基于dsp的最小应用系统设计实现毕业设计论文(编辑修改稿)

基于dsp的最小应用系统设计实现毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

十分强大，它集成了代码的编辑、编译、链接和调试等诸多功能，而且支持 C/C++和汇编的混合编程，其主要功能如下： 具有集成可视化代码编辑界面，用户可通过其界面直接编写 C、汇编、 .cmd文件等； 含有集成代码生成工具，包括汇编器、优化 C 编译器、链接器等，将代码的编辑、编译、链接和调试等诸多功能集成到一个软件环境中； 高性能编辑器支持汇编文件的动态语法加亮显示，使用户很容易阅读代码，发现语法错误； 工程项目管理工具可对用户程序实行项目管理。 在生成目标程序和程序库的过程中 ，建立不同程序的跟踪信息，通过跟踪信息对不同的程序进行分类管理； 基本调试工具具有装入执行代码、查看寄存器、存储器、反汇编、变量窗口等功能，并支持 C源代码级调试； 断点工具，能在调试程序的过程中，完成硬件断点、软件断点和条件断点的设置； 探测点工具，可用于算法的仿真，数据的实时监视等； 分析工具，包括模拟器和仿真器分析，可用于模拟和监视硬件的功能、评价代码执行的时钟； 数据的图形显示工具，可以将运算结果用图形显示，包括显示时域 /频域波形、眼图、星座图、图像等，并能进行自动刷新； 提供 GEL 工具 ,利用 GEL 扩 展语言，用户可以编写自己的控制面板 /菜单，设置 GEL 菜单选项，方便直观地修改变量，配置参数等； 支持多 DSP 的调试； 支持 RTDX 技术，可在不中断目标系统运行的情况下，实现 DSP 与其他应用程序的数据交换； 提供 DSP/BIOS 工具，增强对代码的实时分析能力。 9 ISD4004 介绍 性能简述和引脚图 ISD4004 系列工作电压 3V,单片录放时间 8 至 16 分钟 ,音质好 ,适用于移动电话及其他便携式电子产 品中。 芯片采用 CMOS 技术 ,内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器 、自动静噪及高密 度多电平闪烁存贮陈列。 芯片设计是基于所有操作必须由微控制器控制 ,操作命令可通过串行通信接口 SPI送入。 芯片采用多电平直接模拟量存储技术 , 每个采样值直接存贮在片内闪烁存贮器 中 ,因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声 ,避免了一般固体录音电路因量化和压缩 造成的量化噪声和 金属声。 采样频率可,频率越低 ,录放时间越长 ,而音质则有所下 降 ,片内信息存于闪烁存贮器中 ,可在断电情况下保存 100 年 (典型值 )，反复录音 10 万次 图 5 ISD4004 引脚图 图 23 ISD4004 管脚分布图 引脚描述 电源 :(VCCA,VCCD) 为使噪声最小 ,芯片的模拟和数字电路使用不同的电源总线 ,并且分别引到外封装的 不同管脚上 ,模拟和数字电源端最好分别走线 ,尽可能在靠近供电端处相连 ,而去耦电容应尽量靠近器件。 地线 :(VSSA,VSSD) 芯片内部的模拟和数字电路也使用不同的地线。 同相模拟输入 (ANA IN+) 这是录音信号的同相输入端。 输入放大器可用单端或差分驱动。 单端输入时 , 信号由耦合电容输入 ,最大幅度为峰峰值 32mV,耦合电容和本端的 3KΩ 电阻输入阻抗决定了芯片频带的 低端截止频率。 差分驱 10 动时 ,信号最大幅度为峰峰值 16mV，为 ISD33000 系列相同。 反相模拟输入 (ANA IN) 差分驱动时 ,这是录音信号的反相输入端。 信号通过耦合电容输入 ,最大幅度为 峰峰值 16mV 音频输出 (AUD OUT) 提供音频输出 ,可驱动 5KΩ 的负载。 片选 (SS) 此端为低 ,即向该 ISD4004 芯片发送指令，两条指令之间为高电平。 串行输入 (MOSI) 此 端为串行输入端，主控制器应在串行时钟上升沿之前半个周期将数据放到本端 ,供 ISD 输入。 