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1、 齐 齐 哈 尔 大 学 毕业设计（论文）题 目 基于DSP的语音录播器设计 学 院 通信与电子工程学院 专业班级 通信工程084班 学生 云永祯 指导老师 朱恒军 成 绩 word格式. 摘 要DSP理论和技术是目前电子技术和IT领域中的基本工程理论与核心技术。实际上，DSP技术已经深入到各个工业应用技术中，它已经成为21世纪初各种新技术的共同基础。语音处理是数字信号处理最活跃的研究方向之一，在IP和多媒体通信中得到广泛应用。和其他类型的处理器相比，DSP具有速度快、运算能力强等优点，使它在语音处理方面有显著优势。本文以TI公司的TMS320C5402芯片为核心构建最小系统，在此基础上进行功
2、能扩展，设计一个基于DSP、语音编解码芯片和FLASH的语音录音与回放系统，阐述了系统硬件设计原理和过程。并在CCS2.0环境下编程，实现语音录音与回放功能。实验证明该系统具有电路连接简单，编程容易，整个系统具有较好的扩展能力和适应性。关键词：数字信号处理器；语音编解码芯片；闪存；语音录音和回放AbstractAt present the DSP theory and technology are the basic project theory and core technologies in the electronic technology and IT domain .In fact,
3、 the DSP technology has already penetrated into each industrial application technology , and it has already become the common ground of all kinds of new technologies at the beginning of the 21st century.Speech processing is one of the most active research in digital signal processing,and it is widel
4、y used in the IP telephony and multimedia communication.Compared with othertypes of processors, DSP has the advantages of high speed and strong computing capacityetc, and this makes it have a significant advantage in speech processing.This article take TI Corporations TMS320C5402 chip as the core to
5、 construct the smallest system, expanding the function based on the foundation,designing a recording and playing speech system based on DSP、speech coding and decoding chip and Flash,In CCS2.0 programming environment,the puper achieves the recording and playing function.The experiment results show th
6、is system is simple in the circuit connection,and is easy in programming.The whole system has btter extended capability and applicability.Keywords：DSP；TLC320AD50；FLASH；The Recording and Playing Speech System目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 引言11.2 数字语音录放系统的发展11.3 论文研究的意义21.4 论文设计的容2第2章 TMS320C5402 DSP芯片的基
7、本结构和特性32.1 TMS320C5402的基本结构32.2 存储器介绍42.3 TMS320C5402的总线结构62.4 IEEE 1149.1 标准的逻辑扫描电路72.5 本章小结7第3章 最小系统硬件设计83.1 最小系统模块硬件总体框图83.2 电源电路83.3 复位电路93.4 时钟电路123.5 JTAG仿真接口133.6 本章小结13第4章 语音录音与回放系统的硬件设计144.1 语音录音与回放系统的总体设计框图144.2 语音输入模块接口电路144.2.1 前置放大144.2.2 反混叠滤波144.3 语音编解码芯片TLC320AD50C模块154.4 TMS320C5402
