SPORT音频采集播放实验

深深 圳圳 大大 学学 实实 验验 报报 告告 课程名称 课程名称 DSPDSP 系统设计系统设计 实验项目名称实验项目名称 SPORTSPORT 音频采集播放实验音频采集播放实验 学院学院 信息工程信息工程 专业专业 通信通信 指导教师指导教师 严新民严新民 报告人报告人 丁诗伦 丁诗伦 学号学号 20101301642010130164 班级 班级 10 10 通通 2 2 教务处制教务处制 一 一 实验目的实验目的 1 了解 DSP SPORT 的工作原理 2 熟悉 SPORT 各个寄存器的作用 二 二 实验内容实验内容 通过 SPORT 端口采集 TLCAIC23B 的数据 将收到的数据再通过 SPORT 端口传送给 TLCAIC23B 回放 使用 PC 的音频输出作为 TLCAIC23B 的音频输入源 经过目标板的数 据传递 从目标板的音频输出口得到重建的音频 三 三 预备知识预备知识 1 VisualDSP 集成开发环境的使用 程序的编写和调试 2 SPORT 的工作原理 3 SPI 总线的工作原理 4 阅读 EBF LAB533 数字多媒体开发系统用户手册 中音频设备的配置使用 四 四 实验设备及工具实验设备及工具 1 硬件 EBF LAB533 实验平台 仿真器 PC 机 音频输入线 音频输出设备 耳机 2 软件 PC 机操作系统 Win2000 或 Win XP VisualDSP 集成开发环境 五 五 实验原理实验原理 1 实验框图 图 实验示意图 2 同步串行口 SPORT 介绍 ADSP BF533 提供 2 个双通道同步串行端口 SPORT0 和 SPORT1 来完成串行和多 处理器的通信工作 SPORT 口有以下特点 支持 I2S 规范 双向操作 每个 SPORT 都有 2 套独立的发送和接收引脚 支持 I2S 立体声 8 通道 带缓冲的发送和接收端口 每个端口都有一个数据寄存器 用以同其它 DSP 接口间进 行双向数据传输 多个移位寄存器用于数据寄存器内数据的移入和移出 时钟 SPORT 口的每个发送或接收端口既可以使用外部的串行时钟 也可以使用内 部产生的频率范围为 SCLK f 131 070 Hz 到 SCLK f 2 Hz 的时钟 字长 每个 SPORT 都支持 3 到 32 位长度的串行数据字 可以选择最高有效位在前或 最低有效位在前的格式进行传送 帧 SPORT 口的每个发送和接收端口都既可以在有帧同步信号模式和无帧同步信号模 式下工作 帧同步信号可以选择从内部产生或从外部接收 可以选择高有效或低有效 可以选择前帧或后帧同步 硬件压扩 每个 SPORT 都能根据 ITU 推荐的 G 711 标准完成 A 律和 律压扩 对 SPORT 的发送和 或接收通道都能进行压扩 而且没有额外的延迟 单时钟周期开销的 DMA 操作 SPORT 口可以配置为 DMA 模式 每个 SPORT 都可 以自动发送和接收多个缓冲区的数据信息 中断 SPORT 完成数据传输后 相应的发送接收端口能够产生中断 多通道能力 每个 SPORT 可以同时支持 1024 个通道窗中的 128 个通道 并兼容 H 100 H 110 MVIP 90 和 HMVIP 标准 3 SPORT 寄存器基本配置说明 1 SPORT 口发送配置寄存器 Sport Transmit Configuration registers SPORT 口的发送配置寄存器主要包括两个寄存器 SPORTx TCR1 和 SPORTx TCR2 下面分别说明 图 SPORT 口发送配置寄存器 1 主要配置位说明 TCKFE 0 使用 TSCLK 时钟的上升沿驱动内部数据和帧同步信号 使用 TSCLK 时 钟 的下降沿采样外部帧同步信号 1 使用 TSCLK 时钟的下降沿驱动内部数据和帧同步信号 使用 TSCLK 时 钟 的上升沿采样外部帧同步信号 LATFS 0 采用 Early 帧同步信号 1 采用 Late 帧同步信号 LTFS 0 使用 Active high 的帧同步信号 1 使用 Active low 的帧同步信号 DITFS 0 数据和帧同步信号同步 1 数据独立于帧同步信号 TFSR 0 发送数据时 不需要帧同步信号 1 发送数据时 需要有帧同步信号 ITFS 0 发送数据时采用外部输入的帧同步信号 1 发送数据时采用内部产生的帧同步信号 TLSBIT 0 发送数据时从数据的最高位依次发送 1 发送数据时从数据的最低位依次发送 TDTYPE 1 0 配置采用普通模式传送数据 或在 SPORT 口对数据进行 A law 和 u law 的压缩操作 ITCLK 0 发送数据使用外部输入的时钟 1 发送数据使用内部产生的时钟 TSPEN 0 禁用 SPORT 口 1 SPORT 口使能 图 SPORT 口发送配置寄存器 2 主要配置位说明 TRFST 0 左立体声通道数据先发送 1 右立体声通道数据先发送 TSFSE 配置立体声帧同步模式 TXSE 配置 SPORT 口的第二端口是否打开 SLEN 4 0 配置 SPORT 口发送数据的字长 3 32 2 SPORT 口接收配置寄存器 Sport Receive Configuration Registers SPORT 口的接收配置寄存器主要包括两个寄存器 SPORTx RCR1 和 SPORTx RCR2 下面分别说明 图 SPORT 口接收配置寄存器 1 主要配置位说明 RCKFE 0 使用 RSCLK 时钟的上升沿驱动内部帧同步信号 