TMSVC芯片的語音信號處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告題

目基于TMS320VC5402

芯片的語音信號處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)院（系

電氣與信息工程學(xué)院班姓

級：名：

通信工程班倪昭學(xué)

號：0608030331指導(dǎo)教師：教師職稱：副教授

李志軍

黑龍江科技院本科畢業(yè)計(jì)開題報(bào)告題

目

基于TMS320VC5402芯片的語音信號處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

來源

教師科研1研目和義語言是人類相互溝通信息的重要工具。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是語音通信和各種語音產(chǎn)品的廣泛普及，語音信號的數(shù)字化處理在越來越多的領(lǐng)域中發(fā)揮著巨大的作用。語音信號處理技術(shù)是數(shù)字信號處理技術(shù)的重要組成部分，如今高速發(fā)展的語音信號處理技術(shù)已在音頻信息的處理、傳輸和存儲等方面得到廣泛應(yīng)用。一個(gè)完備的語音信號處理系統(tǒng)不但要具備語音信號的采集和回放功能，而且更重要的是要能完成復(fù)雜的語音信號分析和處理算法。通常這些算法運(yùn)算量大，且又要滿足實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)的快速高效處理要求，需采用高速片。另外，在要求系統(tǒng)滿足較好的通用性的同時(shí)，針對不同的應(yīng)用和不斷出現(xiàn)的新處理方法，還要使系統(tǒng)便于功能的改進(jìn)和擴(kuò)展。如何用硬件實(shí)現(xiàn)更有效的語音信號處理成為人們研究的重點(diǎn)課題選擇TMS320VC5402芯片來進(jìn)行語音信號處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由于片具有接口簡單、編程方便、穩(wěn)定性好、精度高、可重復(fù)性好、集成方便等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合在語音編碼和通信中得到應(yīng)用，基于DSP的語音處理系統(tǒng)是未來語音處理系統(tǒng)的主流，具有良好的應(yīng)用前景和市場前景。

2國外展況獻(xiàn)述)語言聲學(xué)的發(fā)展和電子學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)有著非常密切的關(guān)系。在它發(fā)展的過程中,有過幾次飛躍，第一次飛躍是1907年電子管的發(fā)明和1920年無線電廣播的出現(xiàn)。因?yàn)橛辛穗娮庸芊糯笃?，很微弱的聲音也可以放大，而且可以定量測量。從而使電聲學(xué)和語言聲學(xué)的一些研究成果，擴(kuò)展到通信和廣播部門。第二次飛躍應(yīng)該是在世紀(jì)70年代初，由于電子計(jì)算機(jī)和數(shù)字信號處理的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)：聲音信號特別是語音信號，可以通過模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)樣和量化，它們轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，能夠送進(jìn)計(jì)算機(jī)。這樣就可以用數(shù)字計(jì)算方法，對語音信號進(jìn)行處理和加工。例如頻譜分析可以用傅里葉變換或快速傅里葉變(FFT)現(xiàn)，數(shù)字濾波器可以用差分方程實(shí)現(xiàn)。在這個(gè)基礎(chǔ)上，逐漸形成了一門新學(xué)科——語音信號處理。它的發(fā)展很快，在通信、自動控制等領(lǐng)域，解決了很多用傳統(tǒng)方法難以解決的問題。在信息科學(xué)中占有很重要的地位。人們早就希望用語音指揮機(jī)器，機(jī)器的執(zhí)行情況也能用語音回答。這在某些領(lǐng)域已經(jīng)部分地實(shí)現(xiàn)了。目前計(jì)算機(jī)芯片的集成度和運(yùn)算能力，18個(gè)月就提高一倍，而成本又不斷降低，因此，它已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于在社會生產(chǎn)和生活的各個(gè)方面。國外已有功能十分強(qiáng)大的語音信號處理芯片，如美國德州儀器（Instruments稱TI，是全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司，已推出每秒執(zhí)行近個(gè)指令的DSP片，刷新DSP性能記錄，以及業(yè)界上功耗最低的芯片TMS320C55xDSP，推進(jìn)DSP便攜式應(yīng)用；國內(nèi)也有很多高校在進(jìn)行語音信號處理及其相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用研究，但總體上來說，國內(nèi)仍處在研究實(shí)驗(yàn)階段一個(gè)簡便高效的語音信號處理系統(tǒng)也成為當(dāng)今國內(nèi)的研究熱點(diǎn)。3研/計(jì)目系統(tǒng)主要由TMS320VC5402數(shù)字信號處理芯片音頻編解碼部分為核心以及附加必要的外圍電路。由于數(shù)據(jù)處理和傳輸?shù)牟⑿行裕瑥亩鴺O大地提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率。具有高速、實(shí)時(shí)、靈活的特點(diǎn)，可以用有限的存儲空間存儲較多的數(shù)字語音信號，完成多種語音處理功能。在此基礎(chǔ)上編寫言處理程序，完成了語音信號的處理，實(shí)現(xiàn)通過PC機(jī)控制實(shí)現(xiàn)語音的錄放功能。

