施一剑《DSP原理与应用精品教学》实践四 五 六 补充指导材料.pdfVIP

第 7 章 音频信号处理应用程序设计 本章知识架构 内 容 要 点 如何通过PCM3002 、TLV320AIC23 实现音频信号的输入与输出？ 如何通过DIP 开关与LED 指示灯完成程序功能的选择控制与信息提示？ 如何通过FLASH 存储器实现数据的断电保护存储？ 如何设计并实现一个具有必威体育官网网址通信功能的音频信号处理应用程序？ DSP 技术与应用基础 在设计开发一个DSP 应用系统的软件时，除了核心的信号处理部分，一般还会包括信 号的采集、输入/输出处理、外部程序控制以及程序运行信息与结果的提示等，如图7.1 所 示。另外，像移动电话等应用系统还需要能保存电话簿等用户数据而不受断电影响，以便 在下次系统启动后仍然有效。解决以上这些问题的具体方法很多，但技术原理都是一致的。 本章将通过基于实验开发平台TMS320VC5416 DSK 和SEED5416 DTK 的音频处理应用程 序来说明如何实现以上这些具体处理。 图 7.1 应用系统软件的一般构成以及系统示意图 音频信号主要指语音和音乐，是最基本的多媒体信号。音频信号处理包括音频压缩、 音频编码与通信、语音识别、语音合成和语音增强等。本章的例子是音频信号的必威体育官网网址通信， 包括音频的立体声输入与输出控制处理以及音频信号的必威体育官网网址通信，即通过加密使音频信号 无法被理解，但通过解密又能恢复为原始的音频信号，如图7.2 所示。 图 7.2 音频信号处理功能示意图 要实现这样一个音频信号处理程序，需要考虑音频信号的采集与输入、音频信号的加 密与解密处理、音频信号的回放输出。另外，需要对音频信号的采集进行控制，对声音的 输出进行控制，对加密与解密进行控制，还需要对程序的不同运行阶段给出信息提示。其 中，加密与解密的处理必须首先确立相应的算法，并通过编程来实现，这部分是DSP 的核 心处理程序模块，完全由DSP 处理器来完成；音频信号的采集与I/O 则需要由程序来控制 音频编解码(CODEC)芯片，例如PCM3002 或者TLV320AIC23 等来完成；而各种处理的执 行控制则可以通过键盘和DIP 开关等来实现；信息的提示可以通过LED 指示灯、显示屏 和声音等来实现。 7.1 音频信号的采集与 I/O DSP 应用系统所处理的音频信号有3 种形式，即程序合成音频、线路输入音频和麦克 风输入音频。程序合成音频是通过程序代码产生的声音，这种音频包括简单的单频正弦信 258 第 7 章 音频信号处理应用程序设计 号、语音或者MIDI 音乐，不需要从外部采集输入。线路输入音频一般是指功率比较大的 声音信号，这种声音一般不需要经过放大就可以被采集，例如，从计算机音频口输出的声 音对DSP 应用系统而言就是线路输入音频。麦克风输入音频是指通过麦克风输入的音频信 号，主要是语音信号，需要经过放大才能被系统所采集和输入。 语音信号的有效频率分布在50Hz～4kHz 之间，因此采样频率必须大于8kHz。音乐信 号包含更多的音频细节，通常高保真音乐的频率分布上限为22kHz ，所以采样频率应该大 于44kHz 。 DSP 处理器芯片本身一般是不带ADC 与DAC 模块的，而必须通过另外的芯片来实现 外部数据的采集与I/O 处理。PCM3002 和TLV320AIC23 是TI 公司的两款高保真音频编解 码(CODEC)芯片，通过这些芯片可以实现音频信号的采集并传输到 DSP 进行处理，也可 以通过这些芯片将DSP 处理好的音频信号输出到扬声器。 7.1.1 音频芯片 PCM3002 音频编解码(CODEC)芯片PCM3002 是24 引脚的双排SSOP 封装，采用Δ ∑调制方式 进行A/D 和D/A 转换，模拟输