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基于TLV320AIC23的語音系統設計.doc

'基于TLV320AIC23的語音系統設計.doc'
?摘 要本設計采用的高速TMS320C5509DSP芯片,最高頻率能達到160MIPS,能夠很好的解決系統的實時性;采用的數字編解碼芯片TLV320AIC23(以下簡稱AIC23)具有16~32位采樣精度,采樣頻率圍從8kHz~96kHz。因此,該音頻編解碼芯片與TMS320C5509DSP的結合是可移動數字音頻錄放系統、現場語音分析系統的理想解決方案。本文首先介紹了基于TMS320C5509DSP芯片的語音分析系統的工作原理,給出了整體設計方案和工作框圖,然后給出了系統的硬件設計方案; 接著介紹了基于TMS320C5509DSP芯片的語音錄放系統的軟件設計。在整個設計過程中,我們采用了TLV320AIC23DSP芯片為核心音頻錄放接口器件,結合TMS320C5509DSP芯片,語音數據存儲FLASH存儲器等進行了硬件設計。軟件部分則采用模塊化的設計方法,用C語言來實現。該語音錄放器的設計能夠完成語音采集,存儲,濾波,頻譜分析,基本實現了語音分析功能。關鍵詞:TMS320C5509芯片;TLV320AIC23音頻編解碼芯片;I2C總線;語音系統目 錄1 TLV320AIC23語音系統的設計任務及目的………………………………………………11.1 TLV320AIC23語音系統的設計任務………………………………………………..…11.2 TLV320AIC23語音系統的設計目的………………………………………………..…11.3 TLV320AIC23語音系統介紹………………………………………………..…………12 語音系統的技術方案及硬件電路設計……………………………………………………22.1 語音系統的性能指標………………………………………..…………………………22.1.1本設計實現的語音系統具有如下主要性能 …………………………………………22.1.2語音系統具有如下優點 ………………………………………………………………22.2硬件設計方案 ……………………………………..……………………………………22.2.1系統硬件電路設計…………………………………………………………………..…32.2.2 C5509與音頻編解碼器的接口設計……………………………………………………32.2.3 系統的存儲器擴展 …………………………………………………………………..52.2.4 C5509的電源與時鐘電路設計…………………………………………………………53 芯片的硬件結構………………………………………..……..………………..………..…63.1 TLV320AIC23的硬件結構 …………………………………………….. ……………..63.1 .1 AIC23的管腳及外圍接口…………………………………………………………73.1.2 AIC23的控制接口 ………………………………………………………………….83.2 TMS320C5509的硬件結構………………………………………..……………….84 TLV320AIC23語音系統設計的CCS實現………………………………………………..114.1.簡述CCS環境………………………………………..………..…………………. ……114.2 CCS配置 ………………………………………..………. ………….………..……….124.3 程序調試及運行結果…………………………………………………………………...145 結 論…………………………………….. ………………………………………………15參考文獻…………………………………………..………..………………….………..……16致………………………………………..………..………………………………………17附錄A………………………………………………..………..………………..………..…18附錄B………………………………………………..………..……………..………..………25基于TLV320AIC23的語音系統設計1 TLV320AIC23語音系統的設計任務及目的1.1 TLV320AIC23語音系統的設計任務課程設計是實踐教學環節。學生通過動手做軟件和硬件設計,能夠熟練掌握數字信號處理技術,增加對基礎知識的消化和理解。1.2 TLV320AIC23語音系統的設計目的(1)完成硬件設計;(2)完成TLV320AIC23的初始化;(3)進行語音信號的采集與播放。1.3 TLV320AIC23語音系統介紹在當今的數字化時代背景下,DSP已成為通信、計算機、消費類電子產品等領域的基礎器件,是集成電路中發展最快的電子產品,并成為電子產品更新換代的決定因素。DSP芯片已經被廣泛地應用于當今技術革命的各個領域,而且DSP技術也正以極快的速度被應用在通信、電子系統、信號處理系統等許多領域中。 基于TMS320C5509DSP芯片的語音分析器的設計系統的主要功能對語音信號進行采樣濾波后FFT變換,然后觀察其頻譜分布。通過該分析器可觀察到語音信號頻譜特征的觀察,從而為語音的編解碼,壓縮,解壓縮,語音編碼,語音識別語音合成,語音增強等實時語音處理方法的實現及參數的選取提供依據。本系統是一個數字信號處理系統,是電子技術、信號處理技術與計算技術相結合的產物,也是一個軟硬件結合的系統。2 語音系統的技術方案及硬件電路設計2.1 語音系統的性能指標2.1.1本設計實現的語音系統具有如下主要性能:(1)由于語音信號的頻率圍為300Hz-3400Hz(人說話聲音)或20Hz-20kHz(音樂,占音頻信號全頻率),根據采樣定理,為保證信息不失真,確定系統的采樣頻率為8KHz或96kHz;(2)結合系統采用的TMS320C5509芯片處理速度以及信號采樣頻率的要求,采用TLV320AIC23DSP芯片作為系統的A/D轉換芯片;(3)根據上述技術指標確定TMS320C5509系統的外圍接口方式。2.1.2語音系統具有如下優點:(1)音頻數據占用資源少(2)音質通信級高(3)開發難度低(4)語音芯片與DSP 接口電路簡單(5)體積小2.2硬件設計方案系統框圖如圖1所示,音源(如麥克風)發出的音頻信號經音頻處理器的A/D部分轉換為數字信號后進人DSP,完成數據的采集工作,由系統的模式識別部分決定對采集的數據進行何種處理(如濾波等),處理后的信號再通過音頻編解碼器的D/A部分還原為模擬的聲音信號送往揚聲器輸出。圖2.1 系統框圖2.2.1系統硬件電路設計系統的核心芯片選用,TI公司的TMS320VC5509。TMS320VC5509(以下簡稱C5509)是,TI推出的高性能的定點DSP,是,TI公司55xx系列的代表之一,最高可以運行在144MHz的主頻,它是基于TMS320C5509DSP的核,因而具有高效且低功耗的特點,非常適合便攜設備使用。C5509采用統一編址的方式來劃分存貯。省略部分。袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅 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