4、計(jì)案研計(jì)法理分、算實(shí)方和驟：本課題研究的是基于TMS320VC5402芯片的語音信號處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)通過對語音信號處理系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化語音采集和處理系統(tǒng)時(shí)通過學(xué)習(xí)芯片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從而對語音信號處理系統(tǒng)各功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。具體設(shè)計(jì)方案如下。1信號處理系的設(shè)計(jì)本課題的設(shè)計(jì)步驟，如圖1所示。定義系統(tǒng)性能指標(biāo)信號分析和算法驗(yàn)證選片和系統(tǒng)外圍設(shè)備軟件設(shè)計(jì)和調(diào)試

硬件設(shè)計(jì)和調(diào)試系統(tǒng)集成和測試圖1設(shè)流圖2系統(tǒng)硬件設(shè)方案麥克

程序據(jù)儲器SRAMTLV320AIC23

DSPTMS320VC5402耳機(jī)

以太接口RTL8019AS電源壓轉(zhuǎn)模塊

時(shí)鐘路JTAG接口PC機(jī)圖2系總結(jié)圖系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)如圖2所示。將需要處理的語音信號通過A/D換器完成語音信號的數(shù)字化采樣，并將轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)傳給片進(jìn)行處理．經(jīng)過處理后的數(shù)字樣值再經(jīng)D／A變換轉(zhuǎn)換為模擬信號經(jīng)由揚(yáng)聲器還原成語音信號DSP芯片構(gòu)成本系統(tǒng)的控制和處理核心，由它來協(xié)調(diào)各功能模塊的工作；利用其快速的運(yùn)算能力完成語音信號的運(yùn)算考

慮到需要存放語音處理數(shù)據(jù)和程序，用存儲器存放語音處理程序和主控制程序。用網(wǎng)絡(luò)接口芯片實(shí)現(xiàn)DSP與PC機(jī)通信。選用TMS320VC5402作為系統(tǒng)的核心處理器，主要來完成系統(tǒng)的控制、運(yùn)算處理等功能，選用TLV320AIC23為TMS320VC5402的模擬接口電路，包括放大、濾波AD轉(zhuǎn)換，在硬件接口方面TMS320VC5402多通道緩沖串口時(shí)序和音頻模塊AIC數(shù)據(jù)接收和發(fā)送時(shí)序是吻合的，非常方便接口，JTAG采用IEEE1149.1標(biāo)準(zhǔn)邏輯電路用于在線仿真和測試。3系統(tǒng)軟件設(shè)方案硬件制作完成后，要編寫相應(yīng)的底層軟件進(jìn)行軟硬件聯(lián)調(diào)。軟件設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)軟件和信號處理軟件。系統(tǒng)軟件根據(jù)實(shí)際需要可包括系統(tǒng)控制軟件、人機(jī)接口、數(shù)據(jù)輸入/輸出管理以及和主機(jī)的接口等。信號處理軟件主要是編寫一些信號處理算法的程序，完成特定的處理功能。圖3為本課題的軟件設(shè)計(jì)流程圖。開始BOOT程序加載代碼DSP始化AD初始化DMA斷？中斷處理程序圖軟件程用編寫的主框架程序調(diào)用初始化程序。始化程序的主要功能是設(shè)置系統(tǒng)的工作狀態(tài)，初始化程序則主要是DSP芯片通過設(shè)置芯片TLV320AIC23工作模式。

