第4章实验5-1语音信号采集与回放实验

1、1 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术1实验4 语音信号采集与回放实验 一、实验目的二、实验原理三、实验内容四、实验思考题2 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术2一、实验目的一、实验目的1.学习并掌握进行信号采集与输出方法2.学习并掌握A/D、D/A转换器的初始化设置 3.了解DSP片上外设McBSP(多通道缓冲串行口)结构及工作原理、编程方法 3 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术31.DSP进行信号采集与输出方法模拟信号x(t)经过A/D转换为数字信号xk,由DSP读入；DSP对xk进行数字信号处理，得到yk(仍为数字信号)；yk经D/

2、A转换为模拟信号y(t)。利用DSP实现对模拟信号的数字处理一般框图4 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术4DSP进行信号采集与输出方法模拟信号x(t)经过TLV320AIC23B (内含A/D转换器)转换为数字信号xk,由DSP的片上外设McBSP1读入；读入的数据经过处理得到yk，从McBSP1发出到TLV320AIC23B (内含D/A转换器)转换为模拟信号y(t)。本实验利用DSP对模拟信号进行处理的模块5 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术5信号输入输出电路图信号输入输出电路图信号源信号源to DSPto DSP McBSP1McBSP1from

3、DSPfrom DSP McBSP1McBSP1输出输出AIC23AIC23(红色为输入路径，红色为输入路径，蓝色为输出路径蓝色为输出路径) )6 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术6信号输出端口信号输出端口AIC23AIC23AIC23AIC23输出输出信号输入输出电路图信号输入输出电路图7 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术71.TLC320AIC23的内部结构及工作原理 2.A/D、D/A转换器的初始化与编程3.McBSP结构及工作原理 4.CSL库中MCBSP模块调用5.McBSP的初始化与编程二、实验原理二、实验原理8 北京交通大学 国家工科电工电

4、子教学基地DSP应用技术8在实验4 信号发生实验中介绍过，从略。 1.TLV320AIC23B的内部结构及工作原理 9 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术92.A/D、D/A转换器的初始化与编程在实验4 信号发生实验中介绍过，从略。 10 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术10McBSP：是DSP的片上外设之一。McBSP：多通道缓冲串行口(Multi-channelBufferedSerialPort)，是串行口的一种。TMS320VC5501/5502/5503/5507/5509/5510DSPMultichannelBufferedSerialPor

5、t(McBSP)ReferenceGuide，SPRU592E.pdf3.McBSPMcBSP的结构及工作原理的结构及工作原理 11 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术11VC5502有3个缓冲多通道串行口：McBSP0(本板与外扩接口相连)、McBSP1(本板和Codec相连)和(McBSP2本板和UART复用)McBSP：多通道缓冲串行口(Multi-channel Buffered Serial Port)，是串行口的一种。 McBSP特点全双工同步串行口：接口：可直接与系统中的其它C55x器件、编码解码器、串行A/D、D/A转换器以及其它的串行器件直接接口。支持传输的

6、数据字长：8bit、12bit、16bit、20bit、 24bit或32bit。内置-律和A-律压扩硬件。3.McBSP的结构及工作原理 12 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术12McBSP通道：一个数据通道和一个控制通道 数据通道功能：完成数据的发送和接收。控制通道功能：包括内部时钟的产生、帧同步信号产生、对这些信号的控制以及多通道的选择等。控制通道还负责产生接口信号送往CPU，产生同步事件通知DMA控制器。 3.McBSPMcBSP的结构及工作原理的结构及工作原理 13 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术13 McBSP的结构功能框图数据流Data

7、in14 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术146个引脚信号用于与其它设备的通讯：DR： 串行数据接收引脚，输入DX： 串行数据发送引脚，输出CLKX：发送时钟，输入或输出，可编程CLKR：接收时钟，输入或输出，可编程FSX： 发送帧同步信号，输入或输出，可编程FSR： 接收帧同步信号，输入或输出，可编程 McBSP接口提供6个引脚信号15 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术15数据接收，即读外部数据： 外部数据从DR引脚进入，首先存放在接收移位寄存器RSR1,2中，当一个完整的字接收完毕后，结果将被复制到接收缓冲寄存器RBR1,2，最后再由RBR1,2复制

8、到DRR1,2中，供CPU或DMA控制器访问。发送数据，即写操作：与读操作相仿。 来自DSP的CPU或DMA的数据首先写入DXR1,2，然后送入发送移位寄存器XSR1,2，通过移位最后送到DX。发送和接收部分相对独立，可实现全双工通信。(注：当传输数据16且=32时，用1,2)McBSP接口的数据接收和发送16 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术16McBSP接收/发送数据的最大速度此外，每帧FS(R/X)之间DR/DX数据可以插入空白bit,寄存器RCR2/XCR2的RDATDLY1:0或XDATDLY1:0决定(可以是03)。本实验中mcbsp.c中定义了： MCBSP_

