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1、基于TMS325的语音信号采集系统设计学生姓名：X 学号：XXX(五号宋体字不加黑，居中）XXXX学院 X专业（五号宋体字不加黑,居中)指导教师：XXX 职称:XX（五号宋体字不加黑,居中)摘要：为了研究数字信号处理，提出了一个基于DSPTM30VC552和A/转换芯片LC30AD50的语音信号采集系统的设计。给出了该系统的总体设计方案,具体硬件电路,包括系统电源设计、复位电路设计、时钟电路设计、存储器设计、A/D接口电路设计、JTA接口设计、DS与A/D芯片的连接等，以及软件流程图。通过MATLAB得到语音信号的波形和频谱图。实验表明: 所设计的基于DSP的硬件和软件系统是一个很好的语音信号
2、采集系统，该系统结构清晰,电路简洁，易于实现。关键词：语音信号；数据采集;DSP；C20AD50Absact： the stdy bse on digtl sna ocig， ropoedadesign bsed on S S320502 an A Dconverer ch C320A50 pech snal cqiion sytm. e heovrl desig scheme f th sstem， he hardware irut inuing the systm pwe supy desgn，teeset circuit dsign, clck cuis，emor degn， /D te
3、rfac ciuit, JTAGinteace esin, the connetins o DSPand Dchip on,nsotwae fl chart. We gspec ignal avefrm nd ectrum iagam y TLAB. Exerments sw that： the design asd n SP hardwarend ofare ysems is aecent voicsignl acquisitiosstem,thesystemsucture is lear， te ciuiis imple nd easy o achieve.Keywords：Voe ign
4、l；Datacqtin；DS；LC32AD501.引言世纪5年代以来，随着数字信号处理各项技术的发展，语音信号处理技术得到不断提高, 语音合成、语音识别、语音记录与语音控制等技术已开始逐步成熟并得到应用。在语音信号处理过程中, 要实现语音信号处理技术的精确性、实时性目的,语音信号采集和无误差存储成为语音信号处理中的前提。TMS3VC502是德州仪器公司公司在0年基于TMS320VC552推出的定点数字信号处理器,它采用修正的哈佛结构,包括1个程序存储总线、3个数据存储总线和4个地址总线，这种结构允许同时执行程序指令和对数据操作，运行速度快,单周期定点指令执行时间为5ns,远高于语音信号采集和处
5、理的要求。在语音信号采集中, 模拟信号向数字信号转换(ADC)的精度和实时性对后续信号处理过程起到了重要作用。设计中采用C20D50完成语音信号的A/D转换。TC30A50是TI公司提供的一款16 bit同步串口AD和/A转换芯片,ADC之后有1个抽取滤波器以提高输入信号的信噪比, 其采样频率最高可达. Kbs,满足语音信号处理中关于采样频率的要求。2基于TMS320VC550的语音信号采集系统设计.1 TS32Vx介绍202年初,推出了TMS32055，MS30C5509,TM32550 等D 芯片,连同此前推出的TMS320C5501, TM320C55( 以下简称C55) 作为一个系列，
6、共有4 种芯片。5x是新一代16位定点数字信号处理器，采用了新的C55x CPU内核。C55x 通过CPU结构方面的措施来提高内核的性能和速度; 5 通过在功耗方面的专门处理， 其功耗达到了目前业界最低,是C54 功耗的1/ 6。C55x是在54x的基础上发展而来的， 同时又吸收了在C55x 之前已推出的TMS320C6000 系列的优点。一般地说,C55的目标市场是消费和通信市场,多用于语音编解码,线路回音和噪声消除,调制解调,图像和声音的压缩和解压,语音的加密与解密,语音的识别与合成等领域。TM20C55 DS的主要性能和优点：一个321bit指令缓冲队列：缓冲可变长度指令实现块重复操作。
7、两个17bit17bit MAC：在单周期内实现双操作。一个40bi L:执行高精度算数和逻辑算数。一个4bit桶形移位寄存器：可以把40bit结果左移31位或右移32位。一个16bit ALU:和主LU并行执行简单算术运算。四个4bit累加器:保持计算结果和减少所需存储器数量12条独立总线：并行地对不同操作单元同时提供出来指令和操作数。用户配置的IDLE域:改善低活动性时的电源管理。TLC3200介绍:TC3AD5简称AD50是TI生产的多媒体音频编解码器芯片,它集成了16位A/和D/转换器，采样速率最高可达2.05KHz,其采样速率可通过DSP编程来设置。在AD5内部DC之后有抽样滤波器，
