，给出了整体设计方案和工作框图，然后给出了系统的硬件设计方案； 接着介绍了基于TMS320C5509DSP芯片的语音录放系统的软件设计。在整个设计过程中，我们采用了TLV320AIC23DSP芯片为核心音频录放接口器件，结合TMS320C5509DSP芯片，语音数据存储FLASH存储器等进行了硬件设计。软件部分则采用模块化的设计方法，用C语言来实现。该语音录放器的设计能够完成语音采集，存储，滤波，频谱分析，基本实现了语音分析功能。关键词：TMS320C5509芯片；TLV320AIC23音频编解码芯片；I2C总线；语音系统目 录1 TLV320AIC23语音系统的设计任务及目的11.1 TLV320AIC23语音系统的设计任务.11.2 TLV320AIC23语音系统的设计目的.11.3 TLV320AIC23语音系统介绍.12 语音系统的技术方案及硬件电路设计22.1 语音系统的性能指标.22.1.1本设计实现的语音系统具有如下主要性能 22.1.2语音系统具有如下优点 22.2硬件设计方案 .22.2.1系统硬件电路设计.32.2.2 C5509与音频编解码器的接口设计32.2.3 系统的存储器扩展 .52.2.4 C5509的电源与时钟电路设计53 芯片的硬件结构.63.1 TLV320AIC23的硬件结构 . .63.1 .1 AIC23的管脚及外围接口73.1.2 AIC23的控制接口 .83.2 TMS320C5509的硬件结构.84 TLV320AIC23语音系统设计的CCS实现.114.1.简述CCS环境. 114.2 CCS配置 . .124.3 程序调试及运行结果.145 结 论. 15参考文献.16致谢.17附录A.18附录B.25基于TLV320AIC23的语音系统设计1 TLV320AIC23语音系统的设计任务及目的1.1 TLV320AIC23语音系统的设计任务课程设计是实践教学环节。学生通过动手做软件和硬件设计，能够熟练掌握数字信号处理技术，增加对基础知识的消化和理解。1.2 TLV320AIC23语音系统的设计目的（1）完成硬件设计；（2）完成TLV320AIC23的初始化；（3）进行语音信号的采集与播放。1.3 TLV320AIC23语音系统介绍在当今的数字化时代背景下，DSP已成为通信、计算机、消费类电子产品等领域的基础器件，是集成电路中发展最快的电子产品，并成为电子产品更新换代的决定因素。DSP芯片已经被广泛地应用于当今技术革命的各个领域，而且DSP技术也正以极快的速度被应用在通信、电子系统、信号处理系统等许多领域中。 基于TMS320C5509DSP芯片的语音分析器的设计系统的主要功能对语音信号进行采样滤波后FFT变换，然后观察其频谱分布。通过该分析器可观察到语音信号频谱特征的观察，从而为语音的编解码，压缩，解压缩，语音编码，语音识别语音合成，语音增强等实时语音处理方法的实现及参数的选取提供依据。本系统是一个数字信号处理系统，是电子技术、信号处理技术与计算技术相结合的产物，也是一个软硬件结合的系统。2 语音系统的技术方案及硬件电路设计2.1 语音系统的性能指标2.1.1本设计实现的语音系统具有如下主要性能：(1)由于语音信号的频率范围为300Hz-3400Hz（人说话声音）或20Hz-20kHz（音乐，占音频信号全频率），根据采样定理，为保证信息不失真，确定系统的采样频率为8KHz或96kHz;(2)结合系统采用的TMS320C5509芯片处理速度以及信号采样频率的要求，采用TLV320AIC23DSP芯片作为系统的A/D转换芯片;(3)根据上述技术指标确定TMS320C5509系统的外围接口方式。2.1.2语音系统具有如下优点：(1)音频数据占用资源少(2)音质通信级高(3)开发难度低(4)语音芯片与DSP 接口电路简单(5)体积小2.2硬件设计方案系统框图如图1所示，音源(如麦克风)发出的音频信号经音频处理器的AD部分转换为数字信号后进人DSP，完成数据的采集工作，由系统的模式识别部分决定对采集的数据进行何种处理(如滤波等)，处理后的信号再通过音频编解码器的DA部分还原为模拟的声音信号送往扬声器输出。图2.1 系统框图2.2.1系统硬件电路设计系统的核心芯片选用，TI公司的TMS320VC5509。TMS320VC5509(以下简称C5509)是，TI推出的高性能的定点DSP，是，TI公司55xx系列的代表之一，最高可以运行在144MHz的主频，它是基于TMS320C5509DSP的核，因而具有高效且低功耗的特点，非常适合便携设备使用。