TMS320C6713DSP在音樂噴泉控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

變頻控制系統(tǒng)設(shè)計
變頻控制系統(tǒng)是由變頻控制器、變頻分配器和變頻器構(gòu)成。對于8路以下的控制系統(tǒng)變頻控制系統(tǒng)可采用圖3所示的控制方法。

圖2 TMS320C6713與TLV320AIC23的硬件連接

圖3 變頻控制系統(tǒng)

經(jīng)DSP處理后的音樂信號自動轉(zhuǎn)換成變頻調(diào)速器所要求的4~20mA直流電流信號。輸出直流電流信號與輸入的音樂信號大小成線性關(guān)系，使噴泉的噴高隨音樂信號大小變化。

對于8路以上的多路噴泉控制可以采用擴展音樂噴泉控制器和變頻演示儀功能的方式來滿足要求。DSP作為變頻型音樂噴泉控制系統(tǒng)的控制中心，以后以4路進行擴展，分別為4路、8路、12路、16路……，以此類推。每路控制一臺變頻調(diào)速器，將音樂信號轉(zhuǎn)換成變頻調(diào)速器所能接受的4~20mA直流電流信號，來驅(qū)動變頻調(diào)速器，使噴泉的噴高隨音樂信號的大小而變化。

軟件實現(xiàn)

總統(tǒng)軟件設(shè)計
首先初始化McBSP0口和McBSP1口，配置AIC23，然后啟動AIC23的A/D轉(zhuǎn)換，將由麥克風輸入的模擬音頻信號進行采樣，然后對采樣到的音頻信號進行傅立葉變換，總體流程框圖如圖4所示。離散傅立葉變換(DFT)的公式見公式1，為了進行快速傅立葉變化，采取時間抽取(DIT)基2FFT算法。

對N點音頻信號進行FFT變換，由公式1可知對應(yīng)到頻域上也是N點，設(shè)頻域上對應(yīng)第k點的頻率為fk，則其計算公式見公式2。其中fs為音頻信號的采樣頻率，f'k為歸一化頻率，f'k的計算公式見公式3。因此由公式2和公式3可以得出頻譜圖上每個采樣點對應(yīng)的實際頻率值。

圖4 總體流程框圖

音頻數(shù)據(jù)采集

1、采樣頻率
根據(jù)采樣定理，采用頻率至少應(yīng)該是采樣聲音頻率的2倍。由于人耳所能感受的頻率大約為20Hz~20kHz，所以理論上采用頻率最好取40kHz即可。實際上由于設(shè)備的原因，采用頻率一般要高出10%，即44kHz。由于AIC23支持44.1kHz，所以本設(shè)計中采樣頻率選用44.1kHz。

2、樣本大小
樣本大小決定了可能錄制聲音的最低幅度和最高幅度的差距，代表了采樣的量化大小。聲音的強度正比于聲音的幅度。與頻率一樣，人耳對聲音強度的感受能力不是成線性關(guān)系，而是成對數(shù)關(guān)系，常用dB(分貝)來表示。dB的定義為：20log(A1/A2)，A1，A2為聲音的兩個幅度。