TMS320VC5402 DSP與ISD4004語音錄放芯片

時間：2024-08-09 04:15:20 理工畢業論文我要投稿

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摘要：根據語音錄放芯片ISD4004的接口特點，設計了其與TMS320VC5402 DSP的SPI接口電路。完成了DSP對ISD芯片的通訊與接口控制編程，并給出了實際應用中的一種ISD4004信息管理方法：信息地址表（MAT）。

許多類型的語音錄放應用要求具備信息管理的功能，即能夠隨著地錄、放、刪除任意一段信息。而許多語音錄放系統并不能很好地滿足這種要求，如磁帶錄音系統。ISD4004語音錄放芯片提供了SPI微控制器接口，使得語音錄放的信息管理成為可能。本文將詳細闡述TMS320VC5402 DSP與ISD4004的SPI接口設計及其控制操作，同時設計適合應用的信息管理方法。

ISD4004語音錄放芯片工作電壓為3V，單片錄放時間為8～16分鐘。芯片設計使得所有操作必須由微控制器控制，操作命令可通過串行通信接口SPI送入。芯片采用多電平直接模擬量存儲技術，每個采樣值直接存儲在片內內爍存儲器中，因此能夠非常真實、自然地再現語音、音樂、音調和效果聲。采樣頻率可為4.0k、5.3k、6.4k、8.0kHz，頻率越低，錄放時間越長，但音質有所下降。

TMS320VC5402是美國TI（德州儀器）公司推出的一款高性能的定點DSP，最高頻率為100MHz，內部提供16K的存儲空間。它提供的多信道緩沖串口（McBSP）可以設置為SPI工作方式，從而使得DSP與ISD4004的接口設計成為可能。

1 接口設計

DSP作為SPI（串行外設接口）的主器件（Master），負責為ISD4004提供串行時鐘、片選信號以及控制ISD4004的動作信號。接口電路如圖1所示。

1.1 SPI

SPI協議是一個同步串行數據傳輸協議，協議假定微控制器的SPI移位寄存器在SCLK的下降沿動作。ISD4004工作于SPI工作模式。因此對于ISD4004而言，在時鐘上升沿鎖存MOSI引腳的數據，在下降沿將數據送至MISO引腳。ISD4004與DSP通訊協議的具體內容如下：

（1）所有串行數據傳輸開始于SS下降沿。

（2）SS在數據傳輸期間必須保持低電平，在兩條指令之間則保持高電平。

（3）數據在時鐘上升沿移入，在下降沿移出。

（4）SS變低時，輸入指令和地址后，ISD才能開始錄放操作。

（5）指令格式是8位控制碼加16位地址碼。

（6）ISD的任何操作（含快進）如果遇到EOM（信息結束標志）或OVF（溢出），則產生一個中斷，該中斷狀態在下一個SPI周期開始時被清除。

（7）使用“讀”指令使中斷狀態位移出ISD的MISO引腳時，控制及地址數據也應同步從MOSI端移入。因此要注意移入的數據是否與器件當前進行的操作兼容。

（8）所有操作在運行位（RUN）置“1”時開始，置“0”時結束。

（9）所有指令都在SS上升沿開始執行。

1.2 ISD4004與DSP的SPI時序配合

根據ISD4004的時序要求，DSP設置串口為SPI工作模式，發送數據先于串行時鐘半個周期建立、數據在時鐘上升沿發送。由圖2可知，ISD接收命令字的方式是先地址后命令，且位序從低到高；而DSP發送數據方式是先高位后低位，故在DSP發送程序中須將待送地址和命令進行高低位對調。

圖2 ISD控制命令字時序圖

串行時鐘（SCLK）由DSP主時鐘產生。在DSP運行于10MHz時，設置時鐘分頻因子為255，得到約40kHz的串行傳輸時鐘，適應ISD4004相對慢速的要求。DSP串口SPI方式數據傳輸時序如圖3所示。

ISD4004的RAC管腳（行地址時鐘）用于指示錄放操作已經接近一行的末發展。RAC在行末前25ms變低，在到達行末時變高，DSP將它作為中斷INT3的中斷源，指示錄放操作進行到何處；INT管腳在遇到EOM標志和OVF溢出時向DSP發中斷，DSP將它作中斷INT2的中斷源，用來指示是否到達一段信息的末尾。按下NUM鍵觸發INT1中斷開始錄音，按下STOP鍵觸發INT0中斷終止錄音。放音時按下NUM即開始，遇以語句EOM時自動停止放音。

1.3 接口軟件設計

DSP對ISD的控制是通過SPI接口實現的，因此DSP的McBSP必須設置為符合ISD控制命令時序要求的SPI工作模式。下程序段完成了McBSP的SPI模式設置（單幀數據為24bit，串行時鐘上升沿發送數據，時鐘頻率為40kHz）：

stm SPCR1,McBSP1_SPSA

stm #0000h,McBSP1_SPSD ;Reset接收

stm SPCR2,McBSP1_SPSA

stm #0000h,McBSP1_SPSD ;Reset發送

stm SPCR1,McBSP1_SPSA

stm #1800h,McBSP1_SPSD ;CLKSTP=11,數據提前半個周期

stm RCR1,McBSP1_SPSA

stm #0080h,McBSP1_SPSD ;RWDLEN1=100，每幀數據24bit

stm RCR2,McBSP1_SPSA

stm #0001h,McBSP1_SPSD ;RDATDLY=01