C5509采用统一编址的方式来划分存贮空间，程序与数据总线均能对其访问，从而使C5509便于大量数据的处理与程序的优化。C5509片内集成了128K16Bits的SRAM，并具有外部存储器接口(EMIF：External Memory Interface)，可以与静态随机存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、闪存存储器(FLASH)、同步突发静态存储器(SBSRAM)和同步动态存储器(SDRAM)等器件进行无缝连接。与C5502和C5510等相比，C5509具有更加丰富的片内外设。C5509具有以下的外设：1个通用串行总线(USB)接口、2个多媒体卡控制器(MMCSD)的标准接口、1个I2C总线接口、3个多通道缓冲串口(McBSP)、1个实时时钟(RTC)接口等。这些特点使得设计出来的系统具有很高的扩展性，也使得C5509非常适合于MP3等音频处理的便携设备的开发。2.2.2 C5509与音频编解码器的接口设计系统中的音频编解码器选用，TI公司的TLV320AIC23。TLV320AIC23(以下简称AIC23)是，TI公司推出的一款高性能的立体声音频编解码(Codec)芯片，芯片内置了耳机输出放大器，并支持MIC和LINE IN两种输入方式(二选一)，且对输入和输出都具有可编程增益调节。AIC23的模数转(ADC)和数模转换(DAC)部件集成在芯片内部，采用了先进的Sigmadelta过采样技术，可以在8kHz到96kHz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。与此同时，AIC23还具有很低的能耗，回放模式下功率仅为23roW，省电模式下更是小于15 w。由于具有上述优点，使得AIC23是一款非常理想的音频模拟lO器件，可以很好的应用在随声听(如CD，MP3等)、录音机等数字音频领域。AIC23与C5509的接口有两个，一个是控制接口，用于设置AIC23的工作参数；另一个是数字音频接口，用于将经AIC23的ADC转换后的音频数据送往C5509，或者接收C5509来的送往AIC23的DAC转换的音频数据。(1)C5509与AIC23的控制接口设计AIC23的控制接口有两种工作方式，分别为2线制的I2c方式和3线制的SPI方式。在SPI方式下，SDIN携带串行的数据，SCLK是串行的时钟，片选信号cs有效时锁存数据。由于也是同步串口，所以可以通过配置C5509的一个多通道缓冲串口(McBSP)为SPI模式即可与之无缝连接。这时，多通道缓冲串口(McBSP)的帧信号连接AIC23的控制接口(SPI方式)的片选信号、数据信号和时钟信号与AIC23的控制接口(SPI方式)一一对应。这种连接只需设置多通道缓冲串口(McBSP)的寄存器，使用简单可靠，但是要占用一个多通道缓冲串口。SPI方式下数据传输的时序如图2.2所示。图2.2 SPI方式下数据传输的时序在I2C方式下，SDIN携带串行的数据，SCLK是串行的时钟，数据传输完全符合I2c规范，起始条件是当SCLK为高时，SDIN由高变低。起始条件后的7位地址表明I2c总线上哪个器件接收数据，fLw 表明数据传送方向。如果fLw 为0，则表明AIC23为接收数据。AIC23的地址由片选引脚cs的状态来决定。数据传输的停止条件是当SCLK为高时，SDIN由低变高。i2C方式下数据传输的时序如图2.3所示。图2.3 I2C方式下数据传输时序由于C5509片上内含I2c模块，所以在系统设计中，我们直接使用C5509的I2c模块来控制AIC23，此时C5509作为I2c总线上的主设备，AIC23作为从设备，通过编程就可完成对AIC23的配置。(2)C5509与AIC23的数字音频接口设计AIC23芯片与数字系统的数字音频接口有右判断模式、左判断模式、I S模式和DSP模式四种。这四种数据传送模式都是从最高位(MSB)开始，字长范围从16bits到32bits(除了在右判断模式下不支持32bits外)。数字音频接口由时钟信号BCLK、数据信号DIN和DOUT、同步信号LRCIN和LRCOUT组成。注意，BCLK在主动方式下是输出，而在从动方式下是输入。四种模式中的DSP模式是专门设计用来与TI公司的DSP的多通道缓冲串口(MCBSP)相兼容，因此，在设计中被采用。