TMS320C6727的音频采集处理与回放系统设计

3. 2 PCM4104 的配置
PCM4104 分为软件配置和硬件配置 ,本设计采用硬 件配置 。其中引脚 FS0 、FS1 用于配置采样模式 ; FM T0 、 FM T1 、FM T2 用 于 选 择 接 收 数 字 音 频 信 号 的 格 式 ; DEM0 、DEM1 用于选择去加重 。其配置如下 :
McASP0 的 AXR0 ～ AXR7 , 音 频 数 据 通 信 发 送 采 用
McASP0 的 AXR14 ,接收采用 McASP2 口 。
PCM4204 与 PCM4104 的时钟由 PLL1707 组成的时
钟电路产生 ,时钟频率为 24 . 576 M Hz ( 256 f s , f s 为采样
PCM4204 与 PCM4104 分 别 是 4 通 道 、24 位 、216 k Hz 采样频率的模/ 数和数/ 模芯片 。其中 PCM4204 支持 左校验 、右校验 、I2 S 等数据传输格式 ,且主/ 从模式可以设 置 ; PCM4104 支持左校验 、右校验 、I2 S 等数据传输格式 , 软静 音 ( soft mute ) 模 式 , 软/ 硬 两 种 控 制 方 式 可 供 选 择 。 [ 223 ]
2. 1 音频采集电路
PCM4104 只能工作在 Slave 模式 ,所以要由 McASP
音频采集电路连线图由图 2 给出 。因为本文重点不 在前 端 调 理 电 路 , 所 以 图 中 只 给 出 了 PCM4204 与 TMS320C6727 的 McASP0 口之间的硬件连接关系 。
口的 AFSX0 和 ACL KX0 提供时钟信号 。为了保证音频 回放的采样频率与音频采集的采样频率相同 , A FSX0 和 ACL KX0 提供的时钟信号从 A HCL KX0 分频获得 , A H2 CL KX0 由时钟电路提供 24. 576 M Hz 的时钟信号 。同
主模式 0
1
0
1
0
0
1
从模式 1
0
0
1
0
0
1
注 :“0”表示低电平 “, 1”表示高电平 。
音频回放程序能够实现 DSP 内的数据到 D/ A 芯片 的数据传输 ,数字信号发送程序用于将 DSPs 内的数据转 换成 BMC 格式的信号 ,并传给同轴电缆接头 。
PCM4204 有 3 种工作模式 : Single Rate 、Dual Rate 和 Quad Rate 。根据以上配置信息 ,PCM4204 采样模式设 置为 Dual Rate 模式 ; 采样频率 f s 为系统时钟的 1/ 256 , 即 96 k Hz ;数据输出格式为 I2 S。
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TM S 320C6727 的 音频采集处理与回放系统设计
■北京航空航天大学 宋明超 林岩
摘 要 关键词
设计一个基于浮点 DSPs TMS320C6727 的 8 路音频信号采集与处理系统 。介绍该系统的总体方案和软 硬件设计 ;利用 TMS320C6727 的多通道音频串口 ( McASP) 和 PCM4204 、PCM4104 和 DIR9001 等芯片 实现音频信号的采集 、处理 、回放和通信 ;提出了 2 片模/ 数转换芯片分别工作在主从模式 ,从而实现音频 采集的设计方案 ;给出了系统的主要硬件配置和软件流程图 。
PCM4204 有 Master/ Slave (主/ 从) 两种工作模式 : 当 工作在 Master 模式时 ,PCM4204 产生 BCK 信号和 L RC K 信号 ;当工作在 Slave 模式时 ,PCM4204 接收 BC K 信号和 L RCK 信号 。TMS320C6727 的 McASP 接口同样可以接 收 BC K 信号和 L RC K 信号 。考虑到 McASP 接口的 BC K 信号和 L RCK 信号由 DSPs 的内部时钟分频得到 ,无法得 到音频所需的精确时钟信号 ,因此 BC K 信号和 L RC K 信 号由 PCM4204 产生 。为了防止 2 片 PCM4204 同时设为 Master 模式而造成时钟信号混乱 , 把其中一片设置为 Master模式 ,另一片设置为 Slave 模式 。工作在 Master 模 式的 PCM4204 同时为 McASP0 口的接收时钟和另一片 PCM4204 提供 BCK 信号和 L RCK 信号 。
FS0 FS1 FM T0 FM T1 FM T2 DEM0 DEM1
0
1
0
0
1
0
0
注 :“0”表示低电平 “, 1”表示高电平 。
PCM4104 也有 3 种工作模式 : Single Rate 、Dual Rate 和 Quad Rate 。根据上述配置情况 ,PCM4104 配置为 Dual Rate 数据接收模式 ;数据接收格式为 I2 S ;无去加重 。
McASP0 口的 AXR0 ～ AXR3 设置为接收模式分别 与 2 片 PCM4204 的 信 号 输 出 端 相 连 , 用 于 接 收 从 PCM4204 发出来的串行数字音频信号 。
2. 2 音频回放电路
