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

變頻控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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(duì)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(lè)信號(hào)自動(dòng)轉(zhuǎn)換成變頻調(diào)速器所要求的4~20mA直流電流信號(hào)。輸出直流電流信號(hào)與輸入的音樂(lè)信號(hào)大小成線性關(guān)系，使噴泉的噴高隨音樂(lè)信號(hào)大小變化。

對(duì)于8路以上的多路噴泉控制可以采用擴(kuò)展音樂(lè)噴泉控制器和變頻演示儀功能的方式來(lái)滿足要求。DSP作為變頻型音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)的控制中心，以后以4路進(jìn)行擴(kuò)展，分別為4路、8路、12路、16路……，以此類推。每路控制一臺(tái)變頻調(diào)速器，將音樂(lè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成變頻調(diào)速器所能接受的4~20mA直流電流信號(hào)，來(lái)驅(qū)動(dòng)變頻調(diào)速器，使噴泉的噴高隨音樂(lè)信號(hào)的大小而變化。

軟件實(shí)現(xiàn)

總統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
首先初始化McBSP0口和McBSP1口，配置AIC23，然后啟動(dòng)AIC23的A/D轉(zhuǎn)換，將由麥克風(fēng)輸入的模擬音頻信號(hào)進(jìn)行采樣，然后對(duì)采樣到的音頻信號(hào)進(jìn)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(jiàn)公式1，為了進(jìn)行快速傅立葉變化，采取時(shí)間抽取(DIT)基2FFT算法。

對(duì)N點(diǎn)音頻信號(hào)進(jìn)行FFT變換，由公式1可知對(duì)應(yīng)到頻域上也是N點(diǎn)，設(shè)頻域上對(duì)應(yīng)第k點(diǎn)的頻率為fk，則其計(jì)算公式見(jiàn)公式2。其中fs為音頻信號(hào)的采樣頻率，f'k為歸一化頻率，f'k的計(jì)算公式見(jiàn)公式3。因此由公式2和公式3可以得出頻譜圖上每個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的實(shí)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(shí)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(jì)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(qiáng)度正比于聲音的幅度。與頻率一樣，人耳對(duì)聲音強(qiáng)度的感受能力不是成線性關(guān)系，而是成對(duì)數(shù)關(guān)系，常用dB(分貝)來(lái)表示。dB的定義為：20log(A1/A2)，A1，A2為聲音的兩個(gè)幅度。