此时，AIC23的LRCIN与LRCOUT引脚必须与McBSP的帧同步信号相连接。在LRCIN或LRCOUT的下降沿开始数据传输。左通道数据组成了首先传送的数据字，紧接着传送右通道的数据。传送字长由IWL寄存器决定。2.2.3 系统的存储器扩展DSP芯片的片内存储器是比较有限的，因此一般的DSP系统都要进行存储器外扩。存储器外扩主要包括两部分：SDRAM 和FLASH。其中SDRAM主要用来存储程序运行过程中的数据，在本系统中主要用来存放处理前后的音频数据；FLASH主要用来固化编译链接后生成的应用程序。系统中的SDRAM 选用MT48LCIM16A，接在C5509外部存储器接口的CE0空间。根据C5509的EMIF接口的特点，SDRAM的工作频率为CPU主时钟的一半，主时钟144MHz时，SDRAM的工作频为72MHz。在使用SDRAM之前，C5509还需要对EMIF进行设置，其配置过程如下：(1)设置寄存器EBSR，将外部总线设为全EMIF工作模式。(2)设置寄存器CE0，选择SDRAM容量的大小，数据的宽度，刷新的方式。(3)设置有关时序的相关寄存器，包括SDC1、系统中的FLASH选用的是AM29LV800，接在C5509的外部存储器接口的CE1空间。2.2.4 C5509的电源与时钟电路设计C5509采用了双电源供电机制，以获得更好的电源性能，其工作电压为33V和16V。其中，16V主要为该器件的内部逻辑提供电压，包括CPU和其他所有的外设逻辑。与33V供电相比，16V供电可以大大降低功耗。外部接口引脚仍然采用33V电压，便于连接与外部低压器件接口，而无需额外的电平变换电路。设计中电源芯片我们采用的是TI公司的TPS73HD301(简称HD301)双电源输出芯片。HD301的输出电压为一路33V，另一路为可调输出(12V一975V)。系统的时钟部分设计是利用DSP芯片内部所提供的晶振电路，在DSP芯片的xl和X2CLKIN之间连接一晶振可启动内部振荡器。3芯片的硬件结构3.1 TLV320AIC23的硬件结构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，语音采样编解码及滤波处理，该芯片构成简单，功能强大。AIC23工作电压3.3 伏特，能在数字和模拟电压下工作，与TMS320C5509 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。TLV320AIC23通过以下引脚与TMS320C5509连接。BCLK:I2S(一种AIC23的数字音频接口支持的通用的音频格式)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；DIN: I2S格式串行数据输入端,送入立体声DAC；DOUT: I2S格式串行数据输出端,由立体声ADC产生；LRCIN/LRCOUT: I2S格式数据输入/出帧同步信号；SCLK:控制端口移位时钟；SDIN:控制端口串行数据输入,用来传输配置AIC23内部寄存器数据；/CS:控制端口输入和地址锁存选择端,在SPI控制模式下,作为数据锁存控制端,在I2C模式下,定义外设的7位地址；XTI/MCLK:晶体或外部时钟输入端,AIC23内部时钟由它产生。AIC23的工作时钟由外接的一个11.2896M的晶振提供，TLV320AIC23从电路模块电路如图1-4所示。图3.1 TLV320AIC23从电路模块电路3.1 .1 AIC23的管脚及外围接口TLV320AIC23的管脚图见附录B 图2 TLV320AIC23的管脚(1) 数字音频接口：主要管脚为 BCLK数字音频接口时钟信号（bit时钟），当AIC23为从模式时（通常情况），该时钟由DSP产生；AIC23为主模式时，该时钟由AIC23产生； LRCIN数字音频接口DAC方向的帧信号（I2S模式下word时钟） LRCOUT数字音频接口ADC方向的帧信号 DIN数字音频接口DAC方向的数据输入 DOUT数字音频接口ADC方向的数据输出 这部分可以和DSP的McBSP（Multi-channel buffered serial port，多通道缓存串口）无缝连接，唯一要注意的地方是McBSP的接收时钟和AIC23的BCLK都由McBSP的发送时钟提供。