0引言
声音信号无处不在,同时也包含着大量的信息。在日常的生产生活中,我们分析声音信号,便可以简化过程,得到我们想要的结果。随着 DSP芯片的性价比不断攀升,使 DSP得以从军用领域拓展到民用领域,由于 TI公司 DSP5000系列强大的音频压缩能力,语音应用得到了较大的发展。因此,基于 DSP的声音采集系统的设计与开发具有重要的现实意义。
1系统总体介绍
该系统主要应用于工业生产中,通过采集的声音信号与数据库中的数据相比较,来检测生产设备的运行状态等。本系统主要分为以下几个部分:电平转换电路、 AD转换电路、静态存储与动态存储、USB接口以及 JTAG部分。
该系统通过采集声音信号来检测器械的裂纹、密合度等。将 DSP高速处理数字信号的能力与 USB高速传输数据的能力结合起来,使其服务于工业生产,是该系统的主要设计目的。系统选用了 TI公司的 TMS320VC5402作为该块 PCB的 CPU,并将 Philips公司的 PDIUSBD12作为接口芯片,使用 USB1.1协议进行 DSP与电脑的通信。 2硬件设计思想人类可以听到的声音信号是范围在 20-20kHz的模拟信号,所以首先需要传感器接收该声音信号,接着需要进行转换,使声音信号由模拟信号变为数字信号。之后通过分析噪声产生的原因和规律,利用被测信号的特点和相干性,检测被覆盖的声音信号。在检测方法上有频域信号的相干检测、时域信号的积累平均、离散信号的计数技术、并行检测等方法。
由于 5402片内的 ROM和 DRAM资源有限,所以该系统需要外部存储设备,本设计选择一片 SRAM作为静态存储器,一片 FLASH作为动态存储设备。5402的 CPU电压为 3.3伏,外设电压为 1.8伏,所以该系统还需要一个供电的电源模块,可以将一般的输入电压 5伏转化为 3.3与 1.8伏的电压为 DSP供电,该 5V电压还可为除 DSP以外的其他设备供电。
DSP与计算机的通信,通常采用 USB、RS232、PCI或 ISA卡等方式。RS232的主要缺点是:速度慢,不支持热插拔; PCI与 ISA卡的主要缺点是:受计算机卡槽数量、地址等资源的限制,可扩展性差。而利用 USB通讯的主要优点,便是传输速度快,支持热插拔,占用资源少,可扩展性强。该设计利用 USB接口芯片直接与 DSP相连,通过 DSP的程序实现 USB的协议,最大的优点就是可以保障数据交换的速度。综上,在本系统中,几个基本环节就是:电平转换电路:将 5V电源转换为 3.3V与 1.8V,分别为 DSP芯片的片上外设以及 CPU供电; AD信号转换电路:将传感器接收到的模拟信号转换为数字信号,供 DSP进行处理;信号的存储电路:储存 DSP处理的信号;信号传输电路:将经过处理的信号上传至电脑;仿真电路:用于测试 DSP芯片。整体架构如图 1所示。
JTAG是 joint test action group的简称,是用来调试 DSP的仿真部分,其连接部分要和仿真器上的引脚一致。TI公司的DSP5000系列专门预留有JTAG管脚,共14个, 4,8,10,12引脚均接地,6引脚悬空,5接高平电压3.3V,所有的仿真引脚均使用 IEEE1149.1标准,其余的引脚含义为【5】:1、TMS:输入引脚,选择测试方式;2、TRST:输入引脚,测试复位;3、TDI:输入引脚,测试数据输入;7、TDO:输出引脚,在 TCK的下降沿时输出数据,其余时间呈高阻态;9、TCK_RET:输入引脚,在板子与仿真器的连接电缆不小于 6英寸的时候,接法与 TCK相同,大于 6英寸的时候,需另加驱动;11、TCK:输入引脚,测试时钟,一般为占空比为50%的固有时钟信号;13、EMU0:仿真中断引脚0,可用作输入或输出;14、EMU1:仿真中断引脚1,可用作输入或输出,当 TRST为低电平、EMU0为高电平时,EMU1为低电平,所有输出禁止。
4结论
通过这个声音采集系统,我们可以把无形的声音信号转化为图形进行处理,可以观察它的波形特点进行研究、工业生产等等。而在设计其他的 DSP应用系统接口电路时,要根据具体情况综合考虑性能指标、器件选取、外围电路设计等方面,仔细选取器件,精心合理布局,才能达到理想的设计效果。
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