1．3 DSP数据处理模块

设计中数据处理模块选择TI公司浮点DSP芯片TMS320C6713作为模块核心。TMS320C6713为高性能32位浮点DSP，适用于专业音频信号处理，其主频可达300 MHz，处理速度高达2 400 MIPS／1 800 MFLOPS。其内部采用改进的哈佛结构；具有256 kB的片内存储空间；丰富的外设包括两个多通道缓冲串口(McBSP)、两个多通道音频串口(McASP)、SPI和I2C等；增强的直接存储器访问(EDMA)控制器，可控制16个独立通道完成不受CPU干预的数据传输；32 bit的外部存储器接口(EMIF)，能与SRAM、ERPOM、Flash、SBSRAM和SDRAM无缝连接。DSP数据处理模块框图如图3所示。其中，TMS320C6713通过McASP与前端的A／D采样模块相连，并利用EDMA数据传输速度快、传输量大，且不占用CPU时钟周期的特点，将采集数据转存至TMS320C6713的片内存储空间。TMS320C6713外接CPLD控制EMIF接口，通过对EMIF接口上CE3空间的控制，控制USB芯片CY7C680 01，完成TMS320C6713与PC机平台间的USB数据传输。



1．4 A／D采样模块与DSP数据处理模块接口设计

4片PCM4204芯片与TMS320C6713的McASP1相连接，其连接示意图如图4所示。



图4中，PCM4204 A采用主动工作模式，PCM4204B、PCM4204C和PCM4204D采用被动工作模式。系统采用I2S数据格式，PCM4204A的SDOUT1输出的是1和2通道的数据，SDOUT2输出的是3和4通道的数据；PCM4204B的SDOUT1输出的是5和6通道的数据，SDOUT2输出的是7和8通道的数据；PCM4204C的SDOUT1输出的是9和10通道的数据，SDOUT2输出的是11和12通道的数据；PCM4204D的SDOUT1输出的是13和14通道的数据，SDOUT2输出的是15和16通道的数据。

通过配置芯片引脚S／M、FMT2、FMT1、FMT0、FS2、FS1和：FS0对PCM4204进行设置。

1．5 DSP数据处理模块USB接口设计

TMS320C6713通过EMIF的CE3存储空间可以外扩USB2．0接口，因此在对外扩USB进行读／写访问前，需要通过EMIF的CE3控制寄存器CE3C-TL来配置CE3空间存储器接口的类型、存储器宽度及读写时序。CY7C68001采用并行异步存储器接口通过可编程逻辑芯片CPLD与TMS320C6713相连，其原理框图如图5所示。

CY7C68001除了存储器接口外，还有1个中断信号 和4个状态信号。中断信号采用TMS320C6713的外部中断EXT_INT6。TMS320C6713使用CY7C68001作为从设备。在这种模式下，DSP可以像读／写普通FIFO一样对CY7C68001内部的FIFO进行读／写。PC主机发出命令的同时也由CY7C68001的引脚提供中断触发信号给DSP的EXT_INT6。其上升沿被检测到后，DSP就进入相应中断服务程序，开始处理USB的传输。DSP通过EA[4：2]连接FIFOA[2：0]对CY7C68001内部FIFO或命令口进行选择。读／写数据通过ED[15：0]与FIFO[15：0]连接进行。FIFO和命令口的选择和地址分配如表1所示。


经实验验证，USB异步传输速率可达3 Mbit•s-1，满足系统需求。

1．6 PC机平台

DSP数据处理模块通过USB接口与PC机相连，通过CY7C68001芯片，将前端采集的数据传输到PC机，方便对数据的进一步处理。

二、 程序设计


2．1 McASP接口程序设计

定义了4个寄存器组：全局寄存器组globalRegs、发送寄存器组xmtRegs、接收寄存器组mvRegs和串行化器控制寄存器组srctlRegs。通过这4个寄存器组，对McASP1的PFUNC，PDIR，SRCTL，RFMT，AFSRCTL，ACLKRCTL及AHCLKRCTL等寄存器进行设置。各寄存器组所包含的主要寄存器情况如表2所示。


依据PCM4204的I2S数据格式，将接收帧同步信号的宽度定为32 bit，接收延迟设置为1个delay；AXR[0]～AXR[7]设置为接收模式。

2．2 EDMA传输程序设计

为保证数据的完整性，选用Ping-Pong模式对EDMA传输进行配置，Ping缓存存放如表3所示，Pong缓存与Ping缓存结构相同。


依据Ping、Pong缓存数据格式，对EDMA接收进行配置，即对：EDMA的opt，src，cnt，dst，idx，及rld寄存器分别进行设置。通过opt寄存器设置数据长度为32 bit，源数据和目的数据为一维方式，源地址固定，目的地址采用索引，启用帧同步等。源地址和目的地址分别写入src，dst寄存器。cnt寄存器主要用于配置帧计数和单元计数。由于采用I2S的数据格式，所以1帧数据只包含2个单元数据。通过配置idex及rld寄存器，目的数据可以按照设定的索引方式存储。


2．3 DSP端OSB接口程序设计

首先，通过调用用户的初始化函数，使能外部中断并初始化USB寄存器。之后，程序通过数据传输函数，完成DSP与PC机的数据传输。

USB初始化程序配置如下：

(1)使能外部中断6(EXT_INT6)。

(2)加载USB描述表，并进行自举检测，如自举不成功，则重新自举，直到端点0收到设置包为止。

(3)配置USB为异步从FIFO(Asynchronous SlaveFIFO)模式，采用内部48 MHz时钟源。

(4)读取FNADDR寄存器，判断USB工作状态。

(5)依据USB工作状态，配置EP2、EP4、EP6、EP8，并设置一次传送的Byte长度。设置EP2、EP4为BULK OUT，EP6、EP8为BULK IN，其缓冲大小分别为2×512 Byte。

在数据传输过程中，PC端通过EP2向DSP发送读数据命令，DSP通过外部中断收到读命令后，使用EP6发送已采集好的数据。在声音数据采集系统中，每路麦克风以96 kHz进行24位采样，按照ping-pong方式进行存储。在传输过程中还需进行判断，当采集数据存储在ping缓存时，发送pong缓存中的数据，当采集数据存储在pong缓存时，发送ping缓存的数据。由于TMS320C6713通过EMIF的CE3存储空间可以外扩USB2．0接口，需对EMIF接口的CE3寄存器进行配置，将USB接口设为16位异步存储接口，设定读／写的建立时间(Setup)、促发时间(Strobe)、保持时间，使其满足CY7C68001的读／写时序要求。

2．4 PC机平台应用程序设计

PC端接口程序采用VC++6．0编写，首先调用OpenDriver()打开USB接口设备，获得设备的句柄hDevice，之后调用Sx2SendVendorReq()函数向外设发出命令，读取USB配置，最后调用Sx2BulkdataTrans()进行数据传输，通过调用CFile类将接收到的数据存放在文本文件中。程序使用多线程技术，使得应用程序将USB数据传输在后台进行处理，应用程序前台还可进行其他操作。

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