(2) 麦克风输入接口：主要管脚为 MICBIAS提供麦克风偏压，通常是3/4 AVDD MICIN麦克风输入(3)LINE IN输入接口：主要管脚为 LLINEIN左声道LINE IN输入 RLINEIN右声道LINE IN输入 (4) 耳机输出接口：主要管脚为 LHPOUT左声道耳机放大输出 RHPOUT右声道耳机放大输出 LOUT左声道输出 ROUT右声道输出 (5) 配置接口：主要管脚为 SDIN配置数据输入 SCLK配置时钟 DSP通过该部分配置AIC23的内部寄存器，每个word的前7bit为寄存器地址，后9bit为寄存器内容。(6) 其他：主要管脚为 MCLK芯片时钟输入(12.288M、11.2896M、18.432M、16.9344M) VMID半压输入，通常由一个10U和一个0.1U电容并联接地 MODE芯片工作模式选择，Master或者Slave CS片选信号（配置时有效） CLKOUT时钟输出，可以为MCLK或者MCLK/23.1.2 AIC23的控制接口AIC23有两个数字接口，其一是由CS(控制信号)、SDIN(信号数据输入)、SCLK(信号时钟)和MODE(模式)构成的数字控制接口，通过它将芯片的控制字写入AIC23，从而控制AIC23功能；另一组是由LRCIN(左右声控制输入)、DIN(数据输入)、LROUT(左右声输出)、DOUT(数据输出)和BLCK(时钟)组成的数字音频接口，AIC23的数字音频信号从这个接口接收或发出。AIC23内部还包含两个A/D、D/A 变换器，其字长可以是16、20、24、32，同时AIC23内部的时钟可以通过XTI(晶振时钟输入)、XTO(时钟输出)和外接晶振构成时钟，也可以由外部直接输入时钟信号。AIC23内部还包含有MIC偏置电路，使用外接MIC无需外置偏置电路。3.2 TMS320C5509的硬件结构C5509有1条32位的程序数据总线（PB），5条16位数据总线（BB、CB、DB、EB、FB）和1条24位的程序地址总线及5条23位地址总线，这些总线分别与CPU相连。总线通过存储单元接口（M）与外部程序总线和数据总线相连，实现CPU对外部存储器的访问。这种并行的多总线结构，使CPU能在一个CPU周期内完成1次32位程序代码读、3次16位数据读和两次16位数据写。C5509根据功能的不同将CPU分为4个单元，指令缓冲单元（I）、程序流程单元（P）、地址流程单元（A）、和数据计算单元（D）。读程序地址总线（PDA）上传送24位的程序代码地址，由读程序总线（PB）将32位的程序代码送入指令缓冲单元进行译码1。1指令缓冲单元（I）C5509的指令缓冲单元有指令缓冲队列IBQ和指令译码器组成。在每个CPU周期内，I单元将从程序数据接收的4B程序代码放入指令缓冲队列，指令译码器从队列中取6B程序代码，根据指令的长度可对8位、16位、24位、32位和48位的变长指令进行译码，然后把译码数据送入P单元、A单元和D单元去执行。2程序流程单元（P）程序流程单元有程序地址产生电路和寄存器组凑成。程序流程单元产生所有程序空间的地址，并控制指令的读取顺序。程序地址产生逻辑电路的任务是产生读取空间的24位地址。一般情况下，它产生的是连续地址，如果指令要求读取非连续地址的程序代码时，程序地址产生逻辑电路能够接收来自I单元的立即数和来自D单元的寄存器值，并将产生的地址传送到PAB。在P单元中使用的寄存器分为5种类型。(1)程序流寄存器：包括程序计数器、返回地址寄存器和控制流程关系寄存器；(2)块重复寄存器：包括块重复寄存器0和1（BRC0、BRC1）BRC1的保存寄存器(BRS1)、块重复起始地址寄存器0和1以及块重复结束地址寄存器0和1；(3)单重复寄存器：包括单重复寄存器和计算单重复寄存器；(4)中断寄存器：包括中断标志寄存器0和1、中断使能寄存器0和1以及调试中断使能寄存器0和1；(5)状态奇存期：包括状态寄存器0，1，2和3。3地址程序单元（A）地址程序单元包括数据地址产生电路、算术逻辑电路和寄存器组构成。数据地址产生电路能够接收来自I单元的立即数和来自A单元的寄存器产生读取数据空间的地址。对于使用间接寻址模式的指令，有P单元向DAGEN说明采用的寻址模式。A单元包括一个16位的算术逻辑单元，它既可以接收来自I单元的立即数也可以与存储器、I/O空间、A单元寄存器、D单元寄存器和P单元寄存器进行双向通信。A单元包括的寄存器有以下几种类型。(1)数据页寄存器：包括数据页寄存器和接口数据页寄存器；(2)指针：包括系数数据指针寄存器、堆栈针寄存器和8个辅助寄存器；(3)循环缓冲寄存器:包括循环缓冲大小寄存器、循环缓冲起始地址寄存器；(4)临时寄存器：包括临时寄存器；4数据计算单元（D）数据计算单元由移位器、算数逻辑电路、乘法累加器和寄存器组构成。