新闻中心

EEPW首页 > 消费电子 > 设计应用 > 基于TMS320VC5402的音频信号采集与处理系统

基于TMS320VC5402的音频信号采集与处理系统

作者:时间:2009-02-09来源:网络收藏


本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/167072.htm

PCM1800完成后,在DSP的外扩程序存储器中嵌入相应的算法,语音后,再从PCM1744输出。

3 软件设计

软件部分主要包括DSP编程和PC编程。DSP程的主要任务是初始化、管理板上的资源和完成算法,可参考有关资料。PC编程重点则是管理DSP操作和应用层软件编写。

3.1 A/D与D/A程序设计

为了在20kHz的音响频段获得优良的输出,A/D和D/A的采样频率应该达到44.1kHz或48kHz。要正确编写采样和输出音频的程序,必须对'C5402的McBSP相关寄存器(spcr1,spcr2,rcr1,rcr2,xcr1,xcr2,srgr1,srgr2,mcr1,mcr2,rcera1,rcerb1,xcera,xcerb,pcr1)进行正确的设置[1],以满足'C5402和PCM1744、PCM1800的各种时序要求(位同步、帧同步、时钟信号等)。为了使TOUT能给外围器件提供时钟信号,就设计到DSP的定时和中断操作,具体请参考TI提供的Spru302.pdf资料。

3.2 DSP和PC的编程

DSP程序首先初始化'C5402和模拟接口。在分配好相应的缓冲区和产生相应的中断之后,进行各项音效处理算法,例如:压缩、失真、蛙声、房间噪声抑制ZNR、放大、均衡、合唱、镶边、延时反唱等,或者几种算法混合进行。

PC的编程包括DSP接口部分和应用层编程部分。在PC程序的开始,与DSP接口部分的程序先调用初始化函数,将DSP程序下载到DSP(初始化程序在DSP中载入一个很小的自举程序,然后通过自举程序一段一段地把全部程序载入DSP)中。初始化完成后,与DSP接口部分程序再按自定义的“通信协议”在指定位置读出DSP处理结果帧或DSP的请求帧,并将它交给上一层(应用程序)处理。应用程序亦通过与DSP接口部分程序向DSP发出各种命令。上层应用程序是用户使用系统的界面,它提供语音数据库管理和系统管理等功能。

3.3 优化工具的程序优化

根据用户的要求,选择C程序优化器和汇编优化器,对编码器的特定性能如代码长度、计算速度等进行优化。使用方法是在编译(Built Options)时设定不同的编译选项来控制优化目标。根据我们的实践,认为选择下列几项进行优化对提高计算速度等的影响较大:

(1)-pm:程序级全局优化,包括程序的外部访问、全局变量的优化和函数的外部调用。

(2)-o3:采用三级优化技术。其中第一级优化主要完成消除无用赋值和局部公共表达式等,第二级优化主要完成循环算法的优化并将循环中的数组访问转化为指针增量形式、实施循环展开。消除全局公共了表达式和无用赋值等,第三级优化主要完成消除冗余代码、简化表达式和语句、使用内联(inline)函数并展开等。-03在上述基础上还完成消除从未使用的函数、对函数声明进行重排序和对函数使用的内联形式等。

(3)使用内联函数(intrinsic)。'C5402编译器提供的intrinsi可以快速优化C代码。Intrinsic是直接映射为内联的'C5402指令的特殊函数(ETSI函数)。Intrinsic用前下划线表示,使用时同函数的调用一样。

实际表明:选择上述几项进行优化,只要编译选项选择适当,其效果很显著的,计算速度可提高5~10倍,当然其代码长度会有少许增加。

3.4 音频信号处理算法简介[2]

在声音的拾取和传输过程中,由于设备和器件的限制,其幅度对频率的响应并不是一致的,极有可能出现某些频率成分的增益太大或太小。对于频率响应特性的这类缺陷,需要进行适当的调整。音频信号的均衡算法,这是通过软件设计调节某些频率成分的增益,对其进行提升或衰减。声音信号经均衡处理后,可以弥补频率响应特性的缺隐,也可以人为地制造一些较好的音响效果。

当然,音频信号的处理是一个很复杂的过程,例如,电吉它音效器还包括调制、延时混响等算法的处理。

本文设计的音频信号与处统,已作为电吉他等音效器研制的硬件试验平台,并具有如下算法:压缩模块、失真模块、ZNR/AMP模块、均衡模块、调制模块、延时混响模块。各个模块可以单独使用,也可以串联使用,并采用两个LED数码显示器表示选择好的混合音效模式。它大大改变了电吉它自身的音色,可产生压缩、失真、蛙声、房间噪声撸制(ZNR)、放大、均衡、合唱、镶边、延时反响等多种单独的音色效果,也可同时使用几种音色效果,极大地丰富了电吉他现场演奏效果。把相同的电吉它信号分别输入ZOOM 505(日本ZOOM公司生产)和该系统,然后分别把输出波形在时域与频域以及幅值与相位上进行分析比较,进行算法的优化处理,可以发现最终音色效果相差无几。另外,在此系统中,既有A/D又有D/A,构成一个闭环,可自发自收;而算法则集中在DSP芯片内进行模块化处理,这给系统的设计和调试带来了很大的方便。所以,如果能在本文提出的以 DSP芯片为核心器件的音频信号与处统的基础上,设计出功能及效果与ZOOM 505相比美的电吉它音效器,可以从根本上改变国内目前的电吉它音效器市场基本上被国外产生所垄断的局面[3],具有很强的实用价值。


上一页 1 2 下一页

评论


相关推荐

技术专区

关闭