使用 RSCLK 时钟的下 降沿采样外部帧同步信号和数据 1 使用 RSCLK 时钟的下降沿驱动内部帧同步信号 使用 RSCLK 时钟的上 升沿采样外部帧同步信号和数据 LARFS 0 采用 Early 帧同步信号 1 采用 Late 帧同步信号 LRFS 0 使用 Active high 的帧同步信号 1 使用 Active low 的帧同步信号 RFSR 0 接收数据时 不需要帧同步信号 1 接收数据时 需要有帧同步信号 IRFS 0 接受数据时 使用外部接收的帧同步信号 1 接受数据时 使用内部产生的帧同步信号 RLSBIT 0 接收数据时从数据的最高位开始接收 1 接收数据时从数据的最低为开始接收 RDTYPE 1 0 配置对接收的数据进行的操作 可选模式为 0 填充模式 符号扩展 模式 a law 或 u law压缩模式 IRCLK 0 接收数据使用外部输入的时钟 1 接收数据使用内部产生的时钟 RSPEN 0 SPORT 口停止 数据不接收 1 SPORT 使能 开始接收数据 图 SPORT 口接收配置寄存器 2 主要配置位说明 RRFST 0 左立体声通道数据先发送 1 右立体声通道数据先发送 RSFSE 配置立体声帧同步模式 RXSE 配置 SPORT 口的辅助端口是否打开 SLEN 4 0 配置 SPORT 口接收数据的字长 3 32 3 除了以上介绍的寄存器外 SPORT 口还包括了以下寄存器 SPORT 口接收和发送时钟波特率寄存器 SPORTx TCLKDIV 和 SPORTx RCLKDIV 这两个寄存器主要用来配置 SPORT 端口的时钟 当选择由内 部产生 SPORT 口的接收和发送时钟时 需要按照需要的时钟频率来配置这两个寄存 器 SPORT 口状态寄存器 SPORTx STAT 这个寄存器主要用来显示 SPORT 口操作过 程中的状态 是否产生错误 传送或接收是否完成等 SPORT 口接收和发送寄存器 SPORTx TX 和 SPORTx RX 用来接收和发送数据 都是 32 位字长的寄存器 4 SPORT 口的中断 SPORT 口在每次数据传送或接收完成后都可以产生相应的中断 在中断处理程序中可 以对数据进行相应的处理 使用 SPORT 口的中断需要配置相应的中断寄存器 5 SPORT 口的 DMA 模式 SPORT 口还可以配置为 DMA 模式 这时可以采用 DMA 来完成 SPORT 口数据的发 送和接收 可以一次完成多组数据的收发操作 采用 SPORT 口的 DMA 模式需要配置相应 的 DMA 配置结存器 6 目标板原理 图 原理图 通过上面的原理图可知系统通过 SPI 对 TLCAIC23B 进行配置 通过 SPORT0 和 AIC23B 进行音频数据交互 TLCAIC23B 的数据输入和输出使用一个时钟 BCLK 分别与 SPORT 的输出时钟 TSCLK0 和输入时钟 RSCLK0 连接 TLCAIC23B 的桢同步信号 LRCIN LRCOUT 和 SPORT 的收发桢同步 TFS0 RFS0 连接 TLCAIC23B 的数据信号 DIN DOUT 和 SPORT 的 DT0PRI 和 DR0PRI 连接 程序的功能是将外部音频源输入的音频数据 经过 AIC23B 采样量化 通过 DSP 的 SPORT 接收端口接收到 DSP 中 然后再通过 DSP 的 SPORT 发送端口输出 经过 AIC23B 的数模转换 最后输出到外部的播放设备 编程时 只需要对 AIC23B 芯片及 DSP 的 SPORT 口进行相应的配置 正确地使用硬 件通道 在 DSP 内部不对输入的数据进行任何处理 直接将接收到的数据输出到 TLCAIC23B 六 六 实验设计实验设计 试验程序的流程图如下 开始 配置 AIC23B 音频芯片 配置 SPORT 口 配置中断 使能 SPORT 口 主程序等待 数据输出 主程序中断程序 接收数据 进入中断 播放设备 系统通过 SPI 总线对 AIC23B 进行配置 所以在初始化时 不仅要进行对 SPORT 口进 行初始化 还要对 SPI 总线进行初始化 初始化 SPI 的相关寄存器和详细配置方法参见 ADSP BF533 Blackfin Processor Hardware Reference 的 SPI 部分的详细说明 本实验主 要验证的是 SPORT 的相关功能 对 SPORT 进行如下配置 pSPORT0 TCR2 0 x001F 32bit pSPORT0 TCR1 0 x4000 0 x0400 0 x2000 pSPORT0 RCR2 0 x001F 32bit pSPORT0 RCR1 0 x4000 0 x0400 0 x2000 以上寄存器详细说明参见 ADSP BF533 Blackfin Processor Hardware Reference 中关于Serial Port Controllers的章节 SPORT 和 TLCAIC23B 间使用下图时序 配置 SPORT 的接收控制寄存器 使用外部时钟 外部桢同步 先接受 MSB 数据 每 组采样点都需要桢同步信号 提前桢同步 桢同步信号高有效 七 七 实验步骤实验步骤 1 搭建实验环境 将 ADSP 仿真器与 EBF LAB533 实验平台连接 将音频源 例如麦克风 或者 pc 声卡 输出 接入目标板的 MIC IN 端口 将音频输出 比如耳机 接到目标板的 HEADER PHONE 端口 然后先后分别给仿真器和目标板上电 如下图所示 2 打开