DSP原理与应用语音信号采集与频谱分析设计.docxVIP

西 南 交 通 大 学课 程 设 计课 程：DSP原理与应用课程代码：0473001题目： 语音信号采集与频谱分析设计 成绩： 评语： 2015年1月任务书：DSP采用TMS320C5416，外挂SRAM。设计DSP电路核心系统电路。输入语音信号电压范围为0~50mV，信号带宽20KHz，设计前端模拟电路，选择ADC(8位及以上器件)以及相关电路。设计电源系统，系统电源输入为+12V。将采集的数据放在RAM中，每次采集512个点数据，先将信号采用低通滤波器处理，滤波器截止频率为20KHz，分析语音信号的频谱信息。通过软件方式产生语音信号，验证算法。语音信号采集与频谱分析设计系统设计 该系统主要分为以上四个模块，整个系统有电源电路供电，模拟前端利用双通道运算放大器实现输入语音信号的滤波和放大，选择AD7819实现对放大后的语音信号进行采样并传送给DSP，DSP对采样信号进行处理，利用外挂的IS61LV6416（SRAM）进行数据存储。硬件设计模拟前端设计（1）模拟前端设计要求输入语音信号电压范围为0~50mV，信号带宽20KHz，要求通过设计模拟前端电路将输入语音信号电压扩大50倍，然后对放大后的信号进行采样，将采样后数据提供给DSP进行处理。（2）器件选型及依据TLV2782零漂移精密放大器Number of Channels (#)2Total Supply Voltage (Min) (+5V=5, +/-5V=10)1.8Total Supply Voltage (Max) (+5V=5, +/-5V=10)3.6Slew Rate (Typ) (V/us)4.3GBW (Typ) (MHz)8AD7819,ADI生产，是一款高速、微处理器兼容型、8位模数转换器（ADC），最大吞吐量为200 kSPS。该转换器采用+2.7 V至+5.5 V单电源供电，内置4.5 微秒（μs）逐次逼近型模数转换器、采样保持电路、片内时钟振荡器和8位宽并行接口。利用该并行接口，可方便地与微处理器和DSP进行接口。AD7819仅使用地址解码逻辑，因此很容易实现到微处理器地址空间的映射。在省电模式下工作时，AD7819会在一次转换结束时自动关断，并在新转换开始时自动上电。当吞吐量较低时，此特性可显著降低器件的功耗。AD7819也可在高速模式下工作，此时该器件在两次转换之间不关断。在这种模式下工作时，该器件能提供200 kSPS吞吐量。DSP核心系统设计存储器运行要求，结合CMD文件在系统中我们使用该外挂的SRAM存储AD采样的数值和DSP程序处理过程产生的数据。DSP内部的存储器可以用来运行程序，由于不存在多个外置存储器的问题，我们在硬件上可以不为外置SRAM分配地址空间，在CMD文件上可以将0x8000至0xFFFF的地址空间分配给数据存储空间，地址空间占32K。将0x0080至0x7FFF分配给程序存储空间。此时DSP可以工作在微计算机处理模式下，即MP/MC为低电平，同时还应该将OVLY位置1将DSP内部的DRAM0-3映射到程序存储空间，DROM位置0将外置的SRAM分配给数据存储空间上。这样，DSP的存储空间才能正确地映射到实际的物理空间上。则CMD文件可以写成：MEMORY{PAGE 0:PRAM: org = 0080H, len = 7F80HPAGE 1:DRAM: org = 8000H, len = 8000H}SECTIONS{.text : {} PRAM PAGE 0.cinit : {} PRAM PAGE 0.const : {} DRAM PAGE 1.bss : {} DRAM PAGE 1}（2）器件选型及原理图设计DSP晶振电路、时钟选择电路、JTAG下载接口电路、复位电路和外挂SRAM电路。在本系统中，晶振电路使用16MHz的有源晶振；时钟选择电路可以通过手动硬件上设置DSP主时钟频率；JTAG电路用于DSP进行仿真和下载程序时与仿真器之间进行连接的接口电路；复位电路是用于给系统中DSP进行手动复位或者上电复位的；外挂的SRAM使用的是IS61LV6416，该SRAM是64Kx16Bit的高速CMOS静态RAM，它与本DSP的并行外部地址、数据总线直接相连，片选信号直接接上DSP的数据空间选择引脚上，硬件上可以不做任何地址分配问题。电源设计（1）器件选型及原理图设计在本系统中对DSP等器件使用的1.6V和3.3V电压，本方案使用开关电源芯片TPS5430将输入的12V电压调整为5V，该芯片的输入电压范围广，最大3A的持续输出电流，转换效率高达95%。然后该5V电压为TPS767D301