电科综合性大实验之基于DSP的语音处理实验指导书

sumE=sum(e.*e);

s_n_r=10*log10(sumX/sumE); （5）

function qplot(s, nbits, mu, ncases)

%QPLOT for plotting dependence of signal-to-noise ratio %----- on decreasing signal level %

% Usage: qplot(s, nbits, mu, ncases) %

% s : input test signal

% nbits : number of bits in quantizer % mu : mu-law compression parameter % ncases : number of cases to plot %

% NOTE: assumes ROUNDING for quantizer

% and requires user-written MULINV and SNR %

% see also MULAW and FXQUANT

%--------------------------------------------------------------- % copyright 1994, by C.S. Burrus, J.H. McClellan, A.V. Oppenheim, % T.W. Parks, R.W. Schafer, & H.W. Schussler. For use with the book % \% (Prentice-Hall, 1994).

%---------------------------------------------------------------

P = zeros(ncases,2); x = s;

for i=1:ncases

sh = fxquant(x, nbits, 'round', 'sat'); P(i) = snr(sh,x); y = mulaw1(x, mu);

yh = fxquant(y, nbits, 'round', 'sat'); xh =mulawinv(yh, mu); Q(i) = snr(xh,x); x = x/2; end

plot(P); hold on; plot(Q,'r'); hold off;

title(['SNR for ', num2str(nbits), '-bit Uniform and ',... num2str(mu), '-Law Quantizers'])

xlabel('power of 2 divisor'); ylabel('SNR in dB')

实验六、基于AD50的语音采集播放实验

一、实验目的

1、熟悉ADC/DAC的性能及TLC320AD50C的接口和使用。 2、熟悉MCBSP多通道缓冲串口通信的应用。 3、了解掌握语音的编解码和压缩码算法。

4、了解掌握一个完整的语音输入、输出系统的设计。

二、实验设备

计算机、ZY13DSP12BC2实验箱。

三、实验原理

1、TLC320AD50C介绍

TLC320AD50C是TI生产的一种模拟接口电路(AIC)，它是一个音频段的处理器，使用过采样的Sigma-Delta技术提供从数字至模拟(D/A)和模拟至数字(A/D)的高分辨率低速信号转换。该芯片包括两个串行同步转换通道(用于各自的数据方向)，在DAC之前有一个插入滤波器和ADC之前有一个抽取滤波器。内部电路的配置以及性能参数的设置都是通过设置4个控制寄存器，控制寄存器的设置可通过串行接口的编程。

芯片的引脚图如下图所示：

AD50芯片是带同步缓冲串口的16位A/D&D/A处理器，各引脚功能如下所示： （1）REFP、REFM：分别为电压基准滤波器的正输入端和负输入端，一般连接0.1uF的陶瓷电容；

（2）AUXP、AUXM：分别为辅助模拟输入放大器的同向输入端和反向输入端； （3）INP、INM：分别为模拟调制器的同向和反向输入端，该引脚需要一个外部的RC抗混叠滤波器；

（4）AVDD（PLL）、AVSS（PLL）：分别用于内部PLL电路的模拟通道电源和地；

（5）DVDD、DVSS：分别为数字电源和数字地；

（6）DOUT、DIN：分别为数据输出端和数据输入端，和SCLK的同步信号配合使用。其中DOUT引脚从信号源接收模拟信号，从而转换成数字信号输出。DIN引脚从处理器接收数字信号，从而转换成模拟信号输出；

（7）FLAG：输出标志。在电话方式中，FLAG的内容是Control2寄存器所设置的值；

（8）ALTDATA：交换数据。当AD50二次通信时，如果该引脚处于使能状态，则可以使用Control2寄存器将此引脚的信号发送到DOUT引脚；

（9）FILT：带隙滤波器，一般接01uF的陶瓷电容； （10）AVDD、AVSS：分别为模拟AD通道的电源和地；

（11）OUTM、OUTP：分别为DA的同向和反向输入端，可以接成差分或单端600欧姆电阻；

（12）M/#S：主从方式选择输入端。当该引脚为高电平时，器件是主器件，为低电平时，器件是从器件；

（13）#FSD：帧同步信号延迟输出。该引脚用于从设备与主设备的帧同步时序同步。#FSD连接到从器件的#FS引脚，它与主器件#FS信号具有相同的宽度，但在时间上延迟#FSD寄存器中所编程的移位时钟个数；该引脚用于多个AD50设备；

