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DSP平台在语音数字化设计中的应用

2018年02月06日 17:15 次阅读

基于DSP平台的语音数字化设计以DSP为核心处理器,采用硬件软件相结合的技术,具有话音采集,数字化压缩,解压和音频扬声器输出功能,并同时具有DTMF、单音检测及VAD功能。经测试该设计功能完善,且成本不高,对高校的学生实践教学及企业技术人员的实践操作有着非常重要的实用价值。

引言

数字技术的应用几乎已经渗透到现代科技的每一个角落,而数字音频技术则是应用最广泛的领域之一。现在大量的数字音频设备已相当成熟,利用软件在已有的硬件平台上实现不同的功能已成为一种趋势,软件编程的灵活性给设备增加很多不同的功能提供了方便。和其它数字系统一样,DSP系统具有许多模拟系统所不具备的优点,如灵活、可编程,支持时分复用,易于模块化设计,可重复使用,可靠性高等。随着DSP技术的发展,以DSP为内核的设备越来越多,基于DSP技术的开发应用正在成为数字时代应用技术领域的潮流。本设计考虑到大部分高校及企业的实际情况,在节约成本的前提下,利用实验室现有的仪器设备,以DSP为核心,设计了功能完善的数字音频设备,可用于学生的实践教学及企业相关技术人员的实践操作,具有非常广泛的实用价值。

1 硬件设计

1.1 硬件环境描述

本设计开发板系统的组成大致有以下几个部分:TPS767D301电源转换芯片、有源晶体振荡器、AT45DB642D-CNU片外Flash芯片、TMS320 VC5509 ADSP核心处理芯片、TLN320AIC23B语音芯片、语音编解码加密芯片、DA8547TS立体声放大器。系统硬件电路总体框图如图1所示。

1.2 硬件电路设计方案

本系统的工作原理是以TPS767D301电压转换芯片为系统各部分提供合适的工作电压,以TMS320VC5509A为核心处理器,对数字量进行抽样、压缩、解压缩、插点等操作,通过音频编解码器TLV320AIC23B对信号进行模数、数模转换,最后将得到的模拟信号进行功率放大后经过扬声器播放出来。系统工作原理框图如上图1所示。

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

a.JPG

1.2.1 TPS767D301电源转换芯片

TI公司为用户提供了具有两路输出的电源芯片,如TPS73xx系列芯片和TPS76xx芯片等。其中,TPS73HD301和TPS767D301是TI公司新推出的双路低压差电源调整器,主要应用在需要双电源供电的DSP设计中,可提供两路输出电源,一路为3.3V电源,另一路为可调电压电源,前者的可调范围为1.2~9.75V,后者的可调范围为1.5~5.5V。本系统采用TPS767D301作为电压转换模块。

1.2.2 AD转换器

本系统中采用的AD转换器为TLV320AIC23B(以下简称AIC23B),AIC23B是TI推出的一款高性能的立体声音频Codec芯片,内置耳机输出放大器,支持MIC和LINE IN两种输入方式(二选一),且对输入和输出都具有可编程增益调节。AIC23B的模数转换(ADCs)和数模转换(DACs)部件高度集成在芯片内部,采用了先进的Sigma—delta过采样技术,可以在8~96kHz的频率范围内提供16bit、20bit、24bit和32bit的采样,ADC和DAC的输出信噪比分别可以达到90dB和100dB。与此同时,AIC23还具有很低的能耗,回放模式下功率仅为23mW,省电模式下更是小于15μW,在本系统中的主要作用是进行AD/DA转换。

1.2.3 FLASH存储器

本系统中采用的FLASH存储器为AT45DB642D-CNU,该存储器采用单电源2.7~3.6V供电,存储容量为64Mbit,有串行接口和并行接口两种形式,本系统中采用了串行接口形式。

1.2.4 TDA8547TS

本系统中采用TDA8547TS作为立体声放大器,其供电电压为单电源2.2~18V,很少的外围电路,等待状态下电流只有10 μA。在本系统中的作用主要是将AIC23BDA转换后得到的模拟信号进行功率放大。

