1、 北京交通大學 國家工科電工電子教學基地DSP應用技術1利用DSP實現模擬信號的數字處理框圖 北京交通大學 國家工科電工電子教學基地DSP應用技術2信號輸入輸出電路圖信號輸入輸出電路圖信號源信號源to DSPto DSP McBSP1McBSP1from DSPfrom DSP McBSP1McBSP1輸出輸出AIC23AIC23 北京交通大學 國家工科電工電子教學基地DSP應用技術3信號輸入輸出電路圖信號輸入輸出電路圖信號輸出端口信號輸出端口AIC23AIC23AIC23AIC23輸出輸出 北京交通大學 國家工科電工電子教學基地DSP應用技術4實驗實驗4 4 信號發生器實驗信號發生器實驗一、

2、實驗目的一、實驗目的二、實驗原理二、實驗原理三、實驗內容三、實驗內容四、實驗思考題四、實驗思考題 北京交通大學 國家工科電工電子教學基地DSP應用技術5一、實驗目的一、實驗目的1.學習并掌握D/A轉換器的初始化設置及其應用2.學習并掌握使用DSP產生正弦波的原理和算法，進而掌握任意信號波形(如三角波、鋸齒波、矩形波等信號)產生的原理和算法。3.比較產生信號的兩種主要方法(查表法和計算法)的優缺點。 北京交通大學 國家工科電工電子教學基地DSP應用技術61.TLV320AIC23B的內部結構及工作原理 2. A/D、D/A轉換器的初始化與編程3.產生連續的波形的方法二、實驗原理二、實驗原理 北京

3、交通大學 國家工科電工電子教學基地DSP應用技術7 TLV320AIC23B是TI公司生產的高性能語音芯片，16、20、24、32位串行A/D、D/A轉換電路。采樣速率：可通過DSP對其寄存器編程來設置，范圍8KHz96KHz。內含抗混疊濾波器和重構濾波器。在ADC之后有一個抽取濾波器：提高輸入信號的信噪比(通帶截頻0.416fs或0.4535fs)。在DAC之前有一個插值濾波器：保證輸出信號平滑(通帶截頻0.416fs或0.4535fs)。1.TLV320AIC23B的內部結構及工作原理詳情見TLV320AIC23B datasheet.pdf 北京交通大學 國家工科電工電子教學基地DSP應

4、用技術8TLV320AIC23B的內部結構McBSP1McBSP1 北京交通大學 國家工科電工電子教學基地DSP應用技術9TLV320AIC23B的11個寄存器(含編程)1.左側line輸入通道音量控制(地址:0000000)(1)左右通道音量同步設置(2)左通道音量增益設置/ AIC23左聲道音量控制Uint16Left_Line_Input_Volume_Control2=Codec_LLIVC_LPS(1),/左右通道音量同步LLIVC_LIM(0)+LLIVC_LIV(23);/左通道音量0增益編程在AIC32.c中 北京交通大學 國家工科電工電子教學基地DSP應用技術102.右側li

5、ne輸入通道音量控制(地址:0000001)(1)右左通道音量同步設置(2)右通道音量增益設置/ AIC23右聲道音量控制Uint16Right_Line_Input_Volume_Control2=Codec_RLIVC_RLS(1), /左右通道音量同步RLIVC_RIM(0)+RLIVC_RIV(23); /右通道音量0增益TLV320AIC23B的11個寄存器(含編程)編程在AIC32.c中 北京交通大學 國家工科電工電子教學基地DSP應用技術113.耳機左聲道音量控制(地址:0000010)(1)左右耳機聲道音量同步設置(2)耳機左聲道零交叉檢測設置(3)耳機左聲道檢測使能耳機左聲道

6、增益設置/ AIC23耳機左聲道音量控制Uint16Left_Headphone_Volume_Control2=Codec_LHPVC_LRS(1), /耳機左聲道零交叉檢測使能LHPVC_LZC(1)+LHPVC_LHV(127) /耳機左聲道零交叉 /+檢測使能耳機左聲道增益6db; TLV320AIC23B的11個寄存器(含編程)編程在AIC32.c中 北京交通大學 國家工科電工電子教學基地DSP應用技術124.耳機右聲道音量控制(地址:0000011)(1)右左耳機聲道音量同步設置(2)耳機右聲道零交叉檢測設置(3)耳機右聲道檢測使能耳機左聲道增益設置/ AIC23耳機右聲道音量控制

