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1、安徽理工大学毕业设计（论文）摘要伴随着如今科学技术的成熟，人类正加速进入电子化和信息化的社会。而数字化技术的不断发展、成熟与完善，为发展新一代的数字语音采集、处理与分析系统奠定了有利基础。本论文介绍一种以TI公司的TMS320VC5509A数字信号处理器为核心的、以TLV320AIC23为音频解码芯片的音频采集、处理与回放系统。TMS320VC5509A是TI公司生产的一款定点数字信号处理器，它具有价格便宜，运算速度快，功耗低等特点。作为核心器件，对整个系统实现总体控制；使用TLV320VC23作为语音解码芯片，对输入的模拟语音信号经过解码为数字码流，。DSP将读取到的语音数据经过处理后发送回
2、TLV320VC23芯片，实现语音信号的回放。TMS320VC5509A采用CCS平台进行开发和编程，完成整个采集过程的系统调度工作，这样使程序的可读性和可移植性大大增强.本系统与同类系统相比，具有体积小，结构简单，成本低，功耗低等特点。关键词：DSP，TMS320VC5509A，TLV320VC23，数字语音处理ABSTRACT（顶格）With the development of science and technology, electronic information technology into human society is fast. While digital techno
3、logy continues to develop, mature and perfect for the development of a new generation of digital audio capture, processing and analysis system has laid a favorable foundation.This paper introduces TIs TMS320VC5509A as the core, and TLV320AIC23 digital signal processor for audio decoding chip audio c
4、apture, processing and playback system. TMS320VC5509A is a TI company produced a fixed-point digital signal processor, it has a cheap, fast operation and low power consumption. As the core device, to achieve total control of the entire system; using TLV320VC23 as the voice decoder, decodes the input
5、 analog voice signal into a digital bit stream. DSP to read the voice data is processed and sent back to the TLV320VC23 chip, playback of the voice signal.TMS320VC5509A development and programming using CCS platform, complete the entire acquisition process scheduling, so that the program can enhance
6、 readability and portability and CPLD programming in VHDL language, to the logical control function.This system compared with other systems, has the advantages of small size, simple structure, low cost, low power consumptionKeywords: DSP, 5509A, digital voice processing, TLV320VC23目录摘要IABSTRACTII目录I
7、II1 绪论11.1 选择课题的意义11.2 课题的研究现状11.3 课题研究的主要内容22 数字信号处理器32.1 DSP芯片的发展32.2 TMS320VC5509A的硬件结构52.2.1 CPU72.2.2 储存空间92.2.3 片上外设92.3 TMS320VC5509A的引脚112.3.1 第一类并行总线引脚112.3.2 第二类初始化、中断和复位引脚122.3.3 第三类片内外设类引脚122.3.4 第四类电源引脚142.4 TMS320VC5509A的最小系统153 音频编解码芯片213.1 TLV320AIC23的简介213.2 AIC23模拟端口244 TMS320VC550
8、9A与TLV320AIC23硬件连接264.1 接口介绍264.2 AIC23的控制接口264.3 AIC23的数据接口275 系统软件设计295.1 主程序流程295.1.1 部分主程序305.1.2 McBSP的配置315.1.3 IIC总线寄存器初始化315.1.4 AIC23的关键配置316 结论337 参考文献348 致谢35381 绪论1.1 选择课题的意义科学技术在不断的发展，人们对生活各个方面的要求也随之变得越来越高。我所学的是通信专业，所以就更加的关注人们的沟通与交流。现在人们所处的环境越来越复杂多变，沟通的需求没有降低，反而在迅速增加。随之而来对语音通信的要求也提高，不但要