5方的行分基于TMS320VC5402芯片的語音信號處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)以DSP芯片和語音CODEC芯片為核心，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力和靈活的外圍接口電路，無疑會成為體積更加小巧，性能穩(wěn)定，并且界面友好，功耗更低的數(shù)字化語音存儲與回放系統(tǒng)，可以有效的解決傳統(tǒng)的語音錄放系統(tǒng)在電子與信息處理的使用中受到的限制。6該計(jì)創(chuàng)之本課題中系統(tǒng)以TMS320VC5402和AIC23為核心利用多通道緩沖串口結(jié)合DMA傳輸方式，并在此基礎(chǔ)上完成了幾種語音信號處理的功能。同時(shí)，只要擴(kuò)展少量的外圍器件和編制相應(yīng)的語音處理程序，就可完成更多的語音處理功能。7設(shè)產(chǎn)的要途應(yīng)領(lǐng)語言是人類相互溝通信息的重要工具。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是語音通信和各種語音產(chǎn)品的廣泛普及，語音信號的數(shù)字化處理在越來越多的領(lǐng)域中發(fā)揮著巨大的作用。數(shù)字信號處理器以及語音處理大規(guī)模集成電路的進(jìn)步，語音合成，語音識別，語音存儲和回放技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。本課題提出的語音信號處理系統(tǒng)引用DSP技術(shù)，其體積小巧，功耗低的數(shù)字化語音存儲與回放特點(diǎn)將會超越傳統(tǒng)的語音錄放系統(tǒng)。

8時(shí)進(jìn)一、準(zhǔn)備開題階段（（1）選課題，學(xué)習(xí)課題相關(guān)知識。（2）開始查閱相關(guān)課題資料。（3）通過任務(wù)書，學(xué)習(xí)資料相關(guān)內(nèi)容。（4）整理思路，準(zhǔn)備開題報(bào)告。（5）準(zhǔn)備開題答辯。二、硬件設(shè)計(jì)階段（2010.3.1-4.15（1）學(xué)習(xí)語音信號的產(chǎn)生機(jī)理并學(xué)習(xí)信號分析方法。（2）學(xué)習(xí)TMS320VC5402構(gòu)特點(diǎn)。（3）設(shè)計(jì)語音信號處理系統(tǒng)的總體架構(gòu)圖。（4）設(shè)計(jì)語音信號處理硬件系統(tǒng)的主要功能模塊。（5）設(shè)計(jì)語音信號處理系統(tǒng)的外圍電路。三、軟件設(shè)計(jì)階段(（1）掌握語言的設(shè)計(jì)思想。（2）分析語音信號處理系統(tǒng)的軟件流程。（3）設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主要接口軟件部分。三、完成論文階段（（1）整理畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。（2）完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。（3）畢業(yè)論文打印。（4）準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。9參文1姚天任.數(shù)字語音處理[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，：2-20.2彭啟宗玉柏慶DSP技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用[M].北京等教育出版社20023韓紀(jì)慶，張磊，鄭鐵然.語音信號處理[M].北京：消華大學(xué)出版社，：7-67.4韋崗，陸以勤.歐陽景正、沌、分形理論與語音信號處理J].電子學(xué)報(bào)：24（1）4～95顧良，劉潤生.高性能漢語語音基音周期估計(jì)J].北京：電子學(xué)報(bào)，1999：27（1）.6朱銘鋯等.DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社，：32-46.7鄭紅.TMS320C54XXDSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].京京航空航天大學(xué)出版社：

8-121.8朱民雄，聞新，黃建.計(jì)算機(jī)語音技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社2002：23-98.9易克初，田兵，付強(qiáng).語音信號處理[M].北京：國防工業(yè)出版社，：14-95.10胡航.語音信號處理[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，：33-47.11李雙勛歐建平.TLC320AIC23在音頻處理中的應(yīng)用J].國外電子元器件200412）12王念旭，DSP基礎(chǔ)與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，北京航空航天大學(xué)出版社，第1版13鄧勇文康.DSP與機(jī)串行通信的幾種方法[J].微電了學(xué)2002,（1:74-80.14張雄偉陳亮楊吉斌現(xiàn)代語音處理技術(shù)及應(yīng)用[M].北京機(jī)械工業(yè)出版社2003：45-88.15牟峰，俞鐵城，楊道.一種中低碼率語音波形編碼的新方法[J].北京：數(shù)據(jù)采集與處理，2002，17（2）.16劉衛(wèi)星，謝康林.基于DSP和FPGA技術(shù)的高速以太網(wǎng)測試設(shè)備設(shè)計(jì)微型電腦應(yīng)用，2003.19（5）17李雙勛，歐建平.TLV320AIC23在音頻處理中的應(yīng)用國外電