8、以提高输入信号的信噪比，在DAC之前有插值滤波器,以保证输出信号平滑。AD50内部有7个数据和控制寄存器,用于编程设置它们的工作状态。由于语音信号的频率范围在00z300Hz之间，采样率一般设定为8kz,所以用A0做AD转换器非常合适。AD50的工作方式和采样频率均通过串口编程来实现。由于转换的数据和控制数据是通过同一串行口进行传输的,所以D5中有首次通信和二次通信。首次通信专用于转换数据的传送，其时序如图所示。二次通信则用来设置和读出寄存器的值,所有的寄存器都在二次通信时编程。启动二次通信有两种方法,一种是在FC上加高电平,第二种是将15位方式在首次通信的D IN的SB位置为1。D5完成语音
9、信号采集后,在P中进行相应的处理算法,语音信号经处理再从D50输出。2.基于TM30VC552的语音信号采集系统的总体设计基于MS20VC5502的语音信号采集系统的结构如图21所示，该系统的中央处理单元采用美国T(德州仪器)公司的高性能定点数字信号处理芯片TM320C50,TMS32VC55是TI公司推出的定点数字信号处理器,它采用修正的哈佛结构,包括12组独立总线,即组程序读总线，1组程序地址总线，组数据读总线,2组数据写总线，5组数据地址总线。这种结构允许同时执行程序指令和对数据操作，运行速度快,单周期定点指令执行时间为10ns。在语音信号采集中，模拟信号向数字信号转换（DC）的精度和实
10、时性对后续信号处理过程起到了重要作用。设计中采用TLC30AD0完成语音信号的A/D转换。TLC30D50是T公司提供的一款32 bi同步串口和D/转换芯片,D之后有个抽取滤波器以提高输入信号的信噪比, 其采样频率最高可达225 s,满足语音信号处理关于采样频率的要求。图1系统结构框图a)DSP核心模块的设计: 320VC55是整个数据采集系统中,核心处理部分。把缓存器的数据转存到海量存储器中,并对CPL逻辑的工作方式，工作时钟进行控制,同时还完成与上位机的通信。MS320VC552有2个C单元，4个40位累加器，能够在单周期内作2个17*17的乘法运算。在这里，选用TMS0V552的数据空间
11、用做S的扩展，选用TS20V502的IO空间用做ASH扩展。DSP核心模块充当整个系统的CU的功能，除了承担对AD转换器送来的信号做相应的处理之外,还驱动RS-3串行通信链路将相应的数据及时的传到上位机上以备做之后的相关处理或计算,这就要求DSP芯片的处理能力相当的强大和速度必须与ADC相匹配，这一点MS320VC5502完全有能力做到。b) A转换模块： AD转换模块是整个系统的主要部分，它接收来自外部的信号或模拟数据，然后经过处理转换成数字信号传递给P做后续的处理。设计中采用TL320AD50完成语音信号的D转换。TC32D50是TI公司提供的一款6同步串口AD和/A转换芯片，ADC之后有
12、1个抽取滤波器以提高输入信号的信噪比， 其采样频率最高可达22.5 Kb/s,满足语音信号处理中关于采样频率的要求。TC320AD50(以下简称D50)是TI生产的多媒体音频编解码器芯片,它集成了6位/D和DA 转换器,采样速率最高可达2205Kz,其采样速率可通过DS编程来设置。在5内部AD之后有抽样滤波器,以提高输入信号的信噪比，在DAC之前有插值滤波器，以保证输出信号平滑。AD50内部有7个数据和控制寄存器,用于编程设置它们的工作状态。由于语音信号的频率范围在0Hz230z之间，采样率一般设定为8kH，所以用AD50做AD转换器非常合适。AD50的工作方式和采样频率均通过串口编程来实现。
13、由于转换的数据和控制数据是通过同一串行口进行传输的,所以AD50中有首次通信和二次通信。首次通信专用于转换数据的传送，其时序如图2所示。二次通信则用来设置和读出寄存器的值,所有的寄存器都在二次通信时编程。启动二次通信有两种方法,一种是在F上加高电平,第二种是将5位方式在首次通信的I的LB位置为1。AD完成语音信号采集后,在S中进行相应的处理。语音信号经处理后再从AD50输出。图2TMS0VC50芯片23 基于S20V552的语音信号采集系统的详细设计由系统结构框图可知,系统主要包括实现模/数转换的D模块、掉电时存放程序的Fash模块、为DSP提供电源的外部电源模块、时钟模块,复位电路模块、实现
14、程序下载的JG接口模块以及外接扩展存储器等几个部分系统结构框图如图2-1所示。本章将详细介绍各模块的硬件设计以及软件设计。（1)DSP设计:作为DS家庭高性价比代表的位定点DSP芯片，542适用于语音通信等实时嵌入应用场合。与其它C54X芯片一样，402具有高度灵活的可操作性和高速的处理能力。性能:操作速率可达100MIPS;具有先进的多总线结构，三条6位数据存储器总线和一条程序存储器总线;4位算术逻辑单元，包括一个40位桶形移位器和两个位累加器;一个1717乘法器和一个0位专用加法器,允许16位带/不带符号的乘法;整合维特比加速器，用于提高维特比编译码的速度;单周期正规化及指数译码;8个辅助寄存器及一个软件栈;数据程序寻址空间为1M1bit,内置6bit ROM和6K16it RM；内置可编程等待状态发生器、锁相环时钟产生器、两个多通道缓冲串口、一个与外部处理器通信的8位并行PI口、两个16位定时器以及通道DMA控制器且低功耗。C502采用6级流水线，且当重复指令时，一些多周期的指令就变成了单周期的指令；芯片内部RA和ROM可根据PST寄存器中的VLY和DROM位灵活设置。这些
