基于DSP的語(yǔ)音采集與回音效果的系統實(shí)現

引言
　　數字技術(shù)的應用幾乎已經(jīng)滲透到現代科技的每一個(gè)角落，而數字音頻技術(shù)則是應用最廣泛的領(lǐng)域之一?，F在大量的數字音頻設備已相當成熟，利用軟件在已有的硬件平臺上實(shí)現不同的功能已成為一種趨勢，軟件編程的靈活性給很多設備增加不同的功能提供了方便。和其它數字系統一樣，DSP系統具有許多模擬系統所不具備的優(yōu)點(diǎn)，如靈活、可編程，支持時(shí)分復用，易于模塊化設計，可重復使用，可靠性高等。隨著(zhù)DSP技術(shù)的發(fā)展，以DSP為內核的設備越來(lái)越多。基于DSP技術(shù)的開(kāi)發(fā)應用正在成為數字時(shí)代應用技術(shù)領(lǐng)域的潮流。

　　在實(shí)際生活中，當聲源遇到物體時(shí)一般會(huì )發(fā)生反射，反射的聲波和聲源聲波一起傳輸，聽(tīng)者會(huì )發(fā)現反射聲波部分比聲源聲波慢一些從而形成回音。而現在，在已知一個(gè)數字音源后，也可以利用計算機，以數字方式通過(guò)計算來(lái)模擬回聲效應。簡(jiǎn)單地講。就是在原聲音流中疊加延遲一段時(shí)間后的聲流來(lái)實(shí)現回音效果。如此產(chǎn)生的回音，我們稱(chēng)之為數字回音。

1 主要器件介紹

　　本設計選用的TLV320AIC23是TI公司生產(chǎn)的一款高性能的多媒體數字語(yǔ)音編解碼器，它的內部ADC和DAC轉換模塊帶有完整的數字濾波器，其數據傳輸寬度可以是16位、20位、24位和32位，采樣頻率范圍為8～96 kHz，并可通過(guò)控制接口來(lái)編輯該器件的控制寄存器，同時(shí)可支持SPI和I2C兩種控制模式。TLV320AIC23的控制模式由MODEM管腳決定，本系統選用I2C模式。

　　TMS320VC5509A是TI公司C5000 DSP系列中的新一代產(chǎn)品。該DSP對C54X有很好的繼承性。并與C54x源代碼兼容，從而有效地保護用戶(hù)在軟件上的投資。TMS320VC5509A功耗低、成本低，并可在有限的功率條件下保持最好的性能。

2 系統方案設計

2.1 系統工作原理

　　該回音系統中的I2C接口模塊由串行數據SDA和串行時(shí)鐘SCL組成，SDA和SCL均為雙向接口。連接在同一總線(xiàn)上的I2C設備可以工作在多主線(xiàn)工作模式下。包括TMS320C55x DSP在內的每個(gè)I2C設備都有唯一的設備地址可供軟件尋址。其中，主設備用于發(fā)送時(shí)鐘并啟動(dòng)數據傳輸，被主設備尋址的則為從設備。這些設備根據各自的功能，既可以作為發(fā)送器，也可以作為接收器。

　　當系統進(jìn)行初始化配置時(shí)，DSP通過(guò)I2C總線(xiàn)將配置命令發(fā)送到TLV320AIC23，并在配置完成后TLVAIC23開(kāi)始工作。

　　對于DSP的多通道緩沖串口(MCBSP)設置，由于TLV320AIC23采樣輸出的是串行數據，因此，需要協(xié)調好與之相配的DSP的串行傳輸協(xié)議。因而必須對DSP的串口進(jìn)行正確設置。MCBSP串口一般可通過(guò)六個(gè)引腳讓數據通路和控制通路與外部設備相連。數據經(jīng)MCBSP串口與外沒(méi)的通信一般通過(guò)DR和DX腳來(lái)傳輸，控制同步信號則由CLKX、CLKR、FSX、FSR等四引腳來(lái)完成。由于MCBSP串口的數據線(xiàn)DR和DX帶有緩存寄存器，而幀同步信號FSX、FSR以及時(shí)鐘信號CLKX、CLKR都具有可編程性，因此，它與TLV320A-IC23之間的接口設計非常靈活。從這些特點(diǎn)可以看到：將MCBSP串口設置為SPI模式，并使串口的接收器和發(fā)送器同步，然后由TLV320AIC23的幀同步信號LRCIN、LRCOUT啟動(dòng)串口傳輸，同時(shí)將發(fā)送接收的數據字長(cháng)設定為32 Bit (左聲道16Bit，右聲道16 Bit)單幀模式，就可以方便地實(shí)現與TLV320AIC23之間的無(wú)縫連接。

　　輸入語(yǔ)音信號時(shí)，TLV320AIC23先通過(guò)其中的AD轉換采集輸入的語(yǔ)音信號，每采集完一個(gè)信號便將數據發(fā)送到DSP的McBSP接口上，以便DSP可以讀取語(yǔ)音數據。每個(gè)數據均為16位無(wú)符號整數，左右通道各有一個(gè)數值。

　　語(yǔ)音信號輸出時(shí)，可由DSP將語(yǔ)音數據通過(guò)McBSP接口發(fā)送給TLV320AIC23，再由TLV320AIC23的DA器件將他們變成模擬信號輸出。

2.2 硬件電路設計

　　TLV320AIC23能在數字和模擬電壓下工作，并可與TMS320C55x DSP的I／O電壓兼容，因而能夠實(shí)現與C55x DSP的McBsP (多通道緩沖串口)端口的無(wú)縫連接，以使系統設計更加簡(jiǎn)單。

　　系統中，TLV320AIC23的主時(shí)鐘11.2896MHz直接南DSP時(shí)鐘產(chǎn)生，MODE接數字地表示利用I2C控制接口來(lái)對TLV320AIC23數據進(jìn)行傳輸控制。SCLK和SDIN是TLV320AIC23控制端口的移位時(shí)鐘和數據輸入端，它們將分別與TMS320VC5509的I2C模塊端口SCL和SDA相連。TMS320VC5509A的MCBSP0應工作在SPI模式下，這樣可使MCBSP0的接收器和發(fā)送器同步。收發(fā)時(shí)鐘信號CLKX0和CLKR0由TLV320AIC23的串行數據傳輸時(shí)鐘BCLK提供，并由TLV320AIC23的幀同步信號LRCIN、LRCOUT啟動(dòng)串口數據傳輸，DX0和DR0分別與TLV320AIC23的DIN和DOUT相連，可用于完成DSP與TLV320AIC123之間的數字通信。