第七章-音频信号处理应用程序设计ppt课件

.,1,第一章音频信号处理应用程序设计,（3学时）,.,2,主要内容,如何通过PCM3002、TLV320AIC23实现音频信号的输入与输出？如何通过DIP开关与LED指示灯完成程序功能的选择控制与信息提示？如何通过FLASH存储器实现数据的断电保护存储？如何设计并实现一个具有保密通信功能的音频信号处理应用程序？,.,3,DSP应用系统的一般构成,.,4,设计目标,（1）音频信号的采集与输入；（2）音频信号的加密与解密处理；（3）音频信号的回放输出；（4）系统控制信息提示；,如何解决？,.,5,音频信号的采集与I/O,音频信号类型：,（1）语音（50Hz4KHz）；（2）音乐（22KHz）；（3）MIDI,（1）程序合成音频；（2）线路输入音频；（3）麦克风输入音频。,音频信号来源：,音频信号的获取：,DSP,音频信号,CODEC（AD/DA）,PCM3002；TLV320AIC23,.,6,PCM3002,采样率：6KHz48KHz（48KHz）；量化位：16或20（16位）；,.,7,PCM3002,.,8,PCM3002,.,9,PCM3002应用程序接口,（1）DSK5416_PCM3002_openCodec()打开指定名称的音频CODEC设备（2）DSK5416_PCM3002_closeCodec()释放指定名称的音频CODEC设备（3）DSK5416_PCM3002_config()配置音频CODEC的寄存器参数（4）DSK5416_PCM3002_read16()从音频数据流中读入16比特数据（5）DSK5416_PCM3002_read32()从音频数据流中读入32比特数据（6）DSK5416_PCM3002_write16()向音频CODEC写入16比特数据（7）DSK5416_PCM3002_write32()向音频CODEC写入32比特数,TMS320VC5416DSK使用PCM3002,.,10,（8）DSK5416_PCM3002_rset()设置音频CODEC的控制寄存器（9）DSK5416_PCM3002_rget()读取音频CODEC寄存器数据（10）DSK5416_PCM3002_outGain()设置音频CODEC的输出增益（11）DSK5416_PCM3002_loopback()控制音频CODEC的硬件回放模式（12）DSK5416_PCM3002_mute()控制音频CODEC的静音模式（13）DSK5416_PCM3002_powerDown()控制音频CODEC的省电模式（14）DSK5416_PCM3002_setFreq()设置音频信号的采样率,PCM3002应用程序接口,程序需要包含dsk5416.h,dsk5416_pcm3002.h,dsk5416f.lib,.,11,PCM3002应用程序接口,句柄：DSK5416_PCM3002_CodecHandlemyCodec；程序需要包含：dsk5416.h,dsk5416_pcm3002.h,dsk5416f.lib,DSK5416_PCM3002_Configsetup=0 x1ff,/寄存器0的配置，设置左声道DAC的衰减0 x1ff,/寄存器1的配置，设置右声道DAC的衰减0 x000,/寄存器2的配置，设置控制位0 x000,/寄存器3的配置，设置数据格式,基本配置,.,12,TLV320AIC23B,采样频率：8KHz96KHz；量化比特位：16、20、24和32；信噪比：90dB和100dB以上；,.,13,TLV320AIC23B,（1）codec_open()获取指定CODEC设备的句柄（2）codec_close()释放一个指定CODEC设备（3）codec_reset()复位CODEC设备的默认参数（4）codec_write_reg()写入参数到指定寄存器（5）codec_read()从CODEC读入一个或多个字的数据（6）codec_write()向CODEC写入一个或多个子的数据（7）codec_power()设置CODEC的省电模式,SEED5416DTK使用TLV320AIC23B,.,14,TLV320AIC23B,句柄：HANDLEmyCodec；程序需要包含：codec.h，dec5416.c,（8）codec_analog_mode()设置模拟音频处理参数，输入选择（9）codec_digital_mode()设置数字音频处理参数（10）codec_headhponeout_gain()设置音频信号输出增益（11）codec_lineain_gain()设置音频信号输入增益（12）codec_digital_format()设置数字音频数据格式，量化比特位（13）codec_sample_rate()设置音频信号的采样率,.,15,程序外部控制与信息提示,TMS320C5416DSK：4个DIP开关和4个LED指示灯。