基于DSP技术的音频处理器的设计

摘要

随着科技的日益进步，视音频行业与IT行业越来越紧密的结合在一起。IT领域的科技成果越来越普遍的应用于视音频领域并大大地推动了视音频科技的进步。传统的模拟视音频产品如今渐渐退出，数字化已经是一个不可抵挡的趋势。音频处理的数字化是利用数字滤波算法对采集到的音频信号进行变换处理来实现的。传统的数字滤波器采用乘法和累加(MAC)结构，需要进行多次的乘法和加法运算。在这种转换和处理的过程中需要做大量的数字运算，因此必须选择运算快速的微处理器才能完成实时(real-time)的数字信号处理。所以在音频领域内使用DSP(Digital Signal Processor即数字信号处理器)就有很突出的优势。 DSP芯片是专门为快速实现各种数字信号处理算法而设计的，具有特殊结构的微处理器。随着信息技术革命的深入和计算机技术的飞速发展，数字信号处理技术已经逐渐发展成为一门关键的技术学科。在各种数字信号处理器中，以TI公司的TMS320系列最具代表性，论文选用TMS320VC5402正是考虑了其在信号处理上的优秀性能及通用性。 针对音频系统的要求，论文详细介绍了系统电路结构设计、功能设计、音频信号编解码电路的实现。该音频处理器在设计工作中，综合考虑成本与性能等因素，确定：1)以TI公司的数字信号处理器TMS320VC5402为处理器；2)使用TI公司的立体声音频编解码器芯片TLV320AIC23B完成了音频信号的编解码；3)使用Altera公司的可编程逻辑器件(CPLD)EMP7128STC100实现系统相关的逻辑控制：4)使用AMD公司的FLASH存储器AM29LV400B来存放程序代码。 本文分别从硬件和软件两方面对该设计进行了研究，并介绍了该处理器的设计思想、硬件组成和软件编程。本论文设计并实现了一种基于DSP和CPLD技术的音频处理器，可以脱机工作，也可在已有的硬件基础上进行二次开发。整个仪器具有体积小、成本低、开发简单、应用灵活等优点。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1选题背景、意义

1.2音频系统研究的现状与趋势

1.3主要研究内容

第2章数字音频处理的相关知识

2.1数字音频信号

2.1.1音频信号的特点

2.1.2音频信号处理的基本原理

2.1.3音频信号的处理方法

2.2 DSP芯片及其开发环境

2.2.1 DSP芯片基本结构和特征

2.2.2 DSP系统构成

2.2.3 DSP系统特点及设计过程

2.2.4 DSP芯片的发展趋势

2.2.5 CCS开发环境

第3章系统的硬件设计

3.1系统总体设计

3.1.1音频处理系统的功能和构成

3.1.2系统原理

3.2 TMS320C5402体系结构

3.2.1总线结构

3.2.2内部存储器

3.3 DSP基本硬件设计

3.3.1复位电路

3.3.2时钟设计

3.3.3电源电压设计

3.3.4 DSP总线控制和电平转换电路设计

3.3.5 JTAG仿真接口

3.4 CPLD芯片控制模块

3.4.1可编程逻辑器件综述

3.4.2可编程逻辑器件的选择

3.5 DSP与外部接口设计

3.5.1 DSP与FLASH芯片接口设计

3.5.2 DSP与SRAM芯片接口设计

3.5.3 DSP与音频Codec接口设计

第4章软件设计

4.1 DSP软件开发流程

4.2音频处理系统软件设计

4.2.1系统初始化

4.4.2音频Codec软件设计

4.3数字滤波器算法实现

4.4数字均衡器的设计

4.5混响效果的设计

第5章PCB设计

第6章系统调试

6.1常规检查

6.2音频Codec的接口调试

6.3 FLASH在系统调试

6.4自举加载原理及FLASH电路设定

总 结

致 谢

参考文献

附 录

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果