摘 要： 介紹了一種基于DSP的多通道音頻信號(hào)處理平臺(tái)的基本電路，設(shè)計(jì)了DSP與音頻編解碼器TLV320AIC23B的硬件接口，實(shí)現(xiàn)了四通道音頻信號(hào)輸入和輸出，同時(shí)具有高性能、低功耗和便攜等特點(diǎn)。該平臺(tái)已經(jīng)應(yīng)用于有源抗噪聲耳罩項(xiàng)目中。
關(guān)鍵詞： DSP；TLV320AIC23B；接口設(shè)計(jì)；多通道；便攜式
DSP芯片具有處理速度快、靈活、精確、抗干擾能力強(qiáng)、體積小及可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，可滿足對(duì)信號(hào)快速、精確、實(shí)時(shí)處理及控制的要求。本文基于DSP TMS320VC5509A[1] (以下簡(jiǎn)稱VC5509A)和TLV320AIC23B[2](以下簡(jiǎn)稱AIC23B)，成功研制出了一種可獨(dú)立運(yùn)行和上電自舉加載程序的多通道音頻信號(hào)處理平臺(tái)。該平臺(tái)已經(jīng)應(yīng)用于課題組研發(fā)的數(shù)字式抗噪耳罩項(xiàng)目中，結(jié)合經(jīng)典有源噪聲控制算法，經(jīng)測(cè)試對(duì)單頻噪聲降噪明顯。
1 平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)框架
平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。其硬件電路包括DSP芯片VC5509A、電源電路、時(shí)鐘電路、手動(dòng)復(fù)位電路、CPLD邏輯控制電路、存儲(chǔ)器電路、AIC23B接口及其外圍電路等。該處理平臺(tái)在設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到了以下幾個(gè)方面的設(shè)計(jì)要求：(1)運(yùn)算量。采用了高性能的VC5509A DSP芯片，處理速度為144 MIPS，可快速實(shí)現(xiàn)適用于數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜算法。(2)接口。采用了兩片內(nèi)部集成ADC和DAC的AIC23B，可實(shí)現(xiàn)四通道音頻信號(hào)輸入和輸出。(3)功耗。采用低功耗設(shè)計(jì)，選用了低功耗貼片封裝的元器件，以延長(zhǎng)電池的使用時(shí)間、減小平臺(tái)的體積和重量。
平臺(tái)具有在線系統(tǒng)仿真、自舉加載程序等功能，同時(shí)還有調(diào)試方便、穩(wěn)定性好、精度高等優(yōu)點(diǎn)。
2 平臺(tái)電路設(shè)計(jì)
2.1 電源電路設(shè)計(jì)
平臺(tái)由7.2 V鋰電池供電，有4種典型電源：VC5509A處理器的I/O電源3.3 V、內(nèi)核電源1.6 V、模擬電路所需的±5 V電源。為達(dá)到電源設(shè)計(jì)要求，將7.2 V的鋰電池電壓降到5 V，+5 V電源產(chǎn)生電路如圖2所示。利用MAX660將+5 V電源轉(zhuǎn)換為-5 V輸出，-5 V電源產(chǎn)生電路如圖3所示。采用具有上電復(fù)位和監(jiān)控功能的TPS767D301電源芯片，產(chǎn)生3.3 V和1.6 V電源，如圖4所示。
2.5.3 數(shù)字音頻接口電路設(shè)計(jì)
AIC23B支持四種音頻接口模式：右判斷模式、左判斷模式、I2S模式和DSP模式。AIC23B的數(shù)據(jù)接口一般采用I2S(Inter-IC Sound)和DSP模式。I2S總線是Philip公司為數(shù)字音頻設(shè)備之間的音頻數(shù)據(jù)傳輸而制定的一種總線標(biāo)準(zhǔn)。這兩種模式均可以方便地與VC5509A的McBSP相連接。平臺(tái)采用了DSP模式與McBSP實(shí)現(xiàn)無縫連接，且用AIC23B作為主設(shè)備，主設(shè)備時(shí)鐘由一個(gè)12 MHz的石英晶振提供，兩個(gè)12 pF的電容濾波。
在DSP模式下，AIC23B引腳LRCIN和LRCOUT必須連接到McBSP的幀同步信號(hào)上。在LRCIN或 LRCOUT的下降沿開始發(fā)送數(shù)據(jù)，先發(fā)送左通道信號(hào)字，緊接著發(fā)送右通道信號(hào)字。DSP模式時(shí)序如圖14所示。信號(hào)字的長(zhǎng)度由IWL寄存器決定，唯一要注意的是McBSP的發(fā)送與接收時(shí)鐘均由AIC23B提供。
本文以VC5509A為核心，成功地設(shè)計(jì)了一個(gè)多通道音頻信號(hào)處理平臺(tái)。該平臺(tái)性能高、體積小、功耗低、便于攜帶和使用，且價(jià)格低，基于本平臺(tái)的一個(gè)全數(shù)字式有源抗噪聲耳罩成本不足400元(而目前國(guó)外公司類似產(chǎn)品售價(jià)達(dá)上千美元)。利用該平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)前饋、反饋和復(fù)合消噪算法。用經(jīng)典的FLMS算法對(duì)該平臺(tái)進(jìn)行了初步實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，源噪聲為單頻噪聲時(shí)，在80～700 Hz范圍以內(nèi)，降噪效果明顯。
參考文獻(xiàn)
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