9、RCR2_RDATDLY_1BIT / RDATDLY = 1， 1-bit data delay MCBSP_XCR2_XDATDLY_1BIT / XDATDLY = 1， 1-bit data delay 17 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术17uDRR1和DRR2： 数据接收寄存器uDXR1和DXR2： 数据发送寄存器uSPCR1和SPCR2：串行口控制寄存器uRCR1和RCR2： 接收控制寄存器uXCR1和XCR2： 发送控制寄存器uSRGR1和SRGR2：抽样率发生寄存器uMCR1和MCR2： 多通道控制寄存器uPCR： 管脚控制寄存器 uRCERA ARCE

10、RH H：接收通道使能寄存器uXCERA AXCERH H：发送通道使能寄存器 详见TMS320VC5501/5502/5503/5507/5509/5510DSPMultichannelBufferedSerialPort(McBSP)ReferenceGuide，SPRU592E.pdfMcBSP寄存器18 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术184.CSL库中MCBSP模块调用 CSL库提供MCBSP模块，此模块基于句柄，要求(1)和(2)，然后读写MCBSP端口(3):(1)调用MCBSP_open();/配置MCBSP寄存器(2)配置MCBSP结构，调用MCBSP_C

11、onfig();/将句柄传给具体的MCBSP端口，如MCBSP0/MCBSP1/MCBSP2， 例如：hMcbsp=MCBSP_open(MCBSP_PORT1,MCBSP_OPEN_RESET);/MCBSP_PORT1=1表示打开MCBSP1口；MCBSP_OPEN_RESET规定则端口上电、中断禁止并清除。Mcbsp_Config(hMcbsp); /把句柄传递给端口1，配置端口1的各寄存器。参见：TMS320C55x Chip Support Library API Reference Guide,SPRU433I.pdf19 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术194

12、.CSL库中MCBSP模块调用(3)读写MCBSP端口:DataTempLeft = MCBSP_read16(hMcbsp); /将句柄指定的MCBSP端口(此处为端口1)的接收寄存器DRR(此处为DRR1)中的内容以16位数据方式读到DataTempLeft中。MCBSP_write16(hMcbsp,DataTempLeft); /将DataTempLeft中的数据以16位数据方式写到句柄指定的MCBSP端口(此处为端口1)的发送寄存器DXR(此处为DXR1)中。参见：TMS320C55x Chip Support Library API Reference Guide,SPRU433I

13、.pdf20 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术205.McBSP寄存器部分配置/*CSL库函数，查询McBSP控制寄存器SPCR1(RRDY位)中是否有数据*/#define MCBSP_rrdy(_MCBSP) MCBSP_FGETH(_MCBSP,SPCR1,RRDY)/*CSL库函数，查询McBSP控制寄存器SPCR2(XRDY位)中是否有数据*/#define MCBSP_xrdy(_MCBSP) MCBSP_FGETH(_MCBSP,SPCR2,XRDY)(以上在csl_mcbsp.h中)其中:CSL库中MCBSP_rrdy()函数：从McBSP控制寄存器SPCR

14、1的RRDY状态位读数据。MCBSP_xrdy()函数：从McBSP控制寄存器SPCR2的XRDY状态位读数据。MCBSP_FGETH()函数格式： Uint16 MCBSP_FGETH(MCBSP_Handle hMCBSP, REG, FIELD)21 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术21C程序调用McBSP寄存器进行数据传输/ Open McBSP port 1 and get a McBSP type handle hMcbsp=MCBSP_open(MCBSP_PORT1,MCBSP_OPEN_RESET);/ Configure McBSP port 1 Mcb

15、sp_Config(hMcbsp); /接收line in(J5)左声道数据while(!MCBSP_rrdy(hMcbsp);DataTempLeft = MCBSP_read16(hMcbsp);/将接收到的line in(J5)左声道数据，从Head phone(J6)发送出去while(!MCBSP_xrdy(hMcbsp) ;MCBSP_write16(hMcbsp,DataTempLeft);22 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术22语音压缩、存储和回放实验流程 初始化BJTU-DSP5502板初始化A/D和D/A语音经A/D输入数据压缩数据存储解压缩经D/A回放开始23 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地DSP应用技术23三、实验内容三、实验内容1.编写CODEC程序，在BJTU-DSP5502板上调试运行。(1)在MIC端(J5端口)接入Line in信号采集信号(来自计算机麦克风输出)。(2)利用CCS图形观察工具观察语音信号频谱成分。(3)在Head phone信号输出端(J6端口)接入扬声器，试听语音信号输出的效果。2.在MIC端(J5端口)接入1000Hz的正弦信号，并修