,（1）DSK5416_DIP_init()初始化所有DIP开关（2）DSK5416_DIP_get()读取指定DIP开关的状态（3）DSK5416_LED_init()初始化LED指示灯模块（4）DSK5416_LED_off()将指定的指示灯OFF（5）DSK5416_LED_on()将制定的指示灯ON（6）DSK5416_LED_toggle()使指定的指示灯闪烁,程序包含：dsk5416.h，dsk5416_dip.h，dsk5416_led.h，dsk5416.lib或dsk5416f.lib。,.,16,FLASH存储器数据读写,FLASH存储器：一种可读写的非易失性可编程存储器。TMS320C5416DSK使用了一片256K字的FLASH芯片Am29LV400B；SEED5416DTK使用的是256K字的SST39VF400。,.,17,FLASH存储器数据读写,Am29LV400BFLASH存储器字节方式下的逻辑地址范围为：00000h7FFFFh，共有512K字节，字方式下逻辑地址范围为：00000h3FFFFh，有256KW。,FLASH存储器逻辑地址通过映射到DSP数据空间的8000hFFFFh或者程序空间进行，由于只有32K的寻址空间，因此每次只可以对其逻辑地址的一部分进行读写。FLASH的256KW逻辑空间被划分成8个页面，,FLASH与DSP和内部存储器相比，读写速度低许多。,.,18,C5416DSK的FLASH读写,（1）DSK5416_FLASH_init()初始化FLASH操作（2）DSK5416_FLASH_setpage()选择FLASH页面（3）DSK5416_FLASH_read()从FLASH读取一个字的数据（4）DSK5416_FLASH_write()将一个字的数据写入FLASH（5）DSK5416_FLASH_erase()擦除一个FLASH页面中的数据,程序包含DSK5416_FLASH.h，此头文件包含所有API函数。,.,19,flash_erase()擦除FLASH指定区域的数据flash_writes()向FLASH指定地址写入一个数据flash_writem()向FLASH指定地址写入指定长度的数据flash_reads()从FLASH指定地址读入一个数据flash_readm()从FLASH指定地址读入指定长度的数据,程序包含memory.h,C5416DTK的FLASH读写,.,20,音频信号处理程序,FLASH的数据存储器总共256KW，8个页面（07页）的空间，前面32KW（第0页）留给实验开发系统的引导程序，最后32KW（第7页）预留不用。这样，实际可以使用的空间为6页共192KW，前面三页（13页：08000h1FFFFh）存原始音频数据，后三页（46页：20000h37FFFh）存加密音频数据，每个部分的空间为96KW，在8KHz采样时可以存放12.288秒单声道16比特音频数据。,.,21,音频信号的采集与存储,/应用于TMS320C5416DSK的源代码DSK5416_PCM3002_Configsetup=/配置音频CODEC寄存器参数0 x1ff,/寄存器0的参数0 x1ff,/寄存器1的参数0 x000,/寄存器2的参数0 x000/寄存器3的参数;,.,22,Int16data;longintp,k;DSK5416_PCM3002_CodecHandlehCodec;hCodec=DSK5416_PCM3002_openCodec(0,音频信号的采集与存储,.,23,音频信号的采集与存储,/应用于SEED5416DTK的源代码unsignedintaudiodata,flashaddr;HANDLEcodec_command;HANDLEcodec_data;codec_data=codec_open(CODEC_DATA);codec_command=codec_open(CODEC_COMMAND);codec_analog_mode(codec_command,0 x14);/选择麦克风作为输入/codec_digital_format(codec_command,0);/设置量化比特位为16codec_sample_rate(codec_command,0 x0d);/设置采样率为8KHz/以上初始化代码各个子功能模块都需要，最后可放在程序的总控模块中，见7.4.6小节总控模块,.,24,音频信号的采集与存储,for(flashaddr=0 x410000;flashaddr0 x428000;flashaddr=flashaddr+0 x8000)flash_erase(flashaddr,BLOCK_ERASE);/清除FLASH第13页的音频数据flashaddr=0 