基于TMS320VC5509定点的语音信号采集处理系统设计

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'基于TMS320VC5509定点的语音信号采集处理系统设计'
摘 要 21绪论 31.1 DSP系统特点和设计基本原则 31.2 国内外研究动态 32系统设计 43硬件设计 63. 1硕件结构 63.2硬件电路设计 84实验结果及分析 114. 1实验结果 114.2实验分析 135总结与心得体会 14参考文献 15致谢 16湘禺学数字信号处理课程设计谢|题目: 基于DSP 5509的语音信号采集系统设计 姓名: 学号: 系别 计算机系2010级通信1班 组 次: 指帀: 时 间: 2020年09月20日—2020年09月20日基于DSP的语咅信号处理系统,该系统采用TMS320VC5509作为主处理器, TLV320AIC23B作为咅频芯片,在此基础上完成系统硬件平台的搭建和软件设计, 从而实现对语咅信号的采集、滤波和冋放功能,它可作为语咅信号处理的通用平 台。语咅是人类相互Z间进行交流时使用最多、最自然、最基本也是最重要的信 息载体。在高度信息化的今天,语咅信号处理是信息高速公路、多媒体技术、办 公自动化、现代通信及智1能系统等新兴领域应用的核心技术之一。通常这些信号 处理的过程要满足实时且快速高效的要求,随着DSP技术的发展,以DSP为内核 的设备越来越多,为语咅信号的处理提供了良好的平台。本文设计了一个基于 TMS320VC5509定点的语咅信号处理系统,实现对语咅信号的采集、处理与冋放 等功能,为今后复杂的语咅信号处理算法的研究和实时实现提供一个通用平台。关键词:语音处理;DSP; TMS320VC5509;TLV320AIC23B1绪论语咅是人类相互间所进行的通信的最自然和最简洁方便的形式,语咅通信是 一种理想的人机通信方式。语音通信的研究涉及到人工智能、数字信号处理、微 型计算机技术、语言声学、语言学等许多领域,所以说语音的通信是一个多学科 的综合研究领域,其研究成果具有重要的学术价值。另外通过语咅來传递信息是 人类最重要的、最有效、最常用的交换信息的形式。语言是人类特有的功能,声 音是人类常用的工具,是相互传递信息的主要手段。同时也是众构成思想交流和 感情沟通的最主要的途径。1.1 DSP系统特点和设计基本原则DSP (digital signal processor)是一种独特的微处理器,是以数字信号 来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号,转换为0或1的数字信号。 再对数字信号进行修改、删除、强化,并在其他系统芯片中把数字数据解译回模 拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性,而且其实时运行速度可达毎秒数 以千万条复杂指令程序,远远超过通用微处理器,是数字化电子世界中日益重要 的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度,是最值得称道的两大特色。1.2国内外研究动态语咅信号处理作为一个重要的研究领域,已经有很长的研究历史。但是它的 快速发展可以说是从1940年前后Dudley的声码器和Potter等人的可见语音开 始的;20世纪60年代中期形成的一系列数字信号处理的理念和技术基础;到了 80年代,由于矢量量化、隐马尔可夫模型和人工神经网络等相继被应用于语咅 信号处理,并经过不断改进与完善,使得语音信号处理技术产生了突破性的进展。 一方面,对声学语咅学统计模型的研究逐渐深入,鲁棒的语咅识别、基于语咅段 的建模方法及隐马尔可夫模型与人工神经网络的结合成为研究的热点。另一方 面,为了语音识别实用化的需要,讲者自适应、听觉模型、快速搜索识别算法以 及进一步的语言模型的研究等课题倍受关注。在通信越来越发达的当今世界,尤其最近几十年,语咅压缩编码技术在移动 通信、IP电话通信、保密通信、卫星通信以及语音存储等很多方面得到了广泛 的应用。因此,语音编码一直是通信和信号处理的研究热点,并其取得了惊人的 进展,目前在PC机上的语音编码已经趋于成熟,而如何在嵌入式系统中实时实 现语音压缩编码则是近些年来语音信号处理领域的研究热点之一。2系统设计在实际生活中,当声源遇到物体时会发生反射,反射的声波和声源声波一起 传输,听者会发现反射声波部分比声源声波慢一些,类似人们面对山体高声呼喊 后可以在过一会儿听到冋声的现象。声音遇到较远物体产生的反射会比遇到较近 的反射波晚些到达声源位置,所以回声和原声的延迟随反射物体的距离大小改 变。同时,反射声音的物体对声波的反射能力,决定了听到的回声的强弱和质量。 另外,生活中的回声的成分比较复杂,有反射、漫反射、折射,还有回声的多次 反射、折射效果。当已知一个数字音源后,可以利用计算机的处理能力,用数字的方式通过计 算模拟回声效应。简单的讲,可以在原声咅流屮叠加延迟一段时间后的声流,实 现回声效果。当然通过复杂运算,可以计算各种效应的混响效果。如此产生的回 声,我们称之为数字回声。木次实验的程序流程图如下:图2. 1程序流程图本次实验的系统框图如下:图2. 2系统框图3硬件设计3.1硬件结构图3. 1是系统的硬件结构框图,系统主要包括VC5509和A 1C23两个模块。控制端口 偉离器输入rc]l?Cl^ U MIC―ITMS32OVC55O9TLV32OAIC23McBSPO数据城u / \^4 1/A/D、D/A 转换接 U HEADPHONE耳机输出12 MHz时钟}图3. 1系统硬件结构框图利用VC5509的片上外设T2C( Inter - Integrated Circuit,内部集成电 路)模块配置AIC23的内部寄存器;通过VC5509的McBSP (Multi channel Buffered Serial Ports,多通道缓存串口)接收和发送采样的音频数据。控制通 道只在配置AIC23的内部寄存器时工作,而当传输音频数据时则处于闲置状iQj' oATC23通过麦克风输入或者立体声音频输入采集模拟信号,并把模拟信号 转化为数字信号,存储到DSP的内部RAM屮,以便DSP处理。当DSP完成对音频数据的处理以后,AIC23再把数字信号转化为模拟信号, 这样就能够在立体声输出端或者耳机输出端听到声音。AIC23能够实现与VC5509 DSP的McBSP端口的无缝连接,使系统设计更加 简单。接口的原理框图,如下图所示。CS SC1.K?■■—一MODE SI)IN? —BCLK榆入耐4-制馬ffTLV32OAIC23MICIX 1)1\DOUTLHCOUTSCLSDACLKXICLKR1TMS32OVC55O9DX1DK1FSXIFSHI图3.2 AIC23与VC5509接口原理图系统中A 1C23的
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