串行输出 (MISO) ISD 的串行输出端。 ISD 未选中时 ,本端呈高阻态。 串行时钟 (SCLK) ISD 的时钟输入端 ,由主控制器产生 ,用于同步 MOSI 和 MISO 的数据传输。 数据在 SCLK 上升沿锁存到 ISD,在下降沿移出 ISD。 中断 (/INT) 本端为漏极开路输出。 ISD 在任何操作 (包括快进 )中检测到 EOM 或 OVF 时 ,本端变低并保 持。 中断状态在下一个 SPI 周期开始时清除。 中断状态也可用 RINT 指令读取。 OVF 标志 指示 ISD 的录、放操作已到达存储器的未尾。 EOM 标志 只在放音中检测到内部的 EOM 标志时 ,此状态位才置1。 行地址时钟 (RAC) 漏极开路输出。 每个 RAC 周期表示 ISD 存储器的操作进行了一行 (ISD4004 系列中的 存贮器共 2400 行 )。 该信号 175ms 保持高电平 ,低电平为 25ms。 快进模式下 ,RAC 的 是高电 平 , 为低电平。 图 24 RAC 周期 外部时钟 (XCLK) 本端内部有下拉元件。 芯片内部的采样时钟在出厂前已调校 ,误差在 +1%内。 商业级 芯片在整个温度和电压范围内 , 频率变化在 +%内。 工业级芯片在整个温度和电压范围内 ,频率变化 在 6/+4%内 ,此时建议使用稳压电源。 若要求更高精度 ,可从本端输入外部时钟 (如前表所列 )。 由于内部 的防混淆及平滑滤波器已设定 ,故上述推荐的时钟频率不应改变。 输入时钟的占空比无关紧要 ,因内部首 先进行了分频。 在不外接地时钟时 ,此端必须接地。 自动静噪 (AMCAP) 当录音信号电平下降 到内部设定的某一阈值以下时 ,自动静噪功能使信号衰弱 ,这样有 助于养活无信号 (静音 )时的噪声。 通常本端对地接 1mF 的电容 ,构成内部信号电平峰值检测电路的一部 分。 检出的峰值电平与内部 11 设定的阈值作比较 ,决定自动静噪功能的翻转点。 大信号时 ,自动静噪电路不 衰减 ,静音时衰减 6dB。 1mF 的电容也影响自动静噪电路对信号幅度的响应速度。 本端接 VCCA 则禁止自动静噪。 SPI（串行外设接口 ） ISD4004 工作于 SPI 串行接口。 SPI 协议是一个同步串行数据传输协议 ,协议假定微控制 器的 SPI 移 位寄存器在 SCLK 的下降沿动作 ,因此对 ISD4004 而言 ,在时钟止升沿锁存 MOSI 引脚的数据 ,在下降沿将数据送至 MISO 引脚。 协议的具体内容为： 所有串行数据传输开始于 SS 下降沿。 SS 在传输期间必须保持为低电平 ,在两条指令之间则保持为高电平。 数据在时钟上升沿移入 ,在下降沿移出。 SS 变低 ,输入指令和地址后 ,ISD 才能开始录放操作。 指令格式是 (8 位控制码 )加 (16 位地址码 )。 ISD 的任何操作 (含快进 )如果遇到 EOM 或 OVF,则产生一个中断 ,该中 断状态在下一个 SPI 周期开始时被清除。 使用 读 指令使中断状态位移出 ISD 的 MISO 引脚时 ,控制及地址数据也应同步从 MOSI 端移入。 因此要注意移入的数据是否与器件当前进行的操作兼容。 当然 ,也允许在一个 SPI 周期里 ,同时执行读状 态和开始新的操作 (即新移入的数据与器件当前的操作可以不兼容 )。 所有操作在运行位 (RUN)置 1 时开始 ,置 0 时结束。 所有指令都在 SS 端上升沿开始执行。 信息管理 在采用本模块的拟人机器人语言交互系统中，若干条语音按顺序分别被录入到芯片，并 将其编程为 3 等。 DSP 可以通过 SPI 接口获得每次录音结束时的 ISD 内部信息指针，据此构建一个信息地址表（ MAT），并将此表存入 Flash Memory 中，作为以后录放、删除操作时信息管理的依据。 ISD4004 内部存储器分为 2400 行，每行 1600 列。 对器件寻址即选择一行，从行首开始录放，而每行中的列不可寻址。 