D单元包含了CPU的主要运算部件。D单元移位器能够接收来自I单元的立即数，能够与存储器、I/O单元、A单元寄存器、D单元寄存器和P单元寄存器进行双向通信，此外，还可以向D单元的ALU和A单元的ALU提供移位后的数据。移位可以完成以下操作：(1)对40位的累加器可以完成向左最多32位的移位操作，移位数乐意从零食寄存器读取或由指令中的常数提供；(2)对于16位寄存器、存储器或I/O空间数据可完成左移31位或32位的移位操作；(3)对于16位立即数可完成向左移最多15位的移位操作；。4 TLV320AIC23语音系统设计的CCS实现4.1.简述CCS环境 CCS，即Code Composer Studio，是TI公司在1999年推出的一个开放、具有强大集成开发环境。它最初是由GO DSP公司为TI的C6000系列DSP开发的。在TI收购了GO DSP后，将CCS扩展到了其它系列。现在所有TI的DSP都可以使用CCS进行开发，但是其中的DSPBIOS功能只有C5000和C6000的CCS中才提供。 以前的DSP软件开发都是在一个分散的开发环境下进行，程序的编写、代码的生成以及调试等都是要通过命令来完成，类似于以前的DOS，十分烦杂。而CCS的出现是DSP开发软件的一次革命性的变化。CCS主要由代码生成工具、CCS集成开发环境、DSPBIOS和API函数以及RTDX组成。CCS主要特点是集成可视化代码编辑界面，可以方便地直接编写C、汇编、.h文件、.cmd文件等。集成代码生成工具，包括汇编器、优化的C编译器和连接器等。具有完整的基本调试工具，可以载入执行文件(.out)，查看寄存器窗口、存储器窗口和变量窗口、反汇编窗口等，支持在C源代码级进行调试。支持多片DSP联合调试。断点工具，支持硬件断点、数据空间读/写断点、条件断点等。探针工具，用于进行算法仿真，数据监视等。剖析工具，用于评估代码执行的时间。数据图形显示工具，可绘制时域/频域波形、眼图、星座图等，并可以自动刷新。提供GEI工具，用户可以根据需要编写自己的控制面板/菜单，从而方便直观地修改变量，配置参数。DSP/BIOS(Basic Input Output System)和API(Application Program Interface)函数为CCS的主要插件之一。DSPBIOS可以看作是一个准实时操作系统，支持TI DSP芯片的各种实时操作系统都是以DSP/BIOS作为底层软件，为嵌入式应用提供基本的运行服务。并且，它还能实时获取目标机的信息，并将其传递给主机上的BIOSCOPE工具，对应用程序进行实时分析RTDX (Real Time Data Exchange)插件是CCS中另一个十分重要的插件。实时数据交换技术为CCS提供了一个实时、连续的可视环境，开发人员可以看到DSP应用程序工作的真实过程。RTDX允许系统开发者在不停止运行目标应用程序的情况下在计算机和DSP芯片之间传输数据，同时还可以在主机上利用对象链接嵌入(OLE)技术分析和观察数据。RTDX可以在DSPBIOS中使用，也可以脱离DSP/BIOS使用。由于CCS中的Simulator不支持RTDX，所以必须在连接有硬件仿真器或目标板的Emulator下使用。4.2 CCS配置 击桌面图标的“setup CCStudio v3.1”图标，运行CCS设置程序，如图所示：点击AddSave&quit完成设置。 图4.1 CCS的设置用标准配置文件设置系统配置4.2.1 CCS环境中工程文件的使用(1)建立工程文件在CCS集成环境下开发汇编程序或者C/C+程序，首先要建立一个工程项目文件（*.pjt），再向工程项目文件中添加汇编程序源文件（*.asm），C/C+源文件（*.c）和链接命令文件（*.cmd），并设置工程项目选项。使用CCS开发应用程序的一般步骤如下：创建或打开一个工程项目文件（*.pjt），编辑各类文件，可以使用CCS提供的集成编辑环境，对链接命令文件和源程序进行编辑。(2)对工程项目进行编译。在编译过程中如果出现语法错误，将在编译链接信息视窗（build）窗口中显示错误信息，用户可以根据显示的信息找到错误的位置，更改错误。(3)对结果和数据进行分析和算法评估。用户可以利用CCS提供的探测点.图形显示和性能评价等工具，对运行结果及输出数据进行分析，评估算法的可能性。 