TLC320AD50C與DSP接口設(shè)計
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摘 要： DSP（數(shù)字信號處理器）具有強大的數(shù)字信號處理能力，在其應(yīng)用系統(tǒng)中，大多由ADC和DAC通道來完成對模擬信號的數(shù)字化處理。本文介紹了一種集成ADC和DAC于一體的TLC320AD50C模擬接口電路與TMS320VC5402定點DSP接口電路的硬件設(shè)計方法，并結(jié)合一個具體的軟件實例說明主從模式下軟件的實現(xiàn)方法。 關(guān)鍵詞：TLC320D50C；DSP；主從模式 引 言 在許多應(yīng)用系統(tǒng)中，為了應(yīng)用DSP卓越的數(shù)字信號處理能力，我們必須先將模擬信號進行數(shù)字化（A/D轉(zhuǎn)換），再對采樣數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的算法處理，最后經(jīng)過數(shù)字信號模擬化（D/A轉(zhuǎn)換）后輸出。在這些DSP應(yīng)用系統(tǒng)中的關(guān)鍵問題是怎樣十分容易和高效地實現(xiàn)這些轉(zhuǎn)換，因此必然涉及到接口電路的設(shè)計。本文介紹一種單片內(nèi)集成了ADC通道和DAC通道的模擬接口電路TLC320AD50C（以下簡稱AD50）與TMS320VC5402緩沖串口的接口的設(shè)計實現(xiàn)方法，然后，基于這種接口電路的硬件設(shè)計，通過軟件編程實現(xiàn)語音信號的采集與回放。 1 芯片簡介 TMS320VC5402是TI公司生產(chǎn)的從屬于TMS320C54x系列的一個工作靈活、高速、具有較高性價比、低功耗的16位定點通用DSP芯片。其主要特點包括：采用改進的哈佛結(jié)構(gòu)，1條程序總線（PB），3條數(shù)據(jù)總線（CB、DB、EB）和4條地址總線（PAB，CAB，DAB，EAB），帶有專用硬件邏輯CPU，片內(nèi)存儲器，片內(nèi)外圍專用的指令集，專用的匯編語言工具等。TMS320VC5402含4K字節(jié)的片內(nèi)ROM和16K字節(jié)的雙存取RAM，1個HPI（Host Port Interface）接口，2個多通道緩沖單口MCBSP（Multi-Channel Buffered Serial Port），單周期指令執(zhí)行時間10ns，雙電源（1.8V和3.3V）供電，帶有符合IEEE1149.1標準的JTAG邊界掃描仿真邏輯。 AD50是TI公司生產(chǎn)的一個16位、音頻范圍（采樣頻率為2K～22.05KHZ）、內(nèi)含抗混疊濾波器和重構(gòu)濾波器的模擬接口芯片，它有一個能與許多DSP芯片相連的同步串行通信接口。AD50C片內(nèi)還包括一個定時器（調(diào)整采樣率和幀同步延時）和控制器（調(diào)整編程放大增益，鎖相環(huán)PLL，主從模式）。AD50有28腳的塑料SOP封裝（帶DW后綴）和48腳的塑料扁平封裝（帶PT后綴），體積較小，適應(yīng)于便攜設(shè)備。AD50的工作溫度范圍是0～70℃，單一5V電源供電或5V和3.3V聯(lián)合供電，工作時的最大功耗為120 mW。 2 硬件設(shè)計 2.1 AD50的內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖 圖1最上面第一通道為模擬信號輸入監(jiān)控通道，第二通道為模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號（A/D）通道，第三通道為數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬信號（D/A）通道，最下面一路是AD50的工作頻率和采樣頻率控制通道。本文所述的輸入時鐘（MCLK）為8.192MHz，A/D與D/A的采樣頻率為MCLK/（128*N）Hz（N為AD50C的第4個寄存器4~6位所設(shè)）。 2.2 AD50與DSP的引腳連接方式
