低功耗通用语音处理平台的设计实现
加入技术交流群
系统的主要数字信号处理芯片TMS320VC5510A与TMS320VC54X相比，功耗更低，代码执行效率更高，而且与TMS320VC54X的指令完全兼容，具有以下特点。
(1)资源丰富。32位宽的外部存储器接口(EMIF)，2个20位宽的定时器，6通道的DMA控制器和3个多通道缓冲串口（McBSP），16位增强主机并行接口（EHPI），8个通用管脚（GPIO）。
(2)数据处理能力强而且运算速度快。TMS320VC5510A采用了改进的哈佛结构，C55X的DSP在一个总线周期内同时进行3个数据读和2个数据写的操作，采用了并行的双MAC结构，提供了更强大的并行处理能力。
(3)功耗低。TMS320VC5510A采用高性能静态CMOS技术，I/O供电电压为3.3V，内核供电电压为1.6V，而且有多种低功耗工作模式，有效地降低了系统功耗。内核静态功耗为0.112mA/MIPS，I/O静态功耗为0.148mA/MIPS。内核动态功耗约为0.628mA /MIPS。
为了增加平台的控制功能和扩充能力，采用了TI公司的微控制器MSP430F149。该芯片是TI公司的一种超低功耗的Flash微控制器，内核为16位RISC CPU。其存储器模块是目前业界所有内部集成Flash存储器产品中能耗最低的一种，具有超低功耗工作模式即活动模式(仅MSP430)且：400?滋 A/MHz，3.0V。MSP430F149可以提供5种工作模式，最低功耗消耗可达1?滋A/MHz；采用IAR开发环境，可以直接进行C语言编程，开发起来方便快捷。
2.2 CODEC与DSP的接口电路设计
由于CODEC(TLV320AIC10)与DSP(TMS320VC5510A)都是TI公司提供的高速芯片，因此二者在速度和时序上可完全匹配，能实现芯片间的无缝连接(二者的连接示意图见图2)。
其中TLV320AIC10的工作时钟由MSP430F149通过内部分频向TLV320AIC10的MCLK提供2.048MHz的时钟作为系统时钟。TLV320AIC10工作在主模式下，向TMS320VC5510A提供串行时钟SCLK和帧同步信号FS。帧同步信号FS由 TLV320AIC10内部256分频后通过FS管脚输出，是脉宽为一个SCLK时钟的8 000Hz正脉冲信号。TLV320AIC10的复位信号由DSP的通用I/O管脚提供，PWRDWN管脚用于控制TLV320AIC10的工作状态：该管脚置低，TLV320AIC10停止工作，处于IDLE状态，达到节省功耗的目的；该管脚置高，TLV320AIC10处于正常工作模式。本例中在该管脚处加了一个上拉电阻，以确保TLV320AIC10处于正常工作状态。
DSP采用McBSP0与TLV320AIC10相连接，该McBSP0通用串口工作在从模式。BCLKR0/BCLKX0分别是通用串口接收和发送的移位时钟，BFSR0/BFSX0分别是接收和发送的帧同步信号，BDR0是接收数据引脚，BDX0是发送数据引脚。接收来的数据可以由帧同步信号触发中断，由中断服务程序进行读写；也可以通过DMA通道直接转换到特定的缓冲区中。
TLV320AIC10的帧可分为主帧和从帧。在主帧中进行采样数据的传输，在从帧中对TLV320AIC10的内部寄存器进行配置。当 TLV320AIC10工作在15＋1位模式时，主帧的最后1个位决定主帧之后的下一个帧是从帧还仍然是一个主帧。在TLV320AIC10初始化过程中，通过这种方式对其进行初始化，配置TLV320AIC10内部的4个寄存器。DSP配置TLV320AIC10寄存器的过程如图3所示。
TLV320AIC10 初始化流程图
图3 TLV320AIC10 初始化流程图
DSP主程序配置完TLV320AIC10的内部寄存器以后，会设置相应的中断处理程序，打开相应的中断屏蔽，通过中断服务程序进行语音样点的传输。
2.3 MCU与DSP的接口电路及通信方式
DSP(TMS320VC5510A)提供了增强型主机接口(EHPI)，可以工作在数据地址复用和不复用2种模式。在本例中采用了数据地址复用方式。MCU(MSP430F149）与DSP EHPI具体连接方式如图4所示，EHPI的接口时序如图5所示。
MSP430F149 与TMS320VCAA10A EBPI 连接示意图
图4 MSP430F149 与TMS320VCAA10A EBPI 连接示意图
EHIP 接口时序图
图5 EHIP 接口时序图
主机接口的关键控制信号线功能简述如下。
HD[15：0]：HPI数据线，双向，三态总线。在复用模式下，通过这16位总线传输地址和数据。
HA[19：0]：HPI地址总线。在复用模式下，HA[1]用作HCNTL1信号线，HA[2]用作HAS信号线。
HCS：HPI的片选信号线。作为MCU访问DSP时的片选信号，在访问过程中一直保持为低。本例中为了节省主机的I/O口线，将其一直接低。
评论