4.2.2工程文件的建立单击ProjectNew命令，系统将弹出如图所示的对话框，在该对话框中输入项目文件名，如iir单击“完成”系统就会创建一个名为iir.pjt的工程项目文件。(1)创建新文件选择FileNew可打开一个新的编辑窗口。在新窗口中输入源代码。选择FileSave，在出现的对话框中输入一个文件名，并选择一个扩展名（C源代码选择*.c，汇编源代码选择*.asm），然后单击保存将源程序保存。(2)向工程项目中添加文件添加文件：单击ProjectAdd File to Project命令然后会弹出如图所示的对话框，单击打开完成对文件的添加。图4.2向工程项目中添加文件对话框(3)编译链接和运行目标文件执行ProjectCompile命令就可以对当前的汇编程序进行编译生成.obj文件。如果程序存在语法错误，那么就会在下面的编译链接信息框中显示错误信息。根据错误提示，读者可对程序进行修改。对程序进行编译链接执行ProjectBuild命令，就可以对当前的项目文件同时进行编译，汇编和链接操作，并生成与工程项目名称相同的可执行的.out文件。如果有错误信息，则会在“编译链接”信息框中显示。也可以执行Project下的build All命令，所有项目中的文件重新编译，汇编和链接，生成.out文件。(4)装载.out文件单击主菜单“File”中“Load Program”选项，在对话框中，在CCS安装目录下，找到构建该工程的Debug目录，选择构建生成后的.out文件，并打开CCS装载完毕后，该“*.out”文件到目标dsp之后，会自动弹出“Disassembly”窗口如图所示。图4.3 CCS调试程序时出现的视窗加工程界面4.3 程序调试及运行结果源程序清单见附录A运行结果如下：图4.4 频谱分析图4.5 左声道及右声道波形5 总结本系统充分利用了TMS320C5509的片上资源，使用了MCBSP多通道缓冲串口与音频芯片TLV320AIC23的硬件无缝连接，这既不占用系统的总线资源，而且还简化了硬件电路设计。系统具有更好的维护性。本系统实现了对语音信号的采集与回放等基本音频处理功能，完成了基于TMS320C5509DSP芯片的语音分析系统的设计。 本设计是采用TMS320VC5509作为语音分析实现的核心硬件，以TLV320AIC23作为数模转换芯片来实现整个硬件系统。在整个设计过程中，我们采用了以带有A/D转换器的TLV320AIC23DSP芯片为核心音频录放接口器件，结合TMS320C5509DSP芯片，语音数据存储FLASH存储器等进行了硬件设计。软件部分则采用模块化的设计方法，用汇编语言来实现。由于这次设计时间较短，该语音分析器的基本功能已经实现，要达到实用，还需进一步进行研究设计。参考文献1 汪春梅，孙洪波.TMS320C 55x DSP原理及应用.第二版.北京：电子工业出版社 20082 姜 阳，周锡青.DSP原理与应用实验.西安：西安电子科技大学出版社，20083 方华刚. DSP原理与应用. 北京：机械工业出版社，2006.14 程佩青，数字信号处理教程第二版，清华大学出版社，2001.85 TMS320C55X DSP Programmers Guide SPRU376AZ.Texas Instruments,20016 TMS320C55X DSP Mnemonic Instruction Set Reference Guide SORU374GZ. Texas Instruments,20027 TMS320C55XDSP AssemblyLanguage Tools Users Guide SPRU280HZ.Texas Instruments,2004. 致 谢 这次课程设计实现了一个简单的基于TLV320AIC23的语音系统设计，通过自己查找收集资料，在老师的精心指导和帮助下，较好的完成了课程设计的任务并达到了理想的目的。通过这次设计，我把自己所学的理论知识运用于实践，受益非浅。本次设计让我对DSP知识及CCS软件环境，都有进一步的了解，同时对软、硬件设计也有了更深入的理解和掌握。 对我而言，本设计不仅是对大学所学过的知识的总结和考察，而且更是一个扩大自己知识面，锻炼动手能力的机会，经过这次的设计，使我在理论和实践方面都有了很大的提高。在整个课程设计过程中，指导老师姜阳和周锡青给予我很多的关注和指导，在这里我对老师表示感谢，感谢他们的耐心和热心。