1、基于基于 TMS320VC5TMS320VC55 50202 的语音信号采集系统设计的语音信号采集系统设计 摘要：为了研究数字信号处理，提出了一个基于 DSP TMS320VC5502 和 A/D 转换芯片 TLC320AD50 的语 音信号采集系统的设计。 给出了该系统的总体设计方案， 具体硬件电路,包括系统电源设计、 复位电路设计、 时钟电路设计、存储器设计、A/D 接口电路设计、JTAG 接口设计、DSP 与 A/D 芯片的连接等，以及软件流 程图。通过 MATLAB 得到语音信号的波形和频谱图。实验表明: 所设计的基于 DSP 的硬件和软件系统是一个 很好的语音信号采集系统,该系统结构
2、清晰，电路简洁，易于实现。 关键词：语音信号；数据采集；DSP；TLC320AD50 一、一、 设计背景 20世纪50年代以来，随着数字信号处理各项技术的发展，语音信号处理技术得到不断提高, 语音合成、语音识别、语音记录与语音控制等技术已开始逐步成熟并得到应用。在语音信号 处理过程中, 要实现语音信号处理技术的精确性、 实时性目的， 语音信号采集和无误差存储 成为语音信号处理中的前提。 TMS320VC5502是德州仪器公司公司在2002年基于TMS320VC5502 推出的定点数字信号处理器，它采用修正的哈佛结构，包括1个程序存储总线、3个数据存储 总线和4个地址总线，这种结构允许同时执行程
3、序指令和对数据操作， 运行速度快，单周期 定点指令执行时间为5ns，远高于语音信号采集和处理的要求。在语音信号采集中, 模拟信 号向数字信号转换 （ADC)的精度和实时性对后续信号处理过程起到了重要作用。 设计中采用 TLC320AD50完成语音信号的A/D转换。TLC320AD50是TI公司提供的一款16 bit同步串口A/D 和D/A转换芯片，ADC之后有1个抽取滤波器以提高输入信号的信噪比, 其采样频率最高可达 22.5 Kb/s，满足语音信号处理中关于采样频率的要求。 二、TMS320VC55x介绍 2002 年初,推出了 TMS320C5510,TMS320C5509, TMS320
4、C5502 等 DSP 芯片,连同此前推 出的 TMS320C5501, TMS320C55x( 以下简称 C55x) 作为一个系列, 共有 4 种芯片。C55x 是 新一代 16 位定点数字信号处理器, 采用了新的 C55x CPU 内核。C55x 通过 CPU 结构方面 的措施来提高内核的性能和速度; C55x 通过在功耗方面的专门处理, 其功耗达到了目前业 界最低,是 C54x 功耗的 1/ 6。 C55x 是在 C54x 的基础上发展而 来的, 同时又吸收 了在 C55x 之前已推出的 TMS320C6000 系列的优点。 - - 2 一般地说，C55x 的目标市场是消费和通信市场，多
5、用于语音编解码，线路回音和噪声 消除， 调制解调， 图像和声音的压缩和解压， 语音的加密与解密， 语音的识别与合成等领域。 TMS320C55x DSP 的主要性能和优点： 一个 3216bit 指令缓冲队列：缓冲可变长度指令实现块重复操作。 两个 17bit17bit MAC：在单周期内实现双 MAC 操作。 一个 40bit ALU:执行高精度算数和逻辑算数。 一个 40bit 桶形移位寄存器：可以把 40bit 结果左移 31 位或右移 32 位。 一个 16bit ALU：和主 ALU 并行执行简单算术运算。 四个 40bit 累加器：保持计算结果和减少所需存储器数量 12 条独立总线
6、：并行地对不同操作单元同时提供出来指令和操作数。 用户配置的 IDLE 域：改善低活动性时的电源管理。 TLC320AD50 介绍 TLC320AD50(以下简称AD50 )是TI生产的多媒体音频编解码器芯片,它集成了16位A/D 和D/A 转换器,采样速率最高可达22.05KHz,其采样速率可通过DSP编程来设置。 在AD50内部 ADC之后有抽样滤波器,以提高输入信号的信噪比,在DAC之前有插值滤波器,以保证输出信 号平滑。AD50内部有7个数据和控制寄存器,用于编程设置它们的工作状态。由于语音信号 的频率范围在200Hz23400Hz之间,采样率一般设定为8kHz,所以用AD50做AD转换器非常 合适。AD50的工作方式和采样频率均通过串口编程来实现。由于转换的数据和控制数据是 通过同一串行口进行传输的,所以AD50中有首次通信和二次通信。首次通信专用于转换数据 的传送,其时序如图2所示。 二次通信则用来设置和读出寄存器的值,所有的寄存器都在二次通 信时编程。启动二次通信有两种方法,一种是在FC上加高电平,第二种是将15位方式在首次通 信的D IN的LSB位置为1。AD