对于 8kHz 采样率的 ISD4004，采样间隔为 125μs。 器件地址分辨率可按如下计算： (1/Fs)1600=200ms 12 由于 ISD4004 内部可寻址多达 2400 行，而每行固定存储 200ms 语音，为了可录放、删除任意长度的语音，有必要建立 MAT。 MAT 跟踪每一条语音的开始地址以及每一个信息碎块的开始结束地址。 ISD4004 共 2400 行，实际只需要 12 位地址即可完成寻址。 为节省 MAT 存储空间，将地址最高位 bit15 作为语音起始点标志。 建立 MAT 的规则如下： MAT 表项值全为 0（ 0000 0000 0000 0000）：表示对应行未存储任何语音； MAT 表项值的 bit15 为 1（ 1XXX XXXX XXXX XXXX），表示对应的是某句语音的起始行； MAT 表项值的 bit15 为 0，其余各位是有效地址（ 0XXX XXXX XXXX XXXX），表示对应的行是某句语音的一行，但不是起始行； ISD 的第一行总是某句语音的起始行。 同一句语音的地址在 MAT 中总是连续存储的。 由若干行组成的句语音，它的各行地址总是从小到大，但不一定两两相连。 以行地址为表项的 MAT，所要求的存储空间是较大的。 本例中为 2400 行语句，则要求 MAT 具有 2400 个表项。 为了减小 MAT 大小，也可对语音进行分块。 若 8 以位为一个语音块，则 MAT 大小减小为 300 个表项。 经过几次录音和删除手，建立的 MAT 如表 1所示。 表 1 MAT 实例 MAT bit15 实际行地址 句 1000 0000 0000 0000 1 0000 0000 0000 0000 1 0000 0000 0000 0001 0 0000 0000 0000 0001 0000 0000 0000 0002 0 0000 0000 0000 0002 1000 0000 0000 0003 1 0000 0000 0000 0003 2 0000 0000 0000 0005 0 0000 0000 0000 0005 0000 0000 0000 0006 0 0000 0000 0000 0006 1000 0000 0000 0004 1 0000 0000 0000 0004 4 0000 0000 0000 0007 0 0000 0000 0000 0007 0000 0000 0000 0008 0 0000 0000 0000 0008 放音时， DSP 从 MAT 表头开始搜索 bit15 为 1 的表项。 要播放第几条语句，则寻找第几个 bit15 为 1的表项。 由于 RAC 的周期和器件的行相同，且其低脉冲时间长达 25ms， 在播放当前行语音的同时， RAC 触发 DSP 的 INT3 中断。 INT3 中断服务程序验证下一行 bit15 是否为 1，若不为 1 则将该行地址送入 ISD，则输入的地址不会立刻生效，而是在缓冲器中等待当前结束；若为 1则指示下一行为新语句开始地址， DSP 不送任何指令。 放音遇到 EOM 或者 OVF 时产生 INT 中断， 13 停止放音。 录音时，按 K2 键启动录音操作， DSP 首先找出 MAT 中的个全 0 行，发录音指令；在录制当前行的同时， DSP 等待 RAC 信号触发 INT3 中断，中断服务程序继续寻找全 0行、发带该行地址的录音指令，直到按 STOP 键触发 INT0 中断发录音停止命令为止。 删除语音可通过将相应语音行全置零来完成。 本文详细阐述了 TMS320VC5402 DSP 与 ISD4004 语音录放芯片的 SPI 接口设计、 ISD4004 的语音信息管理以及 DSP 与 ISD4004 之间的通讯与控制程序算法的设计。 该模块作为拟人机器人语音互系统的语音应答模块，可以对机器人识别的命令语音进行相应的实时应答。 ISD4004 与 DSP 的 SPI 时序配合 根据 ISD4004 的时序要求， DSP 设置串口为 SPI。