9、更好地实时性，更要很高的清晰度。高性能的电子元器件的诞生和最新的算法的出现，为语音信号的处理与优化提供了良好的技术支撑。随着社会的不断发展，教育事业也随之改革，对于身处在高等教育的我来说感触很深。单纯的书本内容的教导既无法满足社会的用人需求，也无法满足学生自身的求知欲望。理论与实践正在逐步的被推广。基于我所学的关于单片机和DSP芯片的基础理论，我选择了这个课题基于DSP的数字音频回放系统研究。该系统采用德州仪器公司的数字信号处理器TMS320VC5509A作为主处理器，具有耳机放大器的低功耗立体声音频编解码器TLV320AIC23B。以这两片芯片构思电路图，编写主要程序。完成总体的设计，接口的
10、链接。1.2 课题的研究现状语音信号是最重要的信息载体之一。伴随着计算机多媒体技术，网络通信技术和DSP（Digital Signal Processor数字信号处理器）技术的飞速发展，语音的数字通信得到越来越多的应用，语音信号的数字化一直是通信发展的主要方向之一，语音的数字通信和模拟通信相比，无疑有着更大的优越性。这主要体现在以下几个方面：数字语音比模拟语音具有更好的话音质量；具有更强的干扰性，并易于加密；可节省带宽，能更有效的利用网络资源；更加易于存储和处理。最简单的数字化就是直接对原始语音信号进行A/D 转换，但这样得到的语音的数据量非常大。为了减少语音信号所占用的带宽或存储空间，就必须
11、对数字语音信号进行压缩编码。语音编码的目的就在于在保证语音音质和可懂度的条件下，采用尽可能少的比特数来表示语音，即尽可能的降低编码比特率，以便在有限的传输带宽内让出更多的信道来传输图像和其他数据流，从而达到传输资源的有效利用和网络容量的提高。在通信越来越发达的今天，尤其最近几年，语音压缩编码技术在移动通信、IP 电话通信、保密通信、卫星通信以及语音存储等很多方面得到了广泛的应用。因此，语音编码一直是通信和信号处理的研究热点，并其取得了惊人的进展，目前在PC 机上的语音编码已经趋于成熟，而如何在嵌入式系统中实时实现语音压缩编码处理则是近些年来语音信号处理领域的研究热点之一。语音信号处理在手持设备
12、、移动设备和无线个人设备中的应用正在不断增加。今天的个人手持设备语音大多时候仅仅局限于语音拨号，但是已经出现了适用于更广泛开发语音识别和文本到语音应用的技术。语音功能为用户提供自然的输入和输出方式，它比其他形式的I/O更安全，尤其是当用户在双手被占用期间。在大多数应用中，语音都是键盘和显示器的理想补充或替换。其他潜在的语音应用包括如下几个方面：1信息检索。股票价格、标题新闻、航班信息、天气预报等都可以通过语音从互联网收听。例如，用户不用先进入某个网址并输入股票名字或者浏览预定义列表，可以通过语音命令实现。2个人信息管理。允许用户通过语音指定预约、查看日历、添加联络信息，发送电子邮件等等。3语音
13、导航。在自动和人眼不够用的条件下获取导航的完全语音输入/输出驾驶系统。随着数字信号处理算法在DSP中的实现，很多以前很难实现的语音信号处理算法都可以在DSP中实现。语音信号具有信号频谱较全、采样速率较低、随机性强、应用场合多、实时性要求高等特点。语音信号的处理包括信号采集、处理、传输、存储和播放这一系列的处理过程。其中，语音信号的采集、传输和播放属于对语音信号的控制，其处理过程满足一定的标准操作即可；而语音信号的处理和存储与应用对象有很大的联系，不同的应用对象所要求的处理算法和合存储算法不同。语音处理是数字信号处理最活跃的研究方向之一,它是信息高速公路、多媒体技术、办公自动化、现代通信及职能系
14、统等新兴领域应用的核心技术之一。用数字化的方法进行语音的传送、存储、分析、识别、合成、增强等是整个数字化通信网中的最重要、最基本的组成部分之一 。一个完备的语音信号处理系统不但要具有语音信号的采集和回放功能, 还要能够进行复杂的语音信号分析和处理。通常这些信号处理算法的运算量很大, 而且又要满足实时的快速高效处理要求, 随着DSP 技术的发展, 以DSP 为内核的设备越来越多。为语音信号的处理提供了优质可靠的平台. 软件编程的灵活性给很多设备增加不同的功能提供了方便, 利用软件在已有的硬件平台上实现不同的功能已成为一种趋势。近年来，随着DSP的功能日益增强，性能价格比不断上升，开发手段不断改进
15、，DSP在数据采集系统的应用也在不断完善。1.3 课题研究的主要内容熟悉主要DSP芯片TMS320VC5509A的参数，性能，外部电路链接，外部设备配置等一系列知识。其次认识音频编解码芯片TLV320AIC23，并将两块主要芯片进行链接，配置。最后简单的了解DSP专用开发环境CCS，列出部分程序进行说明，了解整个设备的运行2 数字信号处理器2.1 DSP芯片的发展美国德州仪器公司(TI，Texas Instruments)在1982年成功地推出了DSP芯片的一系列产品。谁也不会想到它竟能给世界带来如此大的变化。从移动通信到消费电子领域，从汽车到电子工具都有DSP的参与。经过长时间的发展，单核数字信号处理器的处理能力已经达到9600MIPS的惊人速度，寻址能力高达1280MB。而新一代的数字信号处理器则以其强大的数字信号处理能力、超低功耗和适合手持设备的超小型封装的等特点，很好的满足了新一代电子产品的要求。TMS320是包括定点、浮点和多处理器在内的数字信号处理器(DSP)系列，其结构非常适合于做实时信号处理TI的第一代DSP芯片采用2.4m的NMOS工艺，如TMS32010和TMS32011或1.8m的CMOS工艺，如TMS320C14/15等工作频率20MHz第二代DSP芯片的典型代表是TMS32020、TMS320C25/26/28。其中TMS320C25是一个
