基于CCS和DSK5402板的音頻采集和回放程序設計

TMS320VC5402（以下簡稱C5402）是TI（德州儀器）公司1999年10月推出的性價比極高（目前批量價格約人民幣40元）的定點數(shù)字信號處理器（DSP）。指令執(zhí)行速率高達100MIPS，已經廣泛用于實時語音處理、個人數(shù)字助理(PDA)和數(shù)字無線通信等嵌入式系統(tǒng)。TLC320AD50C（簡稱AD50）是TI公司生產的SIGMA-DELTA型單片音頻接口芯片（AIC）。而DSK板是TI公司的一種DSP仿真/開發(fā)板，本文著重介紹了利用CCS在DSK板上進行實時語音處理的軟件設計過程。

1.C5402及其多通道緩沖串口
C5402硬件優(yōu)點。改進的哈佛結構解決了馮諾伊曼（Von-Neumann）結構中高速數(shù)據傳輸時的傳輸通道上的瓶頸現(xiàn)象；內部多總線結構保證在一個機器周期內可以多次訪問程序空間和數(shù)據空間；指令執(zhí)行時的多重流水線結構將指令周期降低到了最小值；多處理單元可以在一個指令周期內同時進行運算，而這種結構恰好滿足了數(shù)字信號處理中的一些特殊要求如FIR、IIR、FFT等運算。尤為值得一提的是C5402的軟件特點，7種有效靈活的尋址方式，僅為10ns的指令執(zhí)行周期，還有一些特殊的運算指令更好地滿足了數(shù)字信號處理中特有的運算需要。

C5402具有高速的，全雙工串行口，可用來與系統(tǒng)中的其他C54x器件，編碼解碼器，串行A/D，D/A轉換器以及其他的串行器件直接接口。這兩個串行口均為多通道緩沖串行口McBSP（Multi-channel Buffered Serial Port）。它支持全雙工通信，雙緩沖數(shù)據寄存器，允許連續(xù)的數(shù)據流?？梢耘c工業(yè)標準的編/解碼器，AICs接口。支持多種方式的傳輸接口如T1/E1幀協(xié)議、MVIP幀方式、H.100幀方式、SCSA幀方式、IIS兼容設備等?？膳c多達128個通道進行收發(fā)。支持傳輸?shù)臄?shù)據字長可以是8bit，12bit，16bit，20bit，24bit或32bit。內置μ-律和A-律壓擴硬件。

McBSP在結構上可以分為一個數(shù)據通道和一個控制通道。如圖1所示：

數(shù)據通道完成數(shù)據的發(fā)送和接收?？刂仆ǖ劳瓿傻娜蝿瞻▋炔繒r鐘的產生，幀同步信號產生，對這些信號的控制以及多通道的選擇等?？刂仆ǖ肋€負責產生終端信號送往CPU，產生同步事件通知DMA控制器。

圖1 McBSP的結構

象51/96系列單片機一樣，對C5402串行口的操作也是通過設置各控制寄存器來進行的。這些控制寄存器有串行口控制寄存器SPCR1/2；接收控制寄存器RCR1/2；發(fā)送控制寄存器XCR1/2；多通道寄存器MCR1/2等。需要注意的是，要對某一控制寄存器尋址，只能采用加子地址尋址方式。

2. AD50的一般說明
AD50是一款SIGMA-DELTA型單片音頻接口芯片（AIC）。它內部集成了16位的D/A和A/D轉換器，采樣速率最高可達22.05kb/s，其采樣速率可通過DSP編程來設置。在DAC之前有一個插值濾波器以保證輸出信號平滑和ADC之后有一個抽取濾波器以提高輸入信號的信噪比。

AD50內部有7個數(shù)據和控制寄存器，用于編程控制它們的工作狀態(tài)。

寄存器0：空操作寄存器。
寄存器1： 軟件復位
軟件掉電
選擇16位或15位工作方式
硬件或軟件二次通信請求方式的選擇

寄存器2：使能ALTDATA輸入端
為ADC選擇16/15位方式

寄存器3：選擇FS與FSD之間延遲SCLK的個數(shù)
告訴主機有幾個從機被聯(lián)上

寄存器4：為輸入和輸出放大器選擇放大器增益
選擇N來設置采樣頻率，fs=MCLK/（128*N）或MCLK/（512*N）
在MCLK輸入端使能外部時鐘輸入并旁通內部的PLL

寄存器5，6：保留
AD50與C5402之間的數(shù)據傳送采用串行方式，包括兩種傳輸模式：16位和15+1位傳輸模式。15+1位模式時，其中的D0位表示二次通信。它們各自的時序如下：

注：A，16位或15位工作方式是通過控制寄存器2來編程實現(xiàn)的。
B，M/S用來表明15位的數(shù)據是來自主機還是從機。
C，最高位MSB（D15）在SCLK第一個周期的下降沿穩(wěn)定，最低位（D0，M/S）在SCLK第16個周期的下降沿穩(wěn)定。

圖 2 僅有首次通信時的ADC通道時序

注：A，二次通信時的M/S位（DS15）用于表明在設置了讀位后寄存器數(shù)據（地址和內容）是來自主機還是從機。在寄存器讀期間，DS7-DS0位是指定寄存器的內容，在寄存器寫期間，DS7-DS0為0。

圖3 有首次通信和二次通信的ADC通道時序

AD50的數(shù)據傳輸模式和采樣速率都可以通過DSP對其控制寄存器的編程來實現(xiàn)，因此，在許多場合下，AD50都作為DSP的AIC來實現(xiàn)音頻處理。