附录A 程序清单(1)主程序 .mmregs.def_c_int00.def mcbsp0_init.def data_w_r.ref sdram_init.ref i2c_init.ref i2c_disable.ref i2c_write.ref i2c_read.ref clkmd_init.ref aic23initmcbsp0_pdp .set 2800h/128drr2.set 0hdrr1.set 1hdxr2.set 2hdxr1.set 3hspcr2.set 4hspcr1.set 5hrcr2.set 6hrcr1.set 7hxcr2.set 8hxcr1.set 9hsrgr2.set 0ahsrgr1.set 0bhmcr2.set 0chmcr1.set 0dhrcera.set 0ehrcerb.set 0fhxcera.set 10hxcerb.set 11hpcr.set 12hrcerc.set 13hrcerd.set 14hxcerc.set 15hxcerd.set 16hrcere.set 17hrcerf.set 18hxcere.set 19hxcerf.set 1ahrcerg.set 1bhrcerh.set 1chxcerg.set 1dhxcerh.set 1ehspcr1_rrdy.set 02hlength.set 256.bss data_w_r,2.bss left,512.bss right,512STACK .usect .stack,200hSYSSTACK .usect .sysstack,200h .sect .vectorsrsv: ;reset vector B_c_int00 NOP .align 8 .text_c_int00:amov #0,xdpamov #STACK+200h,xspamov #SYSSTACK+200h,xssp;init interruptbset intmmov #1,ivpdmov #1,ivphmov #00h,ier0mov #00h,dbier0mov #0,ier1mov #0ffffh,ifr0mov #0ffffh,ifr1call sdram_initcall clkmd_initcall i2c_initcall aic23initcall mcbsp0_initmov #mcbsp0_pdp,pdpwait_rx:btst #spcr1_rrdy,port(spcr1),tc1bcc wait_rx,!tc1mov port(drr2),ac1mov port(drr1),ac0mov ac0,port(dxr1)mov ac1,port(dxr2)amov #left+length-1,xar6rpt #length-1delay *ar6-amov #left,xar6mov ac1,*ar6amov #right+length-1,xar7rpt #length-1delay *ar7-amov #right,xar7mov ac0,*ar7b wait_rxends: b $mcbsp0_init:;slave modeamov #0,xdpmov #mcbsp0_pdp,pdpmov #0,port(spcr1)mov #0,port(spcr2)mov #0a0h,port(xcr1)mov #0h,port(xcr2)mov #0a0h,port(rcr1)mov #0h,port(rcr2);Frame sync is active highmov #03h,port(pcr)mov #01h,port(spcr1)mov #01h,port(spcr2)ret.end(2) aic23初始化程序.def aic23init.ref i2c_writ.ref data_w_r;bit 15-bit 9aiv23_lt_line_ctl .set 0x0aic23_rt_line_ctl .set 0x1aic23_lt_hp_ctl .set 0x2aic23_rt_hp_ctl .set 0x3aic23_analog_audio_ctl .set 0x4aic23_digital_audio_ctl .set 0x5aic23_power_down_ctl .set 0x6aic23_digital_if_fformat .set 0x7aic23_sample_rate_ctl .set 0x8aic23_dig_if_activate .set 0x9aic23_reset_reg .set 0x0f;bit8-bit0lt_ch_vol_ctrl .set 0x0017rt_ch_vol_ctrl .set 0x0017lt_ch_headph_ctl .set 0x007frt_ch_headph_ctl .set 0x007falog_au_path_ctrl .set 0x0031digi_au_path_ctrl .set 0x0000pow_mgt_ctrl_ctrl .set 0x0000digi_au_intf_ctrl .set 0x0043au_FS_TIM-ctrl .set 0x0023digi_intf1_ctrl .set 0x0001slave_aic23init:;i2c write aic23 register;Reset the aic23mov #aic23_reset_reg*512,ac0add #0h,ac0call aic23_write;turn on all powermov #aic23_power_down*512,ac0add #pow-mgt_ctrl_ctrl,ac0call aic23_write;DAC enable,insel line,Microphone normalmov #aic23_analog_audio_ctl*512,ac0add #alog_au_path_ctrl,ac0call aic23_write;seting Digital Audio Path Controlmov #aic23_digital_audio_ctl*512,ac0add #digi_au_path_ctrl,ac0call aic23_write;turn on volume for line inputsMov #aic23_lt_line_ctl*512,ac0add #lt_ch_vol_ctrl,ac0call aic23_writemov #aic23_rt_linr_ctr*512,ac0add #rt_ch_vol_ctrl,ac0call aic23_write;configure the aic23 for maser mode,16 bit samples,DSP modemov #aic23-digital_if_format*512,ac0add #digi_au_intf_ctrl,ac0call aic23_write;44.1kHz stereomov #aic23_sample_rate_ctl*512,ac0add #au_FS_TIM_ctrl,ac0call aic23_write;turn on hesdphone volume and digital interfacemov #aic23_lt_hp_ctl*512,ac0add #lt_ch_headph_ctrl,ac0call aic23_writemov #aic23_rt_hp_ctrl*512,ac0add #rt_ch_headph_ctrl,ac0call aic23_write;turn on digital interfacemov #aic23_dig_if_activate*512,ac0add #digi_intf1_ctrl,ac0call aic23_writeretaic23_writeamov #data_w_r,xar1mov ac0#-8,*ar1+mov ac0,*ar1-mov #2,ar0mov #slave_aic23,ar2call i2c_writeret.end附录B 图1 TMS320C5509与TLV320AIC 23的硬件连接图图2 TLV320AIC23的管脚图3 TLV320AIC23的内部结构课程设计（论文）评语及成绩评定指导教师评语：评分_ 指导教师（签字）_ _年_月_日课程设计（论文）及答辩评分：1学生工作态度和平时表现（共20分）_；2论文格式规范、语言流畅（共20分）_；3数据完整、分析论述充分合理，结论正确（共20分）_；4答辩表述能力（共20分）_；5基本概念及回答问题情况（共20分）_。课程设计总成绩_ 答辩组成员（签字）_ _年_月_日葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