x10000;for(;)while(!MCBSP_RRDY(CODEC_DATA);/等待音频数据准备好读出codec_read(codec_data,.,25,音频信号的回放输出,/应用于TMS320C5416DSK的源代码Int16data;longintp,k;/这条变量定义语句最后放在7.4.6小节总控模块中定义/音频CODEC和FLASH的初始化与其他模块一样，见7.4.6小节总控模块/for(p=1;p=3;p+)/从FLASH第13页读出12.288秒音频数据回放DSK5416_FLASH_setpage(p);for(k=0;k32767;k+)data=DSK5416_FLASH_read(0 x8000+k);while(!DSK5416_PCM3002_write16(hCodec,data);while(!DSK5416_PCM3002_write16(hCodec,data);,.,26,音频信号的回放输出,/应用于SEED5416DTK的源代码unsignedintaudiodata,flashaddr;/音频CODEC和FLASH的初始化与其他模块一样，见7.4.6小节总控模块/for(flashaddr=0 x10000;flashaddr0 x28000;)audiodata=flash_reads(flashaddr);while(!MCBSP_XRDY(CODEC_DATA);/等待音频数据准备好写入codec_write(codec_data,.,27,音频信号的加密,/应用于TMS320C5416DSK的源代码Int16data,data_orig,data_code;/以下两条变量定义语句最后放在7.4.6小节总控模块中定义longintp,k;/音频CODEC和FLASH的初始化与其他模块一样，见7.4.6小节总控模块/data_code=0 x2222;/初始密钥for(p=1;p=3;p+)/开始加密处理DSK5416_FLASH_setpage(p+3);DSK5416_FLASH_erase();/擦除加密数据区,.,28,音频信号的加密,for(k=0;k32767;k+)DSK5416_FLASH_setpage(p);data_orig=DSK5416_FLASH_read(0 x8000+k);/读FLASH数据data_code=data_codedata_orig;/加密运算DSK5416_FLASH_setpage(p+3);DSK5416_FLASH_write(0 x8000+k,data_code);/写入FLASHfor(p=4;p=6;p+)/从FLASH第46页输出12.288秒加密数据回放试听DSK5416_FLASH_setpage(p);for(k=0;k32767;k+)data=DSK5416_FLASH_read(0 x8000+k);while(!DSK5416_PCM3002_write16(hCodec,data);while(!DSK5416_PCM3002_write16(hCodec,data);,.,29,音频信号的加密,/应用于SEED5416DTK的源代码unsignedintaudiodata,flashaddr,audio_code;/音频CODEC和FLASH的初始化与其他模块一样/audio_code=0 x2222;/初始密钥for(flashaddr=0 x428000;flashaddr0 x440000;flashaddr=flashaddr+0 x8000)audiodata=flash_reads(flashaddr);/读出原始音频数据audio_code=audio_codeaudiodata;/加密运算flash_writes(flashaddr+0 x18000,audio_code);/写入加密音频数据,.,30,音频信号的加密,for(flashaddr=0 x28000;flashaddr=0 x3FFFF;flashaddr+)audiodata=flash_reads(flashaddr);while(!MCBSP_XRDY(CODEC_DATA);codec_write(codec_data,.,31,音频信号的解密,/应用于TMS320C5416DSK的源代码Int16data,data_orig,data_code;/最后放在总控模块中定义longintp,k;/音频CODEC和FLASH的初始化与其他模块一样/data=0 x2222;/initialkey,.,32,for(p=4;p=6;p+)/开始解密处理DSK5416_FLASH_setpage(p);for(k=0;k32767;k+)data_code=DSK5416_FLASH_read(0 