1.3 硬件调试和测试

TPS767D301的调试:其连接电路如图2所示。在调试过程中先不安装电阻R1、R6,使电源电路与系统其它部分电路断开。

b.JPG

其中2OUT(2OUT1,2OUT2)稳定输出3.3V电压,1OUT输出电压V0=Vref(1+R3/R5),式中,Vref为基准电压,典型值为1.182V。R3和R5为外接电阻,通常所选择的阻值使分压器电流近似为7μA,推荐R5的取值为169kΩ,而R3的取值可根据所需的输出电压来调整,这里R3取59.7kΩ由于库存中不含有这两种阻值的电阻,为充分利用现有资源,取R5=150kΩ,R3=56kΩ,且能满足系统要求。

2 软件环境描述

编程语言:C语言。

编程环境:Windows系列平台,编译环境CCS 3.3。

本软件运行在使用Windows系列平台的计算机上,通过DSP仿真器JTAG与所设计的开发板相连接。

3 功能测试

在计算机上运行软件,通过JTAG仿真器将代码下载到开发板进行在线仿真测试,在代码恰当位置设置断点,通过编译环境CCS的Watch Window窗口及菜单项(View——》graph)拷贝所需测试数据,并使用CoolEdit分析生成DTMF信号。如下图3代表所生成的DTMF标号8,图4代表所检测的DTMF检测标记及标号。

c.JPG

经过测试,确定系统软硬件各项功能均己满足设计要求。

4 结束语

本设计硬件部分以DSP为核心处理器,软件部分通过对AD/DA驱动编写、DSP程序加载、语音数字化转换,配合硬件打通电路。在节约成本的情况下,硬件软件相结合完成了语音数字化的诸多功能,对高校的学生实践教学及企业技术人员的实践操作有着非常重要的实用价值。

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发表于 2018-01-10 14:27 1400次阅读
Synaptics拓展语音生态系统,支持微软Co...

基于FPGA+DSP的视频控制的智能交通灯设计

本文主要介绍了一种基于FPGA+DSP的视频控制的智能交通灯设计。该交通灯由视频采集、图像处理和控制...

发表于 2018-01-09 14:15 302次阅读
基于FPGA+DSP的视频控制的智能交通灯设计

对于ARM、MCU、DSP、FPGA、SOC的介...

ARM处理器是Acorn计算机有限公司面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器。更早称作Acorn...

发表于 2018-01-05 11:36 1048次阅读
对于ARM、MCU、DSP、FPGA、SOC的介...

数字信号处理器DSP与EDA的区别

目前DSP和EDA两者都应用广泛,二者之间有什么不同呢?本文带来数字信号处理器DSP与EDA的区别介...

发表于 2018-01-03 10:33 298次阅读
数字信号处理器DSP与EDA的区别

dsp技术在手机方面的应用_vivo X9s P...

vivo在之前的MWC 2017上海站的时候发布了全新DSP芯片影像优化拍照技术,这也是vivo首次...

发表于 2018-01-03 10:02 327次阅读
dsp技术在手机方面的应用_vivo X9s P...

dsp处理器一般哪里用_dsp处理器应用领域分析

dsp数字信号处理器能实时快速地实现各种数字信号处理算法,它活跃于各种领域之中。

发表于 2018-01-03 09:26 834次阅读
dsp处理器一般哪里用_dsp处理器应用领域分析

DSP技术怎么样_DSP技术的应用领域及优势

本文介绍了dsp技术在通信领域、仪器仪表领域、汽车电子系统领域等多个领域的应用,并分析了dsp技术的...

发表于 2018-01-03 09:03 411次阅读
DSP技术怎么样_DSP技术的应用领域及优势

基于ARM与DSP的主从式双CPU嵌入式四轴运动...

运动控制系统已被广泛应用于工业控制领域。近年来,工业控制对运动控制系统的要求越来越高。传统的基于PC...

发表于 2018-01-01 08:27 2136次阅读
基于ARM与DSP的主从式双CPU嵌入式四轴运动...

一款实用的嵌入式CPLD的伺服控制卡设计方案

随着先进制造技术的迅速发展,对运动控制的精度要求也越来越高,而运动伺服控制系统的性能很大程度上取决于...

发表于 2017-12-30 07:33 2528次阅读
一款实用的嵌入式CPLD的伺服控制卡设计方案

一种基于DSP+FPGA视频图像采集处理系统的设...

本文主要介绍了一种基于DSP+FPGA视频图像采集处理系统的设计与实现,DSP-BF561作为主处理...