8、与TLC320AD50C硬件接口设计194.5 McBSP基本原理194.6 FLASH模块的设计224.7 语音输出模块设计234.8 本章小结24参考文献25第1章 绪论1.1 引言随着信息技术革命的深入和计算机技术的飞速发展，数字信号处理技术已经逐渐发展成为一门关键的技术学科。而DSP芯片的出现则为数字信号处理算法的实现提供了可能。这一方面极促进了数字信号处理技术的进一步发展；另一方面，它也使数字信号处理的应用领域得到了极大的拓展。在国外DSP芯片已经被广泛地应用于当今技术革命的各个领域；在我国，DSP技术也正以极快的速度被应用到科技和国民经济的各个领域。 目前，在微电子技术发展的带动下
9、，DSP芯片的发展日新月异，DSP的功能日益强大，性能价格比不断上升，开发手段不断改进。DSP芯片已经完全走下了“贵族”的圣坛。DSP芯片已经在通信与电子系统、信号处理系统、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗、家用电器、电力系统等许多领域中得到了广泛的应用，而且新的应用领域在不断地被发掘。 TI、AD、AT&T、Motorola和Lucent等公司是DSP芯片的主要生产商。其中TI公司的TMS320系列的DSP占据了全球DSP市场的50%左右。该系列产品在我国同样被用户广泛使用，市场份额更高，超过90。 鉴于多数DSP芯片和高速A/D、D/A芯片工艺为贴片封装，对一般用户来说工厂制板成本较高
10、、手工工艺难制板、效果差等困难，本系统设计了一套基于DSP芯片的最小系统板，并扩展了A/D、D/A实现语音信号的采集和回放，制作语音处理平台。设计的核心芯片采用TI公司的TMS320VC5402进行设计，其最高处理速度能达到100MIPS(每秒执行100百万条指令)，性能优越、性价比高，适合大多数用户和教学科研。1.2 数字语音录放系统的发展数字语音录放是指利用数字技术对语音信号进行采集、处理、并且在一定存储设备中进行存储，并可在需要时进行输出的过程。相对于模拟设备来说，数字设备容易于集成、小型化、成本低，同时更为稳定，且操作更为直接、方便，使得数字语音录放系统目前在各种领域中都得到了广泛的应
11、用。例如监控环境中使用的语音采集系统；再如家庭或学校中使用的语音复读机等，都可看作是数字语音录放系统的典型应用。然而目前一般的数字语音录放系统中，对语音知识进行简单的采集、存储和播放；虽然可以较大程度上保证语音的保真度，但过多的语音数据会造成对大量存储设备的需求。对于大型系统，可通过采用大容量的硬盘、甚至大规模的磁盘阵列来解决。但是对于小型的设备，例如便携式的语音复读机，由于容量有限，则不能采用同样的方法。近年来，语音信号处理技术研究的突飞猛进，为数字语音录放系统提供了新的发展空间。对语音的采集、处理从以前简单的波形编码转变为进行参数编码、压缩，从而大大减少了存储数据。举例来说，原始语音一般都
12、是采用8KHz抽样，16bits的线性PCM编码进行采集，在一般的系统中就直接将采集后的数据进行存储。而如果采用参数编码对采集后的数据进行压缩，存储量则可以大大减少，当需要恢复语音时，可利用编码后的参数进行合成，可以得到质量令人满意的结果。1.3 论文研究的意义随着数字信号处理算法在DSP 上的实现,基于DSP 处理器的语音处理也得到了更广泛的应用。语音信号具有随机性强、应用广泛和实时性要求高等特点。和较其他类型处理器相比，DSP具有处理速度快、运算能力强的特点，使它在语音处理方面的应用优势显著。语音信号的处理包括信号采集、处理、传输、存储和回放等一系列过程。其中,语音信号的采集、传输和播放属
13、于语音信号的控制,满足一般的标准操作即可；而语音信号的处理和存储与应用类型有很大的联系,不同的应用要求的处理和存储算法也不一样。语音信号的采集和回放是语音信号处理的基础,在基于DSP 的语音处理系统中，DSP 通过控制AD50芯片采集和播放语音信号,再通过DSP 实现各种语音处理算法。在TI 各个系列DSP 芯片中,16位的C54x因其指令简单、接口连接方便而在语音处理系统中得到广泛应用。同时采用基于DSP的语音录音和回放系统的意义在于闪速存储器（FLASH）是可快速擦写的非易失性存储器，它最大的特点是在不加电的情况下能长期保持存储的信息。此外，它还具有不需要存储电容器、集成度更高、制造成本低
14、于DRAM、使用方便、读写灵活的特点。这也是本论文设计的亮点的。1.4 论文设计的容本文首先设计一个DSP的最小系统，在最小系统的基础上加上Flash模块、语音编解码芯片、语音输入模块、语音输出模块构成了基于DSP的语音录音与回放系统。并在此硬件平台上，进行软件设计。在CCS2.0环境下编程，实现对语音录制和回放功能。首先，语音编解码芯片进行读操作，将采集到的语音信号存到Flash中，即实现语音录音功能。然后，对语音编解码芯片进行写操作，实现语音回放功能。第2章 TMS320C5402 DSP芯片的基本结构和特性2.1 TMS320C5402的基本结构TMS320C5402 是TI 公司于19
15、96 年推出的一种定点DSP 芯片, 采用先进的修正哈佛结构和8 总线结构, 使处理器的性能大大提高。其独立的程序和数据总线, 允许同时访问程序存储器和数据存储器, 实现高速并行操作。其具有以下特点：（1） 最高时钟频率达100MHz。可以通过软件编程在片的锁相环（PLL）实现10MHz整数倍的工作频率，最高也可达100MHz，使指令周期为10ns，达到100MIPS的运算速度。核电压为1.8V，I/O电压为3.3V。片存储器位16KB DARAM，4KB ROM。功耗低，平均约为0.32mW/MIPS。3种低功耗工作方式（IDLE1、IDEL2和IDEL3）可以节省DSP的功耗，特别适合电池供电系