x8000+k);/data_orig=data_codedata;/解密运算data=data_code;while(!DSK5416_PCM3002_write16(hCodec,data_orig);while(!DSK5416_PCM3002_write16(hCodec,data_orig);,音频信号的解密,.,33,/SEED5416DTK的源代码unsignedintaudiodata,flashaddr,audio_code,data;/音频CODEC和FLASH的初始化与其他模块一样/data=0 x2222;/初始密钥for(flashaddr=0 x28000;flashaddr=0 x3FFFF;flashaddr+)audio_code=flash_reads(flashaddr);audiodata=data_codedata;/解密运算data=data_code;while(!MCBSP_XRDY(CODEC_DATA);codec_write(codec_data,音频信号的解密,.,34,总控模块,/应用于TMS320C5416DSK的源代码/在这里应该包含一个应用程序的DSP/BIOS配置头文件*cfg.h/#includedsk5416.h#includedsk5416_pcm3002.h#includedsk5416_led.h#includedsk5416_dip.h#includedsk5416_flash.hDSK5416_PCM3002_Configsetup=/配置音频CODEC寄存器参数0 x1ff,/寄存器0的参数0 x1ff,/寄存器1的参数0 x000,/寄存器2的参数0 x000/寄存器3的参数;voiduserApp()/音频信号处理程序入口/变量定义区，各子模块中的变量都在这里定义/DSK5416_PCM3002_CodecHandlehCodec;hCodec=DSK5416_PCM3002_openCodec(0,.,35,总控模块,while(1)/等待按下一个开关选择子功能程序执行if(DSK5416_DIP_get(0)=0)/音频采集与输入DSK5416_LED_toggle(0);/在这里调用音频采集与输入模块程序/DSK5416_LED_toggle(0);if(DSK5416_DIP_get(1)=0)/原始音频信号回放DSK5416_LED_toggle(1);/在这里调用音频回放输出模块程序/DSK5416_LED_toggle(1);if(DSK5416_DIP_get(2)=0)/音频信号加密DSK5416_LED_toggle(2);/在这里调用音频信号加密模块程序/DSK5416_LED_toggle(2);,.,36,总控模块,if(DSK5416_DIP_get(3)=0)/音频信号解密DSK5416_LED_toggle(3);/在这里调用音频信号解密模块程序/DSK5416_LED_toggle(3);DSK5416_PCM3002_closeCodec(hCodec);voidmain()DSK5416_init();/初始化开发系统DSK5416_LED_init();/初始化LED指示灯DSK5416_DIP_init();/初始化DIP开关,.,37,总控模块,/SEED5416DTK的源代码/程序设计时工程中必须包含DEC5416.C文件#includecodec.h#includesysreg.h#includemcbsp54.h#includememory.h#defineAUDIO_RECORD0/音频信号采集与输入#defineAUDIO_PLAY1/音频信号回放输出#defineAUDIO_CODE2/音频信号加密处理#defineAUDIO_DECODE3/音频信号解密处理main()/变量定义区，各子模块中的变量都在这里定义/HANDLEcodec_command;HANDLEcodec_data;sys_clk(CLK160);/设置系统时钟,.,38,总控模块,dec5416_init();/初始化SEED5416DTKcodec_data=codec_open(CODEC_DATA);codec_command=codec_open(CODEC_COMMAND);codec_analog_mode(codec_command,0 x14);/选择麦克风作为输入/codec_digital_format(codec_command,0);/设置量化比特位为16codec_sample_rate(codec_command,0 x0d);/设置采样率为8KHzswitch(1)/通过命令代码选择子功能模块程序执行caseAUDIO_RECORD:/在这里调用音频采集与输入模块程序/;break;caseAUDIO_PLAY:/在这里调用音频回放输出模块程序/;break;caseAUDIO_CODE:/在这里调用音频信号加密模块程序/;break;caseAUDIO_DEC