发表于 2017-12-25 10:39 571次阅读
一种基于DSP+FPGA视频图像采集处理系统的设...

基于DSP+FPGA的实时图像去雾增强系统设计

本文主要介绍了一种基于DSP+FPGA的实时图像去雾增强系统设计,FPGA通常作为一种调度使用,图像...

发表于 2017-12-25 10:24 389次阅读
基于DSP+FPGA的实时图像去雾增强系统设计

基于STM32的实收实发超声波检测系统研究

本文主要是对基于STM32的实收实发超声波检测系统研究与实现,系统由信号调理;数据采样分析;PWM发...

发表于 2017-12-23 15:05 334次阅读
基于STM32的实收实发超声波检测系统研究

直流电机的IR2110驱动控制设计及DSP实现

本文介绍了直流电机的IR2110驱动控制设计及DSP实现,采用功率MOSFET芯片IRF530作为开...

发表于 2017-12-21 13:49 812次阅读
直流电机的IR2110驱动控制设计及DSP实现

DSP技术实现便携式电能质量分析设计方案

随着国家工业规模的扩大和科学技术的发展,电网负荷结构发生了很大的变化,一方面, 非线性 、冲击性和不...

发表于 2017-12-19 09:06 1758次阅读
DSP技术实现便携式电能质量分析设计方案

基于DSP和nRF24L01的无线环境监测系统设...

本文介绍的无线环境监测系统的控制采用TMS320LF2407实现。TMS320LF2407内部资源丰...

发表于 2017-12-15 15:55 372次阅读
基于DSP和nRF24L01的无线环境监测系统设...

一种DSP和nRF24L01的无线环境监测系统的...

本文基于DSP和nRF24L01设计了一种无线环境监测系统。分模块的介绍了检测系统的设计以及系统的软...

发表于 2017-12-15 14:53 199次阅读
一种DSP和nRF24L01的无线环境监测系统的...

基于DSP芯片TMS320LF2407控制的数字...

本文介绍了一种基于DSP芯片TMS320LF2407控制的数字开关电源,比较了开关电源模拟控制和数字...

发表于 2017-12-14 10:20 427次阅读
基于DSP芯片TMS320LF2407控制的数字...

基于DSP+DDS结构的可编程调制器的硬件平台设...

本文提出了一种软件无线电通用信号发生器的设计方案,包括硬件构成和软件算法的实现。该信号发生器为软件无...

发表于 2017-12-13 10:41 126次阅读
基于DSP+DDS结构的可编程调制器的硬件平台设...

快速分析仪器一次测两台手机

针对技术越来越复杂、利润越来越薄的手机市场,测试必须快速、灵活和有效才能保证生产线达到维持利润的批量...

发表于 2017-12-13 05:00 139次阅读
快速分析仪器一次测两台手机

无线视频传输系统的方案设计与结果分析

无线通信技术和视频压缩技术的迅速发展,使得无线视频传输成为人们研究的热点。无线视频传输具有数据量大,...

发表于 2017-12-12 14:08 54次阅读
无线视频传输系统的方案设计与结果分析

C6678的芯片特点及其含有的接口资源详解

随着DSP处理器在现代工业的应用越来越广泛,DSP的功能不仅只有快速运算处理,还需要与其他处理器或者...

发表于 2017-12-12 09:52 1419次阅读
C6678的芯片特点及其含有的接口资源详解

3G手机语音识别的两种方法分析

随着DSP技术的进步,计算能力更强、功耗更低和体积更小的DSP已经出现,使3G手机上植入更精确更复杂...

发表于 2017-12-12 03:50 88次阅读
3G手机语音识别的两种方法分析

针对DSP系统中噪声和EMI问题的解决方案分析

在任何高速数字电路设计中,处理噪声和电磁干扰(EMI)都是一个必然的挑战。处理音视频和通信信号的数字...

发表于 2017-12-11 17:47 91次阅读
针对DSP系统中噪声和EMI问题的解决方案分析

基于DSP/B10S和人脸识别技术的门禁系统设计

在数字化网络化飞速发展的今天,门禁技术也得到了迅猛的发展。生物认证技术由于其具有高可靠性、安全性、方...

发表于 2017-12-11 05:25 67次阅读
基于DSP/B10S和人脸识别技术的门禁系统设计