音频回放电路完成数字信号到模拟信号的转化和播
音频通信电路能够实现音频系统与其他设备之间的 数据 传 输 。传 输 格 式 为 S/ PDIF , 采 用 双 相 标 识 编 码 (Biphase2Mark Code ,BMC) 。McASP 接口支持该传输方 式 ,可以直接从 McASP 口输出 。对于信号接收 ,通过数 字音频解调芯片 DIR9001 把 BMC 信号转化成 I2 S 格式并 传输给 McASP2 口 的 接 收 端 。硬 件 连 接 如 图 4 所 示 , McASP2 作为接收端 , 接收经 DIR9001 解调后的数字音 频信号 。McASP2 的 AXR15 端口设为输出端口 ,以 BMC 格式输出音频数据 。
图 4 DIR9001 与 McASP 口连接关系
3 音频系统硬件配置 3. 1 PCM4204 设置
PCM4204 的控制引脚用于设置其工作方式 。其中引 脚 S/ M 用于选择主/ 从模式 ,FS0 、FS1 、FS2 用于选择采样 模式 ( sampling mode) , FM T0 、FM T1 、FM T2 用于选择音 频数据格式 (audio data format) 。2 片 PCM4204 的引脚配
样 ,PCM4104 的系统时钟也由时钟电路提供 。
McASP0 口的 AXR4 ～ AXR7 设置为发送模式并与
PCM4104 的信号输入脚相连 ,实现串行数字音频信号的
回放 。
2. 3 音频通信电路
图 2 PCM4204 与 McASP 接口连接关系
PCM4204 与 McASP0 口之间的数据传输格式选用 I2 S 总线 。I2 S 总线有 3 种主要信号 : 位时钟 (B 。
本文介绍了一个 8 路模拟音频输入 、8 路模拟音频输 出 、1 路数字信号输入和 1 路数字信号输出的音频处理系 统 。分析系统的硬件连接和功能实现方法 ,以及系统的软 件工作原理 。
1 设计方案
系统设计框架如图 1 所示 。数字信号处理器选用 TI 公司的 32 位浮点 DSPs TMS320C6727 ,A/ D 转换部分采 用 2 片 TI 公司的音频模/ 数转换芯片 PCM4204 ,D/ A 转
TMS320C6727 McASP 音频采集 音频输出 主/ 从模式 PCM4204 PCM4104
引 言
数字信号自从出现以后就以其无与伦比的优势迅速 打破了原来模拟信号一统天下的局面 。随着音频处理技 术的发展 ,音频处理算法越来越复杂 ,采用传统的模拟信 号处理的办法来实现这些算法不仅难度大 ,成本高 ,有的 甚至根本无法实现 。然而 ,由于数字信号处理器 ( DSPs) 速度的不断提高 ,这些复杂的音频处理算法可以很容易地 通过 DSPs 实现 ,因此如今很多音频处理采用 DSPs 实现 。 然而原始的音频信号都是模拟的 ,如果采用数字信号处理 技术进行音频处理 ,首先要面对的就是音频采集 、处理和 输出系统问题 。
paper @mesnet. com. cn (投稿专用)
2 7 2008 年第 10 期 Microcontrollers & Embedded Systems
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置如下 :
等处理 。
S/ M FS0 FS1 FS2 FM T0 FM T1 FM T2
频率) 。每个 McASP 口的接收数据时钟和发送数据时钟
是相互 独 立 的 , 并 且 都 有 自 己 的 主 时 钟 ( A HCL K) , 当
McASP 接口为 I2 S 提供时钟信号时 ,BC K 和 L RC K 除可
以从系统时钟得到外还可以从 A HCL K 分频得到 。
图 3 PCM4104 与 McASP 口连接关系
4 系统软件设计
系统软件在 TI 公司的 DSP 集成开发环境 CCS3. 3 下 用 C 语言编写 ,其软件流程如图 5 所示 。
结 论
笔者设计的 8 路音频采集 、处理 、回放系统 ,可以实现 高信噪比的音频采集和回放 。在实际测试过程中 ,把采入 的音频信号不经处理直接回放 ,声音效果非常好 ,感觉不 到声音失 真 和 延 迟 , 并 成 功 实 现 了 数 字 音 频 信 号 loop back 模式下的通信 。
DIR9001 用于接收采样频率在 24～108 k Hz 之间的 双相编码信号 ,输出格式为 I2 S、左校验 、右校验等[4] 。
2 硬件电路
音频系统硬件电路分为音频采集 、音频回放和通信 3 个部分 。音频采集部分实现模拟音频信号转换成数字音 频信号并传入 TMS320C6727 ;音频回放部分实现数字音 频信号从 TMS320C6727 输出并转换成模拟音频信号驱 动扬声器 ;通信部分实现与其他音频设备间的数据传输 。 音频数 据 的 采 集 传 输 与 通 信 都 通 过 TMS320C6727 的 McASP 口 完 成 。 TMS320C6727 有 3 个 McASP 口 : McASP0 、McASP1 、McASP2 口 。其中 McASP0 口 有 16 个串行数据口 AXR0～AXR15 ,McASP1 有 6 个串行数据