摘要：提出一個基于TMS320VC5402的音頻信號采集與處理系統。介紹了該系統的總體方案和硬軟件設計。討論了模/數（A/D）和數/模（D/A）轉換電路的設計方法以及如何利用TMS320VC5402的多通道緩沖同步串口（McBSP）和PCM1800及PCM1744芯片接口來實現音頻信號的采集和輸出。實驗證明。所設計的基于DSP的硬件和軟件系統是一個很好的音頻信號采集與處理系統。

    關鍵詞：多通道緩沖同步串口 音頻信號 TMS320VC5402 采集與處理

近年來，隨著DSP技術的普及和低何等、高性能DSP芯片的出現，DSP已越來越多地被廣大的工程師所接受，并越來越廣泛地被應用于各個領域，例如：語音處理、圖像處理、模式識別及工業控制等，并且已日益顯示出其巨大的優越性。DSP是利用專門或通用的數字信號處理芯片，以數字計算的方法對信號進行處理，具有處理速度快、靈活、精確、抗干擾能力強、體積小及可靠性高等優點，滿足了對信號快速、精確、實時處理及控制的要求。基于TMS320C5402芯片，筆者研制了一套音頻信號實時采集與處理系統，并已作為有關音效器研制的硬件試驗平臺。

1 系統總線方案

系統總線方案框圖如圖1所示。音頻信號（如：電吉它的單聲道聲音信號是150mV的電信號）經過高精度高速的ADC轉換后得到一串數字信號，分幀輸入到波形輸入緩沖區RAM。然后由手動控制一種或幾種處理算法將音頻信號調入TMS320C5402的內部進行高速運算。經過處理的音頻信號，再輸入到高精度高速的DAC轉換器中，還原成模擬的聲音信號，經音箱功率放大電路放大輸出。

利用緩沖區的目的是進行音效的實時處理。系統中各模塊是同時進行處理的，一部分信號正在ADC中進行轉換，而另一部分信號則在DSP處理器中同時進行算法處理，即整個系統是以流水線的方式進行工作。

2 硬件電路的設計

高保真的音頻系統應該具有較寬的動態范圍，選擇16～24位的ADC和DAC能完全捕獲或恢復高保真的音頻信號。系統的核心芯片（DSP）選用美國TI公司的TMS320VC5402[1]（以下簡稱'C5402）。

2.1 DSP芯片

作為DSP家庭高性價比代表的16位定點DSP芯片，'C5402適用于語音通信等實時嵌入應用場合。與其它'C54X芯片一樣，'C5402具有高度靈活的可操作性和高速的處理能力。其性能特點如下：操作速率可達100MIPS；具有先進的多總線結構，三條16位數據存儲器總線和一條程序存儲器總線；40位算術邏輯單元（ALU），包括一個40位桶形移位器和兩個40位累加器；一個17×17乘法器和一個40位專用加法器，允許16位帶/不帶符號的乘法；整合維特比加速器，用于提高維特比編譯碼的速度；單周期正規化及指數譯碼；8個輔助寄存器及一個軟件棧，允許使用業界最先進的定點DSP C語言編譯器；數據/程序尋址空間為1M×16bit，內置4K×16bit ROM和16K×16bit RAM；內置可編程等待狀態發生器、鎖相環（PLL）時鐘產生器、兩個多通道緩沖串口、一個與外部處理器通信的8位并行HPI口、兩個16位定時器以及6通道DMA控制器且低功耗。與'C54X系列的其它芯片相比，'5402具有高性能、低功耗和低價格等特點。它采用6級流水線，且當RPT（重復指令）時，一些多周期的指令就變成了單周期的指令；芯片內部RAM和ROM可根據PMST寄存器中的OVLY和DROM位靈活設置。這些都有利于算法的優化。

'C5402采用3.3V和1.8V電源供電，其中I/O采用3.3V電源供電，芯片的核采用1.8V電源供電。而實際常用的只有5V電源，所以必須采用電源轉換芯片。選用TPS7301和TPS7333兩塊電源轉換芯片（它們都是TI公司為配合DSP而設計的電源轉換芯片），分別接上適當的外圍電阻，構成電阻分壓器，即可調整兩塊芯片的輸出電壓分別為3.