AD50與TMS320VC5402是以SPI方式連接的。AD50工作在主機模式（M/S=1），提供SCLK（數(shù)據(jù)移位時鐘）和FS（幀同步脈沖）。TMS320VC5402工作于SPI方式的從機模式，BCLKX1和BFSX1為輸入引腳，在接數(shù)據(jù)和發(fā)數(shù)據(jù)時都是利用外界時鐘和移位脈沖。 3 軟件設(shè)計 3.1 軟件編制過程 一旦完成了正確的硬件連接，接下來就可以進行軟件編程調(diào)試了。要完成的工作包括： （1）TMS320VC5402串口的初始化。首先將DSP串口1復位，再對串口1的16個寄存器進行編程，使DSP串口工作在以下狀態(tài)：以SPI模式運行，每幀一段，每段一個字，每字16位，采樣率發(fā)生器由DSP內(nèi)部產(chǎn)生，幀同步脈沖低電平有效，并且?guī)叫盘柡鸵莆粫r鐘信號由外部產(chǎn)生。DSP給AD50C編程用查詢方式，接收A/D轉(zhuǎn)換的D信號和發(fā)送D/A轉(zhuǎn)換的D信號用DMA方式。 （2）AD50初始化。該初始化操作過程包括通過TMS320VC5402的同步串口發(fā)送兩串16位數(shù)字信息到AD50。第一串為0000 0000 0000 0001B，最低有效位(bits0)說明下一個要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)字屬于二次通信（關(guān)于一次通信和二次通信的內(nèi)容請參閱參考文獻[3]）。第二個數(shù)據(jù)值用來對AD50的4個數(shù)據(jù)寄存器的某一個進行配置。Bits15～11位為0，Bits10～8位為所選寄存器地址值，Bits7～0位為所選中寄存器的編程值。4個用戶可編程寄存器的描述如下：R1中包含模擬輸入通道選擇，硬件 / 軟件編程方式選擇；R2進行單機 / 從機工作和電話模式（電話模式內(nèi)容請參閱參考文獻[3]）選擇；R3控制帶從機個數(shù)選擇；R4用來設(shè)置模擬信號可編程放大增益和A/D、D/A轉(zhuǎn)換頻率。其它兩個寄存器R5、R6是廠家留著測試用的，用戶不可以對其編程。我們在以下例程中對4個可編程寄存器編程，使AD50C工作在以下狀態(tài)：選擇INP/INM為工作模擬輸入，15+1位ADC和15+1位DAC模式，不帶從機，采樣頻率為10.67KHz，模擬信號輸入和輸出放大增益均為0dB。 （3）用戶代碼的編寫。完成音頻信號采集與回放代碼的編制。本設(shè)計給AD50編程用查詢方式，接收A/D轉(zhuǎn)換的D信號和發(fā)送D/A轉(zhuǎn)換的D信號用DMA方式。 3.2 軟件具體實現(xiàn) （1) 程序流程圖：
（2）部分關(guān)鍵代碼： 4 實驗結(jié)果 下面圖中圖4和圖6分別為TLC320AD50C與TMS320VC5402組成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對同一個實驗對象的語音信號“您好”和“啊”的采集結(jié)果，圖5和圖7分別為WINDOWS 98附件中的錄音機所錄下的語音信號“您好”和“啊”用MATLAB仿真后的圖形結(jié)果。 下面圖8為AD50采樣信號“啊”音的FFT Magnitude, 圖9為WINDOWS 98附件中的錄音機錄制信號“啊”音的FFT Magnitude。
5 結(jié)束語 本文以TMS320VC5402與TLC320AD50C為例，詳細介紹了AD50與DSP串口通信的硬件接口及軟件實現(xiàn)。從實驗結(jié)果我們可以發(fā)現(xiàn)TLC320AD50C可以對語音信號進行無失真采樣，完全能滿足后續(xù)語音信號處理的要求，并且與DSP接口簡單，高性能，低功耗，已成為當前語音處理的主流產(chǎn)品。廣泛適用于音頻處理，語音增強，語音安全，回聲抵消，VoIP等電話或語音應(yīng)用中。 | |
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