DSP教学实验箱：音频采集与播放实验

一、实验目的

学习McASP管脚的使用方法，掌握音频采集播放的原理和过程，并实现音频的采集与播放。

二、实验原理

1、原理图

(1) 音频接口采用的是24.576MHz（读兆赫兹）晶振。

（2）实验板上共有3个音频端口，分别是LINE IN、MIC IN和LINE OUT。

（3）音频数据是通过I2C总线进行读写的。

（4）McASP（字母）的时钟来自于晶振时钟，分频后可得到帧同步信号和位同步信号。

2、功能框图

（1）数据精度支持 16/20/24/32 bit 。

（2）支持速率 8kHz ~ 96kHz 。即采样率，定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数，单位时间的点越多声音的信息也就越完善，当然也就更接近于真实。

（3）控制总线可选为 SPI 或 I2C。

（4）音频串行数据总线支持4种协议格式： I2S， 左对齐格式，右对齐格式，DSP格式。

（5）有可编程PLL 可以灵活产生时钟。

3、音频芯片功能框图

（1)在框图底部分别是供电部分、时钟产生部分、SPI或I2C串行总线控制部分。

（2）芯片通过左右声道采集输入的音频模拟信号。

（3）经过ADC采样后得到数字化的音频数据。

（4）数字化音频数据通过音频串行总线接口传输到DSP。

（5）DSP处理之后的数字化音频从DSP通过音频串行总线接口再传输到DAC。

（6）音频经过DAC还原为可输出的模拟信号。

（7）最后，通过耳机或者音箱输出音频模拟信号。

通过框图的讲解，我们可以总结出音频芯片的工作流程。音频模拟信号通过左右声道分别采样，经过ADC转换为数字信号后通过McASP传输到DSP，在DSP处理完成后再通过McASP传输到DAC，最后经过DAC转换为模拟信号后，分左右声道输出。

4、McASP(Multichannel Audio Serial Port) 通用音频串行端口

（1）McASP包括发送和接收部分，它们之间可以同步运行，也可以完全独立地使用各自的主时钟，位时钟和帧同步信号，并且可以使用具有不同位流格式的传输模式。

（2）McASP模块包括16个串行器，可以单独激活来进行发送或接收。另外， 所有的McASP引脚都可以被配置为通用输入输出(GPIO)引脚。

（3）McASP 传输模式 ：突发传输模式 、时分复用TDM传输模式 和数字音频接口DIT传输模式。

5、McASP传输模式--时分复用模式

TDM就是时分复用模式。时分复用是指一种通过不同信道或时隙中的交叉位脉冲，同时在同一个通信媒体上传输多个数字化数据、语音和视频信号等的技术。 使用这种技术，就允许两个以上的信号或者数据流在同一条通信线路上传输。每个信号 或数据流轮流占用物理通道。

（1） TDM 格式可以用于DSP芯片与一个或多个模-数转换器(ADC)，数-模转换器(DAC)之间的数据传输。

（2） TDM格式包括三部分：时钟、数据和帧同步信号。

（3）一帧包括多个通道。每一个TDM帧是由帧同步信号来定义的(AFSX或AFSR)。

（4）数据传输是连续的，在单元之间没有延迟。

（5）系统中发送端和接收端每个单元的位数要一致，因为单元边界不是由帧同步信号决定的

McASP 发送器和接收器支持多通道传输，通过TDM传输模式可以使用符合时分复用（TDM）格式的数据流。在这种传输模式下，兼容I2S协议的设备。I2S协议主要用于音频数据的传输。

数据的最高位与声道选择信号之间会有1个bit的延迟。一帧数据里包含两个数据单位，分别传输左声道和右声道的数据。

访问McASP的途径有两种，第一种是使能FIFO，第二种是禁用FIFO。两种途径都需要配置DMA总线和外配总线。

6、程序流程

程序流程设计中首先要进行I2C和McASP的管脚复用配置，接着使能EDMA3的PSC并初始化DSP中断，然后进行音频芯片的初始化，并将McASP初始化为EDMA方式。最后进行音频数据的接收交换处理并不断输出音频数据。

6、源码

管脚复用源码

基于StarterWare控制外设时可调用对应的API接口，无需配置复杂的寄存器。I2C和McASP管脚复用配置的函数源码可以分别查看I2C.c和McASP.c。

DMA(Direct Memory Access)直接内存存取

（1）CPU把数据传送的源、目的、数据个数等信息交给DMA，让DMA控制数据传输，在此期间，CPU可以运行其他程序，等到DMA控制的数据传输完成，发送中断告诉CPU数据传输完成了，让CPU处理数据，因而提高了算法的速度。

（2）TI公司为TMS320C6748量身设计了增强版直接存储器访问控制器EDMA3。 EDMA3一共有32个通道，通道的优先级可选，可以实现数据传输的无缝链接，利用EDMA，可以实现片内存储器、片内外设以及外部存储器之间的数据传输。

（3）增强型内存直接访问控制器(EDMA3)是一种高性能，多通道，多线程 DMA 控制器，允许用户编程传输一维和多维大量数据 ，能够不依赖CPU 进行数据的搬移。

三、操作现象

1、实验设备

本实验使用的硬件接口为LINE IN和LINE OUT接口，所需硬件为实验板、仿真器、电源、音频线、耳机和音乐播放器。本次操作是使用手机来播放音乐。

2、软件操作

导入工程，选择Demo文件夹下的对应工程

编译工程，生成可执行文件

将CCS连接开发板并加载程序

点击运行程序

通过耳机即可听到手机播放的音乐。

实验结束后，先点击黄色按钮暂停程序运行，再点击红色按钮退出CCS与实验板的连接，最后实验箱断电即可。