（14）#FS：帧同步信号。主机方式时，该引脚为输出引脚；从机方式时，该引脚为输入引脚。当#FS变低，DIN开始接收数据且DOUT开始发送数据。在主机方式中，数据传输过程中，#FS保持低电平状态。在从机方式，#FS由外部产生，该引脚至少保持一个SCLK时间的低电平状态以便启动数据传送；

（15）SCLK、MCLK：分别为移位时钟和主机时钟。在帧同步时间间隔内，SCLK使数据在其同步下从DIN或者DOUT引脚读写数据。当配置为输出状态时（M/#S为高电平），SCLK在内部将帧同步信号频率乘上256倍产生采样时钟，当配置为输入状态时（M/#S为低电平），SCLK信号由外部设备产生，但必须与主时钟和帧同步信号同步；MCLK输出模拟接口电路的内部时钟；

（16）FC：二次通信请求信号。如果该引脚为高，第一次通信之后，立即进行第二次通信，从而可实现处理器和AD50之间的通信。此时，也可以从FC写入一些控制字。AD50在第一次通信后的#FS上升沿读取FC的状态，以便确认是否进行第二次通信；

（17）#PWRDWN：省电控制位。

ADC和DAC数据的发送和接收使用首次串行通信，读出和写入器件的选项和电路的配置这两者的控制字使用二次通信。 2、语音处理原理

语音信号经MIC(麦克风)进入系统，进行放大和滤波后，经过DSP与TLC320AD50C之间的串行通信实现数据的处理和数据的交换，经过转换输出，最后通过功率放大从SPEAKER输出。

参考原理图见附录。该电路一共包括三个部分：

（1）前置放大器。麦克风进来的模拟信号经过前置放大器放大。由于单纯的积分电路很容易饱和，因此要在电容两端并联上大电阻，这样可以防止小误差

电流的影响。前置放大器输送给下一级的信号是差分信号INP和INM，采用差分输入可以达到更好的信号处理效果。

（2）A/D、D/A转换器。该电路采用一块芯片TLC320AD50C，可同时完成A/D、D/A转换。

（3）后处理部分。将DA转换得到的结果放大后驱动扬声器。 3、McBSP多通道缓冲串口介绍

对McBSP的操作主要是设置它的寄存器。设置McBSP寄存器采用子地址寻址的方式。其使用原理和操作方法见教材的6.4节

四、实验步骤 1、先关闭软件，再关闭电源按钮S1、S2 ，硬件连接如下表：

计算机并口 DSP控制板P1 CH25 S12 CH26 S11 CH29 S10，S16 CH28 S15，S17 CH27 GND 语音模块-12 电源模块-12 语音模块+12 电源模块+12 硬件连接图： 2、打开CCS，并运行GEL－C54x－C5402_Init将DSP的内部存储器复位，把程序指针指向FF80,如果一次复位没有成功就重复运行该5402gel程序，直到程序指针复位到FF80，紧接着FF80后面****指令代码必须为0000。

3、新建一个文件夹，取名为TEST20，把REG5402.h拷贝到该文件夹下面。新建一个项目，取名为test20，加入源文件test20.c和vector20.c，再加入test20.cmd文件，编译连接，然后下载可执行文件test20.out。从MIC中输入语音信号，听SPEAKER中的输出信号，听输入输出是否一致。

五、实验报告要求

1、简述语音处理的实验原理。 2、尝试修改语音处理部分的程序，听是否语音信号输入和输出与你的程序一