DSP平臺在語音數字化設計中的應用

基于DSP平臺的語音數字化設計以DSP為核心處理器，采用硬件軟件相結合的技術，具有話音采集，數字化壓縮，解壓和音頻揚聲器輸出功能，并同時具有DTMF、單音檢測及VAD功能。經測試該設計功能完善，且成本不高，對高校的學生實踐教學及企業技術人員的實踐操作有著非常重要的實用價值。

引言

數字技術的應用幾乎已經滲透到現代科技的每一個角落，而數字音頻技術則是應用最廣泛的領域之一。現在大量的數字音頻設備已相當成熟，利用軟件在已有的硬件平臺上實現不同的功能已成為一種趨勢，軟件編程的靈活性給設備增加很多不同的功能提供了方便。和其它數字系統一樣，DSP系統具有許多模擬系統所不具備的優點，如靈活、可編程，支持時分復用，易于模塊化設計，可重復使用，可靠性高等。隨著DSP技術的發展，以DSP為內核的設備越來越多，基于DSP技術的開發應用正在成為數字時代應用技術領域的潮流。本設計考慮到大部分高校及企業的實際情況，在節約成本的前提下，利用實驗室現有的儀器設備，以DSP為核心，設計了功能完善的數字音頻設備，可用于學生的實踐教學及企業相關技術人員的實踐操作，具有非常廣泛的實用價值。

1 硬件設計

1．1 硬件環境描述

本設計開發板系統的組成大致有以下幾個部分：TPS767D301電源轉換芯片、有源晶體振蕩器、AT45DB642D-CNU片外Flash芯片、TMS320 VC5509 ADSP核心處理芯片、TLN320AIC23B語音芯片、語音編解碼加密芯片、DA8547TS立體聲放大器。系統硬件電路總體框圖如圖1所示。

1．2 硬件電路設計方案

本系統的工作原理是以TPS767D301電壓轉換芯片為系統各部分提供合適的工作電壓，以TMS320VC5509A為核心處理器，對數字量進行抽樣、壓縮、解壓縮、插點等操作，通過音頻編解碼器TLV320AIC23B對信號進行模數、數模轉換，最后將得到的模擬信號進行功率放大后經過揚聲器播放出來。系統工作原理框圖如上圖1所示。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201610/306064.htm

1．2．1 TPS767D301電源轉換芯片

TI公司為用戶提供了具有兩路輸出的電源芯片，如TPS73xx系列芯片和TPS76xx芯片等。其中，TPS73HD301和TPS767D301是TI公司新推出的雙路低壓差電源調整器，主要應用在需要雙電源供電的DSP設計中，可提供兩路輸出電源，一路為3．3V電源，另一路為可調電壓電源，前者的可調范圍為1．2～9．75V，后者的可調范圍為1．5～5．5V。本系統采用TPS767D301作為電壓轉換模塊。

1．2．2 AD轉換器

本系統中采用的AD轉換器為TLV320AIC23B（以下簡稱AIC23B），AIC23B是TI推出的一款高性能的立體聲音頻Codec芯片，內置耳機輸出放大器，支持MIC和LINE IN兩種輸入方式（二選一），且對輸入和輸出都具有可編程增益調節。AIC23B的模數轉換（ADCs）和數模轉換（DACs）部件高度集成在芯片內部，采用了先進的Sigma—delta過采樣技術，可以在8～96kHz的頻率范圍內提供16bit、20bit、24bit和32bit的采樣，ADC和DAC的輸出信噪比分別可以達到90dB和100dB。與此同時，AIC23還具有很低的能耗，回放模式下功率僅為23mW，省電模式下更是小于15μW，在本系統中的主要作用是進行AD／DA轉換。

1．2．3 FLASH存儲器

本系統中采用的FLASH存儲器為AT45DB642D-CNU，該存儲器采用單電源2．7～3．6V供電，存儲容量為64Mbit，有串行接口和并行接口兩種形式，本系統中采用了串行接口形式。

1．2．4 TDA8547TS

本系統中采用TDA8547TS作為立體聲放大器，其供電電壓為單電源2．2～18V，很少的外圍電路，等待狀態下電流只有10 μA。在本系統中的作用主要是將AIC23BDA轉換后得到的模擬信號進行功率放大。

1．3 硬件調試和測試

TPS767D301的調試：其連接電路如圖2所示。在調試過程中先不安裝電阻R1、R6，使電源電路與系統其它部分電路斷開。

其中2OUT（2OUT1，2OUT2）穩定輸出3．3V電壓，1OUT輸出電壓V0=Vref（1+R3／R5），式中，Vref為基準電壓，典型值為1．182V。R3和R5為外接電阻，通常所選擇的阻值使分壓器電流近似為7μA，推薦R5的取值為169kΩ，而R3的取值可根據所需的輸出電壓來調整，這里R3取59.7kΩ由于庫存中不含有這兩種阻值的電阻，為充分利用現有資源，取R5=150kΩ，R3=56kΩ，且能滿足系統要求。

2 軟件環境描述

編程語言：C語言。

編程環境：Windows系列平臺，編譯環境CCS 3．3。

本軟件運行在使用Windows系列平臺的計算機上，通過DSP仿真器JTAG與所設計的開發板相連接。

3 功能測試

在計算機上運行軟件，通過JTAG仿真器將代碼下載到開發板進行在線仿真測試，在代碼恰當位置設置斷點，通過編譯環境CCS的Watch Window窗口及菜單項（View——》graph）拷貝所需測試數據，并使用CoolEdit分析生成DTMF信號。如下圖3代表所生成的DTMF標號8，圖4代表所檢測的DTMF檢測標記及標號。