7、Uint16Left_Headphone_Volume_Control2=Codec_LHPVC_LRS(1), /耳機右聲道零交叉檢測使能LHPVC_LZC(1)+LHPVC_LHV(127) /耳機右聲道零交叉 /+檢測使能耳機右聲道增益6db; TLV320AIC23B的11個寄存器(含編程)編程在AIC32.c中 北京交通大學 國家工科電工電子教學基地DSP應用技術135.模擬音頻通道控制(地址:0000100)(1)DAC使能設置(2)ADC輸入設置：0=line,1=microphone/AIC23模擬音頻通道控制Uint16Analog_Aduio_Path_Control2=C

8、odec_AAPC_STA2(0),AAPC_STA10(0)+AAPC_STE(0)+AAPC_DAC(1)+AAPC_BYP(0)+AAPC_INSEL(0)+AAPC_MICM(0)+AAPC_MICB(0); /DAC使能，ADC輸入為lineTLV320AIC23B的11個寄存器(含編程)編程在AIC32.c中 北京交通大學 國家工科電工電子教學基地DSP應用技術146.數字音頻通道控制(地址:0000101)(1)噪聲去加重使能設置(2)ADC高通濾波器使能設置：0=禁止,1=使能/AIC23數字音頻通道控制Uint16Digital_Audio_Path_Control2=Cod

9、ec_DAPC_REV,DAPC_DACM(0)+DAPC_DEEMP(0)+DAPC_ADCHP(1) /ADC使能高通濾波器TLV320AIC23B的11個寄存器(含編程)編程在AIC32.c中 北京交通大學 國家工科電工電子教學基地DSP應用技術157.采樣率控制(地址:0001000)(1)CLKIN分頻器設置：0=MCLK,1=MCLK/2(2)CLKOUT分頻器設置：0=MCLK,1=MCLK/2(3)采樣率選擇(見下表)當SR3|SR2|SR1|SR0=(0110)b=6時，ADC采樣率=32KHz(4)時鐘模式選擇：0=Normal,1=USBTLV320AIC23B的11個寄

10、存器(含編程) 北京交通大學 國家工科電工電子教學基地DSP應用技術167.采樣率控制(地址:0001000)(續)/AIC23波特率設置，CLKIN=CLKOUT=MCLK，采樣率32KHz，時鐘模式為普通模式，Uint16Sample_Rate_Control2=Codec_SRC_REV,SRC_CLKIN(0)+SRC_CLKOUT(0)+SRC_SR(6)+SRC_BOSR(0)+SRC_USB(0);TLV320AIC23B的11個寄存器(含編程)編程在AIC32.c中 北京交通大學 國家工科電工電子教學基地DSP應用技術178.數字音頻接口格式設置(地址:0000111)(1)A

11、IC23主從模式設置(2)數據格式設置：11=DSP格式,10=I2S格式(3)數據長度：00=16bit,01=20bit,10=24bit,11=32bit /AIC23為主模式，數據長度16bit，數據為DSP模式Uint16Digital_Audio_Inteface_Format2=Codec_DAIF_REV,DAIF_MS(1)+DAIF_LRSWAP(0)+DAIF_LRP(1)+DAIF_IWL(0)+DAIF_FOR(3);(9、10、11寄存器略)TLV320AIC23B的11個寄存器(含編程)編程在AIC32.c中 北京交通大學 國家工科電工電子教學基地DSP應用技術1

12、8/*將數據DataTempLeft從McBSP1發送寄存器數據發送出去*/while(!MCBSP_xrdy(hMcbsp) ;/如果無數據，等待MCBSP_write16(hMcbsp,DataTempLeft);2.數據輸出 對A/D、D/A轉換器編程完成后，DSP將數據通過串行口MCBSP1發送出去。 北京交通大學 國家工科電工電子教學基地DSP應用技術19/*從McBSP1接收寄存器讀入數據，存入DataTempLeft中 */while(!MCBSP_rrdy(hMcbsp); /如果無數據，等待DataTempLeft = MCBSP_read16(hMcbsp);3.數據輸入

