基于高精度Σ-ΔADC和DSP的广播级数字音频延时器

口PC0～5控制TMS320C32的复位端、工作方式选择端MCBL/MP和引导模式选择端INT0～3。

2 工作流程

　　2.1 音频信号处理

　　立体声音频信号首先经过输入调理电路。输入调理电路的主要作用是对音频信号进行缓冲和交流耦合，同时进行电平偏移，产生CS4224所需的2.3V供模输入电压，并满足CS4224满量程输入电压有效值为2V的要求。

　　音频信号送入CS4224后，进入片内一阶高通滤波器， 滤除输入信号中可能存在的直流偏置。为避免高通滤波器影响频率响应，可以通过ADC控制寄存器HPD域禁止该功能。CS4224具有输入电平监测功能，通过状态寄存器LV域指示峰值数字信号。A/D转换以后左右声道数字信号由内部数字输入滤波器滤波后，在数据移位时钟SCLK作用下分时从SDOUT引脚串行送出，左右声道时钟LRCK指示是左声道还是右声道信号，并开始一个新的采样周期。

　　从引脚SDIN输入的数字音频信号，经内部数字输出滤波器滤波后，再经过D/A转换，由片内缓冲放大器提供有效值最大为2V的差模输出电压。音频输出电压大小通过片内衰减器调节，模拟音量控制范围113.5dB;并以0.5dB步长步进调整，由输出衰减寄存器设置。音量调节过程采用淡入淡出方式，从当前音量到新设置音量以0.5dB的斜率逐渐变化，变化速率通过DAC控制寄存器RMP域可设置为4、16或32倍采样周期。如果通过DAC控制寄存器SOFT域禁止淡入淡出，音量变化通常发生在音量过零点，以便减小信号失真。如果未检测到过零点，则在512和1024个采样周期之间完成音量切换。CS4224同时具有输出静音功能，通过DAC控制寄存器MUT域设置，静音的实现和音量控制一样，也是以淡出方式进行。

　　输出调理电路采用两个二阶Butterworth滤波器，以便滤波除带外噪声。CS4224在采样频率附近为片外滤波器进行了3dB预补偿，可以在通带范围提供平坦的频率响应和线性相应。输出信号为差动平衡信号。

　　SDOUT引脚的47kΩ下拉电阻将CS4224设置为主机工作方式，LRCK和SCLK作为输出引脚。主时钟从CS4224的XT1引脚输入，频率为24.576MHz，经内部8分频，得到3.072MHz的串行数据移位时钟SCLK，再经64分频，得到48kHz的左右声道时钟LRCK，也是采样频率。分频关系通过时钟输出寄存器的MCK域来设置。

　　CS4224提供四种串行数据输入和输出格式，可以通过DSP端口模式寄存器的DDI和DDO域设置。延时器均采用格式1（FORMAT1），数据为24位左对齐方式。数据输入和输出时序如图2所示。

　　2.2 延时功能的实现

　　M68HC05C8软件主要由初始化程序和主程序等组成。在初始化程序中，完成CS4224的复位和初始化、MS320C32复位和引导。主程序主要是按键和显示处理程序，完成各种按键的分析处理、刷新光柱和数码管显示，并将有关信息送至CS4224和TMS320C32。

　　首先，M68HC05C8复位CS4224，通过SPI接口初始化ADC、DAC和DSP端口模式控制寄存器，设置音频输入输出格式，使音频输出静音。

　　接着，M68HC05C8通过端口PC0～3，令MCBL/MP引脚为高电平，然后在RESET引脚给出复位脉冲，TMS320C32进入外部存储器程序引导，将FLASH存储器中的程序装入内部RAM，并从目标地址开始执行程序。

　　TMS320C32软件由主程序、初始化程序和串行中服务程序等组成。初始化程序首先复位串口，并设置端口控制寄存器，令串口的所有引脚工作在串口方式，而非通用I/O口;设置串行口全局控制寄存器，数据长度设为24位，开放串口中断，对串口信号进行极性控制;使用外部时钟CLRX/R，并设置为低电平有效，其余信号均为高电平有效，以便与CS4224接口线相适应，然后启动串口工作。

　　数据读写操作均在TMS320C32串口接收中断服务程序中进行。24位音频输入数据从DR引脚全部左移进入接收移位寄存器RSR后，TMS320C32将RSR内容写入DRR接收寄存器，并产生串口接收中断XINT。在串中接收中断服务程序中，将DRR数据写入SRAM，同时从SRAM中读入需要输出的音频数据，写入发送寄存器DXR，等待下一个帧同步信号FSX有效后送入发送移位寄存器XSR，在移位脉冲CLKX作用下左移，从DX引脚输出。

延时器有4种工作模式，即直通状态（BYPASS）、紧急状态（DUMP）、2秒模式（-2s）和咳嗽模式（COUGH）。直通状态下，音频输入和输出端通过继电器直接连在一起，输出不再通过延时器，延时器关机时也处于直通状态。在延时状态下，每按一次2秒模式键，删除最新输入延时器的2秒音频数据，避免刚读错的内容被播出。按住咳嗽按钮键，删除按住该键时输入的音频数据，可让主持人打喷嚏、咳嗽或作短暂停顿而不被发现。延时时间1～10秒可调，可以通过按键设定。按下START键进入延时状态，此时整个播出静音或重放预先录入