八种麦克风DIY设计方案
设计中数据处理模块选择TI公司浮点DSP芯片TMS320C6713作为模块核心。TMS320C6713为高性能32位浮点DSP,适用于专业音频信号处理,其主频可达300 MHz,处理速度高达2 400 MIPS/1 800 MFLOPS。其内部采用改进的哈佛结构;具有256 kB的片内存储空间;丰富的外设包括两个多通道缓冲串口(McBSP)、两个多通道音频串口(McASP)、SPI和I2C等;增强的直接存储器访问 (EDMA)控制器,可控制16个独立通道完成不受CPU干预的数据传输;32 bit的外部存储器接口(EMIF),能与SRAM、ERPOM、Flash、SBSRAM和SDRAM无缝连接。DSP数据处理模块框图如图3所示。 其中,TMS320C6713通过McASP与前端的A/D采样模块相连,并利用EDMA数据传输速度快、传输量大,且不占用CPU时钟周期的特点,将采集数据转存至TMS320C6713的片内存储空间。TMS320C6713外接CPLD控制EMIF接口,通过对EMIF接口上CE3空间的控制,控制 USB芯片CY7C680 01,完成TMS320C6713与PC机平台间的USB数据传输。
1.4 A/D采样模块与DSP数据处理模块接口设计
4片PCM4204芯片与TMS320C6713的McASP1相连接,其连接示意图如图4所示。
图4中,PCM4204 A采用主动工作模式,PCM4204B、PCM4204C和PCM4204D采用被动工作模式。系统采用I2S数据格式,PCM4204A的SDOUT1 输出的是1和2通道的数据,SDOUT2输出的是3和4通道的数据;PCM4204B的SDOUT1输出的是5和6通道的数据,SDOUT2输出的是7和 8通道的数据;PCM4204C的SDOUT1输出的是9和10通道的数据,SDOUT2输出的是11和12通道的数据;PCM4204D的SDOUT1 输出的是13和14通道的数据,SDOUT2输出的是15和16通道的数据。
通过配置芯片引脚S/M、FMT2、FMT1、FMT0、FS2、FS1和:FS0对PCM4204进行设置。
1.5 DSP数据处理模块USB接口设计
TMS320C6713通过EMIF的CE3存储空间可以外扩USB2.0接口,因此在对外扩USB进行读/写访问前,需要通过EMIF的 CE3控制寄存器CE3C-TL来配置CE3空间存储器接口的类型、存储器宽度及读写时序。CY7C68001采用并行异步存储器接口通过可编程逻辑芯片 CPLD与TMS320C6713相连,其原理框图如图5所示。
CY7C68001除了存储器接口外,还有1个中断信号 和4个状态信号
。中断信号 采用TMS320C6713的外部中断EXT_INT6。TMS320C6713使用CY7C68001作为从设备。在这种模式下,DSP可以像读/写普通FIFO一样对CY7C68001内部的FIFO进行读/写。PC主机发出命令的同时也由CY7C68001 的引脚提供中断触发信号给DSP的EXT_INT6。其上升沿被检测到后,DSP就进入相应中断服务程序,开始处理USB的传输。DSP通过 EA[4:2]连接FIFOA[2:0]对CY7C68001内部FIFO或命令口进行选择。读/写数据通过ED[15:0]与FIFO[15:0]连接进行。FIFO和命令口的选择和地址分配如表1所示。
经实验验证,USB异步传输速率可达3 Mbit•s-1,满足系统需求。
1.6 PC机平台
DSP数据处理模块通过USB接口与PC机相连,通过CY7C68001芯片,将前端采集的数据传输到PC机,方便对数据的进一步处理。
二、 程序设计
2.1 McASP接口程序设计
定义了4个寄存器组:全局寄存器组globalRegs、发送寄存器组xmtRegs、接收寄存器组mvRegs和串行化器控制寄存器组 srctlRegs。通过这4个寄存器组,对McASP1的PFUNC,PDIR,SRCTL,RFMT,AFSRCTL,ACLKRCTL及 AHCLKRCTL等寄存器进行设置。各寄存器组所包含的主要寄存器情况如表2所示。
依据PCM4204的I2S数据格式,将接收帧同步信号的宽度定为32 bit,接收延迟设置为1个delay;AXR[0]~AXR[7]设置为接收模式。
2.2 EDMA传输程序设计
为保证数据的完整性,选用Ping-Pong模式对EDMA传输进行配置,Ping缓存存放如表3所示,Pong缓存与Ping缓存结构相同。
依据Ping、Pong缓存数据格式,对EDMA接收进行配置,即对:EDMA的opt,src,cnt,dst,idx,及rld寄存器分别进行设置。通过opt寄存器设置数据长度为32 bit,源数据和目的数据为一维方式,源地址固定,目的地址采用索引,启用帧同步等。源地址和目的地址分别写入src,dst寄存器。cnt寄存器主要用于配置帧计数和单元计数。由于采用I2S的数据格式,所以1帧数据只包含2个单元数据。通过配置idex及rld寄存器,目的数据可以按照设定的索引方式存储。
2.3 DSP端OSB接口程序设计
首先,通过调用用户的初始化函数,使能外部中断并初始化USB寄存器。之后,程序通过数据传输函数,完成DSP与PC机的数据传输。
USB初始化程序配置如下:
(1)使能外部中断6(EXT_INT6)。
(2
- 阵列式麦克风在电视机上的应用(05-13)
- MEMS麦克风:助听器的未来(02-25)
- 亚马逊echo音箱也能破案 语音识别如何更智能?(11-29)
- 麦克风阵列技术在汽车座舱声音增强系统中的应用(11-07)
- 麦克风阵列是什么 有哪些关键技术?(10-01)
- MEMS传感器种类及国内外生产厂商(10-02)