13、對A/D、D/A轉換器編程完成后，如果需要DSP通過MCBSP1接收寄存器讀入數據，則可如下設置。 北京交通大學 國家工科電工電子教學基地DSP應用技術20 利用DSP和D/A轉換器可以產生連續的正弦波信號，以及矩形波、鋸齒波、三角波等其它各種信號波形。產生連續的波形的方法一般有兩種： 查表法和計算法 3.產生連續的波形的方法 北京交通大學 國家工科電工電子教學基地DSP應用技術21 (1)產生波形方法：查表法 事先將需要輸出的數據計算好，存儲在DSP中，然后依次輸出就可以了。 優點：速度快，可以產生頻率較高的波形，而且不占用DSP的計算時間。 缺點：需要占用DSP的內部的存儲空間，尤其對采樣

14、頻率比較大的輸出波形。這樣，需要占用的內部的空間將更大，而DSP內部的存儲空間有所限制，所以查表法的應用場合十分有限。 北京交通大學 國家工科電工電子教學基地DSP應用技術22 查表法(以正弦波為例) 設周期為1的正弦信號 ，對此信號一個周期采用256個點( )，作為原始數據，存入正弦波信號的表格中。如果利用DSP十六進制整型數表示，還需將原始數據(十進制小數格式)乘以32767，變成DSP是16位整型格式(Q15格式數據)。 t2cos2561 k2561,2562sinkkkf 北京交通大學 國家工科電工電子教學基地DSP應用技術23(2)(2)計算法計算法( (以正弦波為例) 采用計算的

15、方法依次計算數據而后輸出，然后再計算而再輸出。優缺點正好和查表法相反。優點：不占用DSP的存儲空間缺點：占用DSP的計算時間，執行程序的開銷變大。 北京交通大學 國家工科電工電子教學基地DSP應用技術24計算法計算法( (以正弦波為例) 如果要計算一個角度x的正弦和余弦值，可以使用泰勒級數進行近似計算。也可以使用遞歸的差分方程計算正弦和余弦值。 yn=2cos(a)*yn-1-yn-2其中： a=2f0/fS為角度的計算步長。f0是正弦信號的頻率，fS是D/A轉換速率。xsin!9!7! 5! 39753xxxxxxcos!8!6!4!218642xxxx 北京交通大學 國家工科電工電子教學基

16、地DSP應用技術25計算法計算法( (以正弦波為例)在產生周期性的正弦信號時，必須以一定的D/A轉換速率fS將各個樣點值送往D/A轉換器。正弦信號每個周期的樣點數N由正弦信號的頻率f0及D/A轉換速率fS決定： 0ffNS 北京交通大學 國家工科電工電子教學基地DSP應用技術26計算法計算法( (以正弦波為例)例如，當利用遞歸的差分方程產生正弦信號時，若設定D/A轉換速率fS=16000Hz，則產生f0=1000Hz的正弦波信號時，存在，此時a=2f0/fS=2/N=2/16=0.3927首先在程序中計算出cos(a)及初始值y0和y1。cos(a)=0.9238795；y0=sin(0)=0

17、；y1=sin(a)=0.382683；n2以后的yn的值，通過遞歸計算得出。 161000160000ffNS 北京交通大學 國家工科電工電子教學基地DSP應用技術27利用利用TaylorTaylor級數計算正弦波部分參考程序級數計算正弦波部分參考程序 在在c主程序中添加主程序中添加:#defineNx360/每周期抽取點數#pragmaDATA_SECTION(output1,data_out1);floatoutput1Nx;/存放sin數據,浮點型#pragmaDATA_SECTION(output,data_out);intoutputNx;/存放sin數據，定點型在在cmd文件中添

18、加：文件中添加：data_out:SDRAMdata_out1:SDRAM 北京交通大學 國家工科電工電子教學基地DSP應用技術28Uint16i,j=0,k=0;floatinput0=0,x1,x2;floata,b,c,d,e,f,g,h,ii,step;/step為角度步長step=360.0/Nx;/Nx為360度內取樣點數for(i=0;i=Nx-1;i+)floatangle,xx;angle=input0+step*i;x1=3.1415926*angle/180;/角度轉換為弧度xx=x1*x1;g=x1*(1-xx/2/3*(1-xx/4/5*(1-xx/6/7*(1-xx/8/9*(1-xx/10/1