DSP吉他效果器设计+音频算法设计+电路原理图及PCB图 第3页毕业论文
http://www.751com.cn 单片机选型本设计采用了双核模式，为了简化系统及节约成本，我们需要考虑选择一块自带ADC功能的单片机，除此之外，我们还需要考虑电压问题，C5000系列的DSP分别需要提供3.3V和1.26V的电压，所以从兼容和统一性上考虑，我们需要选择一款工作电压在3.3V的单片机。基于上述要求，本设计采用台湾Megawin公司的MPC82G516A 单片机，其为一款基于C51内核的单片机，自带一个10位、8通道逐次逼近式模数转换器，完全满足本设计对电位器采样精度的要求，而且它有两种工作电压模式，一种是3.3V模式，另一种是5V模式，从而满足了本系统的对电压要求，另外MPC82G516A片内有64K Flash程序储存器和1K的扩展RAM，而且该芯片有多种不同引脚的封装，非常方便开发使用[12]。
2.3.3 CODEC选型本文来自辣'文"论-文*网
CODEC芯片的选择是本设计音质好坏的关键。在此选择了TLV320AIC23B这款CODEC，这是一款很通用的芯片，它支持8kHz～96 kHz的采样频率，能对采样位数为16位、20位、24位、32位的音频信号进行采集和处理，在此选取16位的采样位数。
本系统采用48kHz采样率，在48kHz的采样率中，该芯片ADC的SNR为90DB，DAC的SNR为100DB,这完全满足本设计高保真的音质要求，而且该器件的功率仅为18mW，支持SPI控制和I2C控制，支持旁路输出功能和静音功能，只需正确配置内部11个功能寄存器就能使用[11]。
2.3.4 SDRAM选型
TI TMS320VC5501专门提供了一个EMIF的接口，该接口可以与外部SDRAM、FLASH、SBSRAM等存储器无缝连接，综合考虑本设计对数据存取实时性的要求和空间要求，给DSP扩展一块SDRAM以存储算法数据，本系统采用EtronTech公司的EM636165TS-7G SDRAM，这是一款1M×16的SDRAM,其存取时间为7ns，时钟频率可到143MHz，能过满足系统的空间要求和速度要求[13]。
3 硬件设计
TI TMS320VC5501 DSP提供了丰富的外设资源，其中包括外部储存器接口(EMIF)、两个全双工多通道缓存串行端口(McBSP)、主机接口（HPI）、直接存储访问控制器(DMA) 、8个专门的通用I/O（GPIO）引脚、模拟锁相环（APLL）、内部集成电路模块（I2C）以及通用定时器等，非常方便扩展使用，在硬件设计中，最重要的是如何合理安排DSP的外设资源[10][20]。
3.1 DSP与单片机的连接
本设计采用了双核的模式，单片机是专门负责处理人机交互界面的信息，DSP是负责运行效果算法，用户可以通过对单片机来改变DSP的运行状态，因此，本系统把单片机设为主机，DSP为从机，DSP与单片机之间通过HPI接口进行通信。
C5501 DSP提供了一个8位的并行的HPI接口，外部主机可以通过它直接访问DSP片内的DARAM，DSP与MCU的具体连接如下图3-1-1所示:
图3-1-1 DSP与MCU的连接
主要引脚功能介绍：
HAS：地址选通信号，用于主机的数据线和地址线复用的情况下，不用时此信号应拉高；
HCNTL[1:0]：主机控制信号，用来选择主机所要寻址的寄存器；
HBIL：字节识别信号，用于识别主机传送过来的是第一个字节还是第二个字节，当HBIL=0时为第一个字节，当HBIL=1时为第二个字节；
HDS1、HDS2：数据选通信号，在主机寻址HPI周期内控制数据的传送；
在使用HPI接口时，需要注意以下两个个问题：
1. C5501 DSP的CPU是16位的，而它的HPI接口的数据线只有8位，当单片机与DSP传送数据时，HPI接口先自动地将外部传来的连续8位数组合成16位数，然后再传送给DSP的CPU进行处理；
2.主机可以通过HPI接口访问到DSP内部地址为000060h～003fffh的双访问RAM(DARAM),其中000000h～00005fh是为CPU的存储器映射寄存器（MMR）保留的，不可以通过HPI访问，DSP片内储存器空间分配如下图3-1-2： 本文来自辣'文"论-文*网
图3-1-2 DSP片内储存器空间分配图3.2 DSP与CODEC的连接
TLV320AIC23B不仅具有高精度的编码解码功能，而且其还带有增益控制、通路静音、模拟旁路设置等功能，其内部结构如图3-2-1所示。毕业论文
http://www.751com.cn 图3-2-1 TLV320AIC23B内部结构图
TLV320AIC23B的外围接口可分为三类：配置接口、数据转换接口和数据通信接口，配置接口主要是对TLV320AIC23B进行初始化；数据转换接口主要是对音频信号进行AD或DA的转换；数据通信接口主要是与DSP交换音频数据。
TLV320AIC23B的配置接口支持I2C和SPI两种模式，因为C5501 DSP提供I2C接口，所以我把TLV320AIC23B配置成I2C模式与DSP的I2C接口直接相连，其传输时序如图3-2-2，因为I2C总线接口均为开漏或集电极输出，所以需要在I2C总线上增加上拉电阻来产生相应的电平，同时这也可以防止由于外部干扰而造成的错误启动[23][24]。 图3-2-2 TLV320AIC23B I2C传输控制字时序
TLV320AIC23B数据通信接口支持I2S模式（一种通用的音频格式）、DSP模式（专门与DSP连接的模式）、右判断模式、左判断模式。本设计选择了DSP模式，其传输时序如图3-2-3所示。
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