實(shí)時數(shù)字音處理.doc

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1、實(shí)時數(shù)字音效處理第一章前言由于各種模擬的音頻信號可以數(shù)字化，人們可以很方便的對這些數(shù)字音頻信號進(jìn)行處理，以得到自己所需要的音效。各種新型數(shù)字聲音音源相繼出現(xiàn)（如MP3，Mini-Disk，DVD）。所有這些都為數(shù)字音頻系統(tǒng)創(chuàng)造了嶄新的需求。隨著DSP的普遍應(yīng)用和數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展，對聲音信號進(jìn)行實(shí)時處理成為可能，DSP的速度越來越快以及各種快速算法的應(yīng)用，在上面可以進(jìn)行各種復(fù)雜的數(shù)字音效實(shí)時處理，如均衡，混響?？蓱?yīng)用于各種數(shù)字音頻播放器的音頻后處理，為五彩繽紛的音樂添加更多的色彩。第二章硬件系統(tǒng)1硬件系統(tǒng)框圖DSP56F826AudioA/

2、D原始音頻信號AudioD/A有音效的音頻信號鍵盤控制液晶顯示PCM輸入PC圖1硬件系統(tǒng)框圖2硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)為了靈活，方便快捷的開發(fā)本系統(tǒng)，整個系統(tǒng)全部在56F826EVM板上實(shí)現(xiàn)。實(shí)時數(shù)字音效處理系統(tǒng)是一個典型的數(shù)字信號處理系統(tǒng)，外界模擬信號輸入，經(jīng)過模數(shù)變換轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號存儲在數(shù)字系統(tǒng)中，經(jīng)過快速DSP的實(shí)時處理后，送到數(shù)模變換器以模擬的形式輸出，本系統(tǒng)的重點(diǎn)在于DSP對數(shù)字信號進(jìn)行實(shí)時處理的算法和存儲區(qū)的合理分配，因?yàn)?6F826EVM板給我們提供了模擬輸入輸出接口，AD/DA變換器，外掛存儲器，中斷按鍵可以用來提供簡單的控制功能，所以它為

3、數(shù)字實(shí)時音效處理提供了一個比較完善，穩(wěn)定的硬件系統(tǒng)。1)MotorolaDSP56F826EVM開發(fā)板的介紹DSP56F826是Motorola公司為了演示DSP56F826功能并且為用戶提供一個硬件開發(fā)平臺而做的一套開發(fā)系統(tǒng)，板上有DSP56F826，16位StereoCodec，片外內(nèi)存和可擴(kuò)展端口。56F826可以在80Mhz下工作，運(yùn)算速度可以達(dá)到40MIPS，使音效的實(shí)時處理成為可能，外掛存取時間為10ns的靜態(tài)存儲器，配置成16K×16bit的程序存儲區(qū)和16K×16bit的數(shù)據(jù)存儲區(qū)，DSP在70Mhz下可以對外部存儲器進(jìn)行零等待

4、存取。而音效處理需要大量的濾波，卷積運(yùn)算，需要延時，很多中間結(jié)果需要保存，必須有巨大的存儲量，經(jīng)過預(yù)測和實(shí)際設(shè)計的檢驗(yàn)，56F826EVM提供了足夠大的存儲量。1M串行EEPROM,DSP可以通過SPI訪問,可以在EEPROM里預(yù)先存入音頻或者語音信號，給設(shè)計帶來多樣化。如上所述，DSP56F826為音頻信號處理提供了一個很好的開發(fā)平臺，下面對和系統(tǒng)關(guān)系密切的硬件進(jìn)行詳細(xì)說明：l外部程序和數(shù)據(jù)存儲區(qū)評估板上的外部數(shù)據(jù)和程序存儲區(qū)由一塊芯片GS72116組成,它是128K×16bit的快速靜態(tài)存儲器，它的物理區(qū)域分成兩塊64K×16bit的邏輯區(qū)

5、域，如下圖所示，邏輯分區(qū)是通過程序存儲區(qū)訪問信號PS和存儲器地址線A0實(shí)現(xiàn)的，DSP工作在70Mhz頻率下能0等待存取外部存儲器的數(shù)據(jù)，工作在80Mhz頻率下時必須有四個等待的時間，跳線JG3連通時存儲器有效，由于本系統(tǒng)要用到外部數(shù)據(jù)存儲區(qū)，所以JG3一直是連著的。l時鐘源將JG4的2和3相連，JG5的1和2相連，DSP的時鐘由4M的晶體提供，為了達(dá)到80M的最高工作頻率，56F826通過它的PLL將輸入的4M頻率放大20倍即可，設(shè)置PLL里的寄存器就可以達(dá)到目的，同時考慮到訪問外部存儲器的零等待，只能將工作頻率設(shè)置在68M(小于70M)，將輸

6、入4M頻率放大17倍。圖二外部程序和數(shù)據(jù)存儲器l數(shù)字專用AD/DA（StereoCodec）16位立體聲Codec，CS4218和DSP56F826的SSI端口相連，支持音頻，語音和信號分析處理，評估板上有一個12.288MHz的晶振和Codec相連，這樣Codec的抽樣頻率能在8KHz和48Khz中進(jìn)行選擇，數(shù)字音效處理進(jìn)行的是高保真的音效處理，所以我們選擇的抽樣頻率為48KHz，通過設(shè)置三個撥動開關(guān)到相應(yīng)的位置即可。l模擬輸入輸出評估板上有立體聲線路輸入，線路輸出，立體聲耳機(jī)輸出。圖三模擬輸入輸出部分l數(shù)字接口DSP和Codec通訊是通過S

7、SI接口實(shí)現(xiàn)，SSI與Codec的連接如圖四，DSP上的STD管腳是用來輸出串行數(shù)據(jù)到Codec上到，SRD是輸入端口，接收CS4218送來的串行數(shù)據(jù)，分別和CS4218的串行輸入和輸出管腳SDIN,SDOUT相連。STCK是串行傳送時鐘，管腳提供傳送數(shù)據(jù)的波特率。STFS提供串行數(shù)據(jù)通訊的偵同步。圖四DSP56F826與CS4218的連接DSP56F826的通用IO端口D的PD1,PD2,PD3用來對CS4218的工作方式進(jìn)行編程。雖然說數(shù)字音效涉及到復(fù)雜的數(shù)字信號處理運(yùn)算，DSP56F826的40MIPS的運(yùn)算能力為音效處理提供足夠的速度，

8、足夠的片內(nèi)內(nèi)存和擴(kuò)展內(nèi)存為音效處理提供足夠大的緩沖，以及快速算法的利用使實(shí)時音效處理成為可能。第三章軟件流程1．在56F826上實(shí)現(xiàn)音效處理的流程圖開