DSP录音机设计课程设计

目录

1设计原理及内容 (1)

1.1语音编码原理 (1)

1.2设计内容 (1)

1.2.1 基本部分 (1)

1.2.2 扩展部分 (1)

2设计资源介绍 (2)

2.1多通道缓冲串行口MCBSP...................................................... .2

2.1.1 工作原理 (2)

2.1.2 相关头文件 (2)

2.2 TLC320AD50 CODEC编码译码器 (2)

2.3 存储器 (3)

2.4压扩硬件 (4)

2.5 麦克风和耳机接口 (5)

3 设计思想 (5)

3.1实验方案 (5)

4 .程序设计 (6)

4.1 程序流程图 (6)

4.2各个分块程序设计 (7)

5.程序清单 (9)

6 操作步骤和结果 (19)

7 参考文献 (20)

1.设计原理与实验内容

1.1语音编码原理：

（1）概念：语音编码一般分为两类：一类是波形编码，一类是被称为“声码器技术”的编码。PCM编码即脉冲编码调制。波形编码的最简单形式就是脉冲编码调制（Pulse code modulation），这种方式将语音变换成与其幅度成正比的二进制序列，而二进制数值往往采用脉冲表示，并用脉冲对采样幅度进行编码，所以叫做脉冲编码调制。脉冲编码调制没有考虑语音的性质，所以信号没有得到压缩。

（2）量化：脉冲编码调制用同等的量化级数进行量化，即采用均匀量化，而均匀量化是基本的量化方式。但是均匀量化有缺点，在信号动态范围较大而方差较国际上有两种非均匀量化的方法：A律和μ律，μ律是最常用的一种。在美国，7位μ律是长途电话质量的标准。而我国采用的是A律压缩，而且有标准的（3）DPCM&ADPCM：

降低传输比特率的方法之一是减少编码的信息量，这要消除语音信号中的冗余度。相邻的语音样本之间存在明显的相关性，因此对相邻样本间的差信号进行编码，便可使信息量得到压缩。因为差分信号比原语音信号的动态范围和平均能量都小。这种编码叫Differential PCM,简称DPCM，即差分脉冲编码调制。

1.2 设计内容：

1.2.1基本部分：

（1）使用DSP实现语音压缩和解压缩的基本算法，算法类型自定，例如可以采用G.711、G.729等语音压缩算法。

（2）采用A/D转换器从MIC输入口实时采集语音信号，进行压缩后存储到DSP的片内和片外RAM 存储器中，存储时间不小于10秒。

（3）存储器存满之后，使用DSP进行实时解压缩，并从SPEAKER输出口进行回放输出。（4）使用指示灯对语音存储和回放过程进行指示。

1.2.2发挥部分：

使用多种算法进行语音的压缩、存储和解压缩，比较它们之间的优缺点。

2. 设计资源介绍

2.1多通道缓冲串行口MCBSP

2.1.1工作原理

C5402 具有2 个高速的全双工同步串行口，可用来与系统中的其它C54x 器

件、编码解码器、串行A/D、D/A 转换器以及其它的串行器件直接接口。这两个串行口均为多通道缓冲串行口McBSP（Multi-channel Buffered Serial Port）。它支持全双工通信，双缓冲数据寄存器，允许连续的数据流，可以与工业标准的编/解码器、AICs 接口。支持多种方式的传输接口，如T1/E1 帧协议、MVIP 帧方式、H.100 帧方式、SCSA 帧方式、IIS 兼容设备等。可与多达128 个通道进行收发。支持传输的数据字长可以是8bit、12bit、16bit、20bit、24bit 或32bit。内置μ-律和A-律压扩硬件。其硬件结构图如左图1所示。

MCBSP接口提供了以下7个引脚信号用于与其他设

备的通讯：

DR：串行数据接收引脚，输入

DX：串行数据发送引脚，输出

CLKX：发送时钟，输入或输出，可编程

CLKR：接收时钟，输入或输出，可编程图1

FSX：发送帧同步信号，输入或输出，可编程

FSR：接收帧同步信号，输入或输出，可编程

CLKS：外部时钟，输入

2.1.2 相关头文件

在CCS 集成开发环境中，与MCBSP相关的头文件有：regs54xx.h、mcbsp54.h。在这两个头文件中，定义了MCBSP串口的寄存器资源以及使用方法。在reg54xx.h 头文件中，定义了MCBSP 中寄存器的地址和基本访问方式，以及寄存器的各个比特域和访问方法。在mcbsp54.h 头文件中，定义了与MCBSP 相关的宏函数（MACRO FUNCTIONS）和函数。Regs54xx.h、mcbsp54.h 这两个头文件是C 语言下对MCBSP 编程的基础，我们不仅可以用在5402 DSK 板的编程上，而且可以用在其它的C54X 的DSP 硬件编程上。

2.2 TLC320AD50 CODEC 编码译码器

AD50是一款SIGMA-DELTA型单片音频接口芯片。它内部集成了16位的D/A和A/D 转换器，采样速率最高可达22.05kb/s，其采样速率可通过DSP编程来设置。在DAC之前有一个插值滤波器以保证输出信号平滑和ADC之后有一个抽取滤波器以提高输入信号的信噪比。

（1）内部结构及工作原理

AD50内部有7个数据和控制寄存器，用于编程控制它们的工作状态。

寄存器0：空操作寄存器。

寄存器1：软件复位 ,软件掉电,选择16位或15位工作方式,硬件或软件二次通信请求方式的选择。

寄存器2：使能ALTDATA输入端 ,为ADC选择16/15位方式。

寄存器3：选择FS与FSD之间延迟SCLK的个数，告诉主机有几个从机被联上。

寄存器4：为输入和输出放大器选择放大器增益，选择N来设置采样频率，fs=MCLK/（128*N）或MCLK/（512*N），在MCLK输入端使能外部时钟输入并旁通内部的PLL 。

寄存器5，6：保留

（2）与AD50有关的相关头文件

在CCS 集成开发环境中，与tlc320ad50 CODEC 编译码器相关的头文件是codec.h。它位于C:\ti\c5400\dsk5402\include 目录下。在这个头文件中，定义了与ad50 CODEC 相关的枚举变量和库函数。除了可以调用codec.h 中提供的库函数之外，我们还可以利用这些枚举变量重新编写自己的codec 函数，使用枚举变量相或产生所需要的ad50 寄存器的初始化值。Codec.h 中的库函数位于函数库dsk5402.lib 和 drv5402.lib 中。函数库dsk5402.lib 和 drv5402.lib 是作为两个单独的文件，连同include 文件和头文件一起提供给用户的，如果你的应用程序中用到了其中的库函数，就需要与这两个函数库进行链接（link）dsk5402.lib 是一个主要的函数库，其内部使用了drv5402.lib 的头文件。

2.3 存储器

（1）外部数据存储器

DSK提供了64K*16位的SRAM，SRAM工作在+3V的电源电压。可以使用的外部数