DSP吉他效果器设计+音频算法设计+电路原理图及PCB图 第2页
The Design And Research of Guitar Effect Processor ABSTRACT
With the development of technology, the Microprocessor Unit (MPU) and digital audio processing technology are introduced into the effector. Compared with the traditional effector, the new type of effector is quickly applied to various sound equipments with its intelligence, individuation, and hi-fi advantages, and it also take the fancy of the music lovers.
This thesis introduces a design of guitar effect processor which is based on TI TMS320VC5501 DSP. Hardware and software systems are separately introduced in this paper. For the hardware, the thesis mainly makes a detailed discussion of some hardware function models ,which including the interface circuits of DSP 、CODEC、MCU and etc, analog signal processing circuits，and human-machine interaction circuits. For the software, the thesis introduces the initialization of all kinds of chips and the workflow of system. At the same time, this design also introduces the several common effect algorithm in detail , such as vibrato、 delay 、 tremolo、 chorus、 flanger 、phase. The experiment proves that the digital effects of the effector based on the above system are well.Key words: Guitar Effect Processor DSP CODEC MCU Algorithm
摘 要毕业论文
http://www.751com.cn随着科技的不断进步，效果器引入了微处理器技术和数字音频处理技术，与传统效果器相比，新型效果器以其智能化、个性化、高保真等优点迅速应用到各种声音设备中，深受广大音乐爱好者的青睐。
本文介绍了基于TI TMS320VC5501 DSP的吉他效果器的设计。文章主要从硬件和软件两个方面进行分析、设计与实现。在硬件方面,主要对DSP、CODEC、单片机等芯片的连接电路、模拟信号的处理电路以及人机交互电路进行了详细的分析；在软件方面，主要对各种芯片的初始化和系统的工作流程进行了分析与设计，与此同时，本设计还详细介绍了颤音、延迟、震音、合唱、镶边、移相等几种常用的效果算法。经实验证明，本效果器实现的数字效果良好。关键词： 吉他效果器 DSP CODEC 单片机 算法 系统总设计
系统方案设计不仅要综合考虑硬件、软件和算法之间的兼容关系，而且还要考虑系统的稳定性、可靠性、实用性等技术要素。
2.1系统要求
采样率的大小直接决定音质的好坏，我们平常所听到的CD音乐其采样率一般都为44.1kHz或者更高。在本设计中，为了得到高质量的声音，本设计的采样率设为48kHz，这就要求系统的数字信号处理模块每秒钟至少能处理48000个音频数据，同时还需要有很高实时性，在一般的乐器信号处理设备中，人们要求输入的数据与输出的数据的时间间隔不能超过30ms,否则人耳能明显分辨出声音的延迟。综上所述，我们在选择芯片时候必须要考虑该芯片是否支持48kHz的采样率，其处理速度是否能满足本设计的要求，其算法数据存储空间是否足够。本文来自辣'文"论-文*网
在模拟信号处理电路中，我们需要最小损失地对模拟信号进行处理，同时，本设计还需要设置原声直接输出通道和数字音通道，可以通过人机交换界面去选择这两个通道，以方便声音对比。根据效果算法的实际需要，本设计需提供电位器、按钮和LED等人机交换界面。
此外，稳定、高效的供电、合理的去耦与耦合处理和低噪声的模拟信号处理都是本设计能否取得成功的关键。
2.2 系统方案的确定
本设计是研究与设计以TI TMS320VC5501 DSP为核心的吉他数字效果器，本系统的处理器可有两种工作模式选择：一种是单核模式，即在整个系统中只有DSP一块处理芯片；另一种工作模式是双核模式，即在整个系统中含有DSP和单片机两块处理芯片。
在单核模式中，DSP需要分出一部分资源去处理人机交互换界面的数据，由于C5501这款DSP没有AD转换功能，我们还需要增加一块ADC芯片。对于某些比较耗资源的效果算法如延迟、合唱、镶边等，单核模式往往就会显得捉襟见肘，而且单核模式不易开发，发生故障时比较难排除；在双核模式中，我们可以选择一款带ADC功能的单片机，并让单片机专门负责处理人机交换界面的信息，在该模式下，DSP能用最大的资源去处理效果算法，提高了系统的实时性，其次双核模式分工分明，我们可以对DSP和单片机分开开发和调试，发现问题时很容易找出现问题的关键，再次在市场上，一块带ADC功能的单片机和一块性能相近ADC芯片价格相差不大，采用双核系统不仅能实现资源利用的最大化，而且容易开发使用，同时也能很好地控制成本，这是一个一举多得的方案。因此本设计采用双核模式。
对于音频采集芯片，即CODEC芯片，我们需要选择一块专门对声音编码解码处理的芯片，同时，我们还需要增加一块多路选择器去实现原音和数字音的通路选择，为了让DSP有更多的空间存放算法数据，我们还需要给DSP扩展一片SDRAM,本设计的硬件结构图如图2-2所示[26] [31] [32]。
图2-2 硬件结构图
2.3 芯片选型
芯片选型主要是对DSP、单片机、CODEC、SDRAM等主要芯片的型号问题进行了分析与研究。
2.3.1 DSP选型
本设计选择了TI公司的DSP作为系统的主芯片，该公司的DSP性价比高，市场占有率高，购买方便。TI公司现在主推四大系列DSP：(1) C2000系列（定点、控制器），主要用于电机数字化控制中；(2) C5000系列（定点、低功耗），适合于个人与便携式上网及无线通信应用；(3)C6000系列，该系列以高性能著称，适合宽带网络和数字影像应用；(4)OMAP系列，使用与移动上网设备和多媒体家电中。
TI TMS320VC5501 定点DSP专门针对通信设备、音乐效果器与便携式医疗设备而优化设计的，其主频最高可达到300MHz，可以满足本设计对实时性的要求，另外，该芯片还提供了丰富的外设接口，方便对其进行扩展使用，而且该芯片的功耗很低（不到200mW